DE19539753B4

DE19539753B4 - Kraftfahrzeugtürverschluß mit Zentralverriegelungseinrichtung

Info

Publication number: DE19539753B4
Application number: DE19539753A
Authority: DE
Inventors: Peter Bartel
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2015-10-27
Also published as: JPH09170368A; US5762384A; DE19539753A1

Abstract

Kraftfahrzeugtürverschluß mit einer Schließelementen-Baugruppe, einer Verriegelungselementen-Baugruppe, einer Betätigungselementen-Baugruppe, die Öffnungsbetätigungselemente sowie Sicherungsbetätigungselemente aufweist, mit einer Zentralverriegelungseinrichtung zur ferngesteuerten Betätigung der Sicherungsbetätigungseinrichtung, die durch einen Elektromotor angetrieben ist, und einer Positionsüberwachungseinrichtung sowie mit den Merkmalen:
1.1) als Elektromotor für den Antrieb der Zentralverriegelungseinrichung ist ein reversierbarer Mehrphasen-Schrittmotor verwendet, der phasenkonforme Statorwicklungen aufweist und über ein Getriebe auf die Zentralverriegelungseinrichtung arbeitet,
1.2) der Mehrphasen-Schrittmotor ist für eine auf permanente Einschaltung bezogene Nennleistung (L_N) am Abtrieb ausgelegt,
1.3) die Zentralverriegelungseinrichtung ist für eine Antriebsleistung (L_ANZ) ausgelegt, die größer ist als die Nennleistung (L_N) des Mehrphasen-Schrittmotors (L_N kleiner L_ANZ),
1.4) der eingeschaltete, auf die Zentralverriegelungseinrichtung wirkende Mehrphasen-Schrittmotor wird mit einer Arbeitsspannung (U_AR) betrieben, die größer ist als die Auslegungsspannung (U_AU) (U_AR größer U_AU) und der Antriebsleistung der Zentralverriegelungseinrichtung entspricht,
1.5) für die Positionsüberwachung ist eine Schrittüberwachungseinrichtung installiert, wobei der Mehrphasen-Schrittmotor mit Hilfe eines Rechners gesteuert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugtürverschluss mit einer Schließelementen-Baugruppe, einer Verriegelungselementen-Baugruppe, einer Betätigungselementen-Baugruppe, die Öffnungsbetätigungselemente sowie Sicherungsbetätigungselemente aufweist und mit einer Zentralverriegelungseinrichtung zur ferngesteuerten Betätigung der Sicherungsbetätigungselemente, die durch einen Elektromotor angetrieben ist, sowie einer Positionsüberwachungseinrichtung. – Die Zentralverriegelungseinrichtung wird mit einem mechanischen oder elektronischen Schlüssel oder mit Hilfe von Schaltern gesteuert. Der Elektromotor ist an die Kraftfahrzeugbatterie angeschlossen. Positionsüberwachung meint, dass die verschiedenen Stellungen der Sicherungsbetätigungselemente abgefragt und überwacht werden. Die Elemente, die zu den beschriebenen Baugruppen gehören, werden weiter unten im Zusammenhang mit der Zeichnung beispielhaft erläutert.

Bei den bekannten Kraftfahrzeugtürverschlüssen, von denen die Erfindung ausgeht (vgl. DE 35 26 501 A1 , DE 39 02 776 C2 , DE 43 07 523 A1 ), sind die Elektromotoren Gleichstrommotoren, insbesondere reversible Elektromotoren. Sie werden nach Maßgabe der verschiedenen Funktionsstellungen des Kraftfahrzeugtürverschlusses, z. B. verriegelt/entriegelt, aber auch diebstahlgesichert/nichtdiebstahlgesichert, bestromt und bewegen entsprechend die Elemente der zugeordneten Baugruppen. Dazu sind Signalgeber, z. B. in Form von Endschaltern oder Sensoren, erforderlich, die einem elektronischen Rechner die erreichte Position der Elemente melden. Der Rechner steuert die Bestromung. Die Betriebssicherheit hängt von den Signalgebern ab, die einer entsprechenden Auslegung bedürfen. Das ist aufwendig. Die Signalgebung kann im Rahmen der bekannten Maßnahmen auch dadurch erfolgen, dass die Elemente der zugeordneten Baugruppen gegen einen mechanischen Anschlag im Kraftfahrzeugschloss fahren. Daraus resultiert bei Einsatz von Gleichstrommo toren ein Blockfahrt-Stromstoß, der als Positionssignal ausgewertet werden kann. Andererseits sind die Blockfahrt-Stromstöße elektromagnetische Belastungen des Elektromotors, die bei der Auswahl bzw. Auslegung berücksichtigt werden müssen. Grundsätzlich ist es bekannt, bei Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen mit einem rechnergesteuerten elektrischen Schrittmotor zu arbeiten ( DE 43 38 748 A1 ). Hier sind Maßnahmen verwirklicht, die nach Maßgabe vorgegebener Sollwerte eine sehr genaue Positionierung der Verstelleinrichtungen zulassen. Die Nennleistung des Schrittmotors entspricht offenbar der Leistung, die ihm in der Schaltung maximal abverlangt wird. Ein Überschreiten der Nennleistung wird nicht durchgeführt. Das macht leistungsmäßig entsprechend aufwendige Schrittmotoren erforderlich.

Im Rahmen der DE 28 27 899 A1 wird eine Einrichtung zum Abschließen und Verriegeln von insbesondere Kraftfahrzeugtüren beschrieben. Diese Einrichtung wird zusätzlich zu üblichen Türverriegelungselementen eingebaut. Dazu sind im Wesentlichen zwei Steuerkörper und zwei Elektroschalter realisiert, die unabhängig voneinander Antriebsmotoren der Türverriegelungselemente Impulse geben. Auf diese Weise werden die Merkmale einer Zentralverriegelung sowie einer zusätzlichen Sicherheitsverriegelung in einem einzigen Aggregat vereinigt.

Der Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, einen Kraftfahrzeugtürverschluss des eingangs beschriebenen Aufbaus mit einer besonders einfach angetriebenen Zentralverriegelungseinrichtung auszurüsten, die nichtsdestoweniger betriebssicher ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein Kraftfahrzeugtürverschluß mit einer Schließelementen-Baugruppe, einer Verriegelungselementen-Baugruppe, einer Betätigungselementen-Baugruppe, die Öffnungsbetätigungselemente sowie Sicherungsbetätigungselemente aufweist, mit einer Zentralverriegelungseinrichtung zur ferngesteuerten Betätigung der Sicherungsbetätigungseinrichtung, die durch einen Elektromotor angetrieben ist, und einer Positionsüberwachungseinrichtung sowie mit den Merkmalen:

1.1) als Elektromotor für den Antrieb der Zentralverriegelungseinrichung ist ein reversierbarer Mehrphasen-Schrittmotor verwendet, der phasenkonforme Statorwicklungen aufweist und über ein Getriebe auf die Zentralverriegelungseinrichtung arbeitet,
1.2) der Mehrphasen-Schrittmotor ist für eine auf permanente Einschaltung bezogene Nennleistung(L_N)am Abtrieb ausgelegt,
1.3) die Zentralverriegelungseinrichtung ist für eine Antriebsleistung (L_ANZ) ausgelegt, die größer ist als die Nennleistung (L_N) des Mehrphasen-Schrittmotors (L_N kleiner L_ANZ),
1.4) der eingeschaltete, auf die Zentralverriegelungseinrichtung wirkende Mehrphasen-Schrittmotor wird mit einer Arbeitsspannung (U_AR) betrieben, die größer ist als die Auslegungsspannung (U_AU) (U_AR größer U_AU) und der Antriebsleistung der Zentralverriegelungseinrichtung entspricht,
1.5) für die Positionsüberwachung ist eine Schrittüberwachungseinrichtung installiert,

wobei der Mehrphasen-Schrittmotor mit Hilfe eines Rechners gesteuert ist.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß der Elektromotor für den Antrieb der Zentralverriegelungseinrichtung eines Kraftfahrzeugtürverschlusses des eingangs beschriebenen Aufbaus nicht im Dauerbetrieb arbeitet. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Verwendung eines elektrischen Schrittmotors, dessen Nennleistung L_N gegenüber der Antriebsleistung LANZ der Zentralverriegelungseinrichtung beachtlich reduziert werden kann (Merkmale 1.1), 1.2) und 1.3)), wenn ein sogenanntes Überpowern entsprechend dem Merkmal 1.4) durchgeführt wird. Da der erfindungsgemäß verwendete Mehrphasen-Schrittmotor, einschließlich der Schrittüberwachungseinrichtung, mit Hilfe eines Rechners gesteuert wird, treten auch die bei Einsatz von Gleichstrommotoren und sogenannter Bockfahrt störenden Blockfahrt-Stromstöße nicht auf. Der Rechner steuert den Schrittmotor und kann dabei ohne weiteres so eingerichtet werden, daß der Schrittmotor durch das Überpowern keinen Schaden nimmt. Der Rechner kann dazu den Schrittmotor auch für eine Zwangspause ausschalten. Das ist eine Sicherheitsmaßnahme, die bei üblichem, bestimmungsgemäßen Betrieb des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugtürverschlusses nicht wirksam wird. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Mehrphasen-Schrittmotor mit einer Betriebstemperatur-Überwachungseinrichtung ausgerüstet, die den Mehrphasen-Schrittmotor ausschaltet, wenn die Temperatur des arbeitenden Mehrphasen-Schrittmotors eine vorgegebene, eine Überhitzung vermeidende Grenztemperatur überschreitet (Überhitzungsschutz).

Zweckmäßigerweise wird im Rahmen der Erfindung als Mehrphasen-Schrittmotor ein Permanentmagnet-Motor nach dem Klauenprinzip eingesetzt. Entsprechende Permanentmagnet-Motoren sind an sich bekannt (vgl. Firmendruckschrift SAIA AG, CH-3820 Murten, Ausgabe 17/21 D1, vor 1995, und EP 0 654 892 A1 ). Alle bekannten Maßnahmen zur Erzielung hoher Positionsgenauigkeiten sowie zur Vermeidung von Schrittverlusten können ohne weiteres eingesetzt werden. Jede Position kann ohne Endschalter oder Sensor sehr genau angefahren werden. Ist das mit dem Schrittmotor verbundene Getriebe ein Reduktionsgetriebe, wie es üblich ist so kann mit sehr niedrigen Strömen gearbeitet werden. Die Rückmeldung der erreichten Position ist eine dem Mehrphasen-Schrittmotor immanente Maßnahme. Es versteht sich, daß der Mehrphasen-Schrittmotor eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugtürverschlusses mit den weiteren mit Schrittmotor ausgerüsteten Zentralverriegelungsantrieben im Muliplex-Betrieb (vgl. DE 44 27 253 A1 ) kommunizieren kann. Auch die Integration in eine zentrale Steuerungsdiagnose bei der Wartung des Kraftfahrzeuges ist ohne weiteres möglich. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß ein solcher Mehrphasen-Schrittmotor, im gesamten Voltbereich (z. B. 6 bis 16 Volt) die gleichen Betätigungszeiten aufweist und am Ende einer einzufahrenden Position ein sanftes Bremsen erfolgt.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So kann die Antriebsleistung L_ANZ der Zentralverriegelungseinrichtung beachtlich größer sein als die Nennleistung L_N des Mehrphasen-Schrittmotors. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weist die Temperaturüberwachungseinrichtung einen Zähler für den Stromfluß zum Mehrphasen-Schrittmotor auf, der bei fließendem Strom "aufwärts" und bei nichtfließendem Strom "abwärts" zählt sowie erforderlichenfalls eine Zwangspause einrichtet. Die Schrittüberwachung kann auf verschiedene, an sich bekannte Art und Weise erfolgen, insbesondere kann die Schrittüberwachungseinrichtung mit Strommessung des Antriebsstromes für den Mehrphasen-Schrittmotor und Abfragen der nicht bestromten Statorwicklungen arbeiten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

1 auseinandergezogen die Türschloßelemente 1, 2 und 3 eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugtürverschlusses,

2 eine Ansicht des Türverschlußelementes 1 aus dem Gegenstand der 1 mit weiteren Bauelementen,

3 eine Ansicht des Türverschlußelementes 2 aus dem Gegenstand der 1 mit weiteren Bauteilen,

4 eine Ansicht des Türverschlußelementes 3 aus Richtung des Pfeiles A in 1 mit weiteren Bauteilen und

5 ein Funktionsschema zu dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugtürverschluß.

Der in den 1 bis 4 dargestellte Kraftfahrzeugtürverschluß gehört der sogenannten geschlossenen Bauweise ( DE 35 26 501 C2 ) an. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Kraftfahrzeugtürverschlüsse dieser Bauweise beschränkt. Der Türverschlußbaustein 1 trägt die Schließelementen-Baugruppe. Man erkennt die Drehfalle 11 und die Sperrklinke 12 sowie zugeordnete Bauteile. Das Türverschlußbauteil 2 trägt die Verriegelungs elementen-Baugruppe 21 und die Betätigungselementen-Baugruppe 22 und 23, welche Öffnungsbetätigungselemente 22 sowie Sicherungsbetätigungselemente 23 aufweist. Außerdem erkennt man hier den Zentralverriegelungsantrieb 24. Auf die 3 wird zusätzlich verwiesen. Die Verriegelungselemente 21 sind differenziert in das Öffnungshebelsystem, welches das Öffnen des Kraftfahrzeugtürverschlusses bewirkt, und das Sicherungshebelsystem, welches das Sichern des Kraftfahrzeugtürverschlusses bewirkt. Analog lassen sich die Betätigungselemente in die Untergruppen: Öffnungsbetätigungselemente und Sicherungsbetätigungselemente differenzieren. Das alles entspricht dem Stand der Technik und bedarf im Einzelnen nicht der Erläuterung.

Die grundsätzliche Funktion eines solchen Kraftfahrzeugtürverschlusses, der erfindungsgemäß mit einem Mehrphasen-Schrittmotor für den Antrieb der Zentralverriegelung ausgerüstet ist, ist die Folgende: Wird die Kraftfahrzeugtür geschlossen, so bewirkt der Kraftfahrzeugtürverschluss eine formschlüssige Verbindung der Schließelemente 11, 12 mit dem Schließbolzen 3, den man in 2 erkennt. Zum Öffnen der Kraftfahrzeugtür wird diese formschlüssige Verbindung durch Betätigen eines Bauteils der Betätigungselementen-Baugruppe 21 wieder aufgehoben.

Die Öffnungsbetätigungselemente 21 dienen letztendlich dazu, die Sperrklinke 12 aus der Rast der Gabelfalle 11 durch manuelle Betätigung eines Außen- oder Innen öffnungsdrückers, oder Hebels auszuheben. Im Beispiel weisen die Öffnungsbetätigungselemente 21 die Bauteile Innenbetätigungsstellstange 21.1 und Außenbetätigungshebel 21.2 auf, wozu auf die 3 und 4 verwiesen wird. Zur Auslösung der Sperrklinke 12 und zum Öffnen des Kraftfahrzeugtürverschlusses ist damit eine Hebelmechanik eingerichtet, die einerseits mit einem. Außenbetätigungshebel 21.2 sowie der Innenbetätigungsstange 21.1 verbunden ist und die andererseits über einen Auslösehebel 4 auf die Sperrklinke 12 wirkt. Zu dieser Hebelmechanik gehört auch der Betätigungshebel 5, der in 3 erkennbar ist. Der Betätigungshebel 5 bildet das wesentliche Element des Öffnungshebelsystems.

Die Sicherungsbetätigungselemente 23 dienen dazu, die beschriebenen Betätigungselemente der Untergruppe Öffnungsbetätigungselemente 21 wirkungslos zu schalten, wenn der Kraftfahrzeugtürverschluß gesichert werden soll. Im Beispiel weisen die Sicherungsbetätigungselemente 23 einen Schließzylinder-Anschlußhebel 23.1 und eine Innensicherungsstellstange 23.2 auf, vgl. die 3 und 4. Zum Wirkungslosschalten der Öffnungsbetätigungselemente 21 ist eine Hebelmechanik eingerichtet, die einerseits mit dem Schießzylinder-Anschlußhebel 23.1 sowie der Innensicherungsstellstange 23.2 verbunden ist und die andererseits den Kraftschluß zwischen dem Außenbetätigungshebel 21.2 und dem Betätigungshebel 5 aufhebt. Im Beispiel ist dies der Hebel 6, welcher sowohl in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Schließzylinder-Anschlußhebel 23.1 als auch in kraftschlüssiger Verbindung mit einem der Innensicherungsstellstange 23.2 zugeordneten zweiten Kupplungselement 7 steht, wozu auf die 3, 4 verwiesen wird. Der Hebel 6 bildet das zentrale Element des Sicherungshebelsystems. – Es versteht sich, daß Hecktüren eines Kraftfahrzeuges im allgemeinen nicht mit einem Schließzylinder ausgerüstet sind und folglich ein Kraftfahrzeugtürverschluß für Hintertüren einen Schließzylinder-Anschlußhebel nicht aufweist. – Die Zentralverriegelungseinrichtung dient der ferngesteuerten elektrischen Betätigung der Sicherungsbetätigungselemente 23. Hierzu sind ein Elektromotor 8 und ein geeignetes Getriebe 9 vorgesehen, wobei ein Abtriebselement des Getriebes 9 zum Verschwenken des Hebels 6 eingerichtet ist. Die Sicherungsbetätigungselemente 23 werden dabei in die Sicherungsstellung oder in die Endsicherungsstellung mitgenommen, vgl. 4.

Erfindungsgemäß ist der Elektromotor für die Zentralverriegelungseinrichtung ein reversierbarer Mehrphasen-Schrittmotor 8. Er weist phasenkonforme Statorwicklungen auf. Der Mehrphasen-Schrittmotor 8 ist für eine auf permanente Einschaltung bezogene Nennleistung L_N an seinem Abtrieb ausgelegt. Demgegenüber verlangt die Zentralverriegelungseinrichtung eine Antriebsleistung L_ANZ' die größer ist als die Nennleistung des Mehrphasen-Schrittmotors (L_N kleiner L_ANZ). Der eingeschaltete, auf die Zentralverriegelungseinrichtung wirkende Mehrphasen-Schrittmotor 8 wird mit einer Arbeitsspannung U_AR betrieben, die größer ist als die Auslegungsspannung U_AU und der Antriebsleistung der Zentralverriegelungseinrichtung entspricht (U_AR größer U_AU). Der Mehrphasen-Schrittmotor 8 ist im Ausführungsbeispiel mit einer Betriebstemperaturüberwachungseinrichtung 10 ausgerüstet, die den Mehrphasen-Schrittmotor 8 ausschaltet, wenn die Temperatur des arbeitenden Mehrphasen-Schrittmotors 8 eine vorgegebene, eine Überhitzung vermeidende Grenztemperatur überschreitet. Dadurch wird ein Überhitzungsschutz erreicht. Für die Positionsüberwachung ist eine an sich bekannte, nicht gezeichnete Schrittüberwachungseinrichtung installiert. Im übrigen ist ein Rechner 13 zugeordnet.

Das Schema der 5 macht deutlich, wie die Positionsüberwachung erfolgt. Sie geht von den Schritten aus, die der Mehrphasen-Schrittmotor 8 durchgeführt hat. In dem Kraftfahrzeugtürverschluß sind daher Endschalter oder entsprechende Sensoren und der damit verbundene Aufwand nicht erforderlich.

In dem Schema erkennt man den Mehrphasen-Schrittmotor 8 mit Reduktionsgetriebe 14 und Abtrieb 15. Der Schrittmotor 8 und der Abtrieb 15 sind auch in der 3 erkennbar. Der Abtrieb 15 arbeitet wie erläutert auf die zugeordneten Bauteile des Kraftfahrzeugtürverschlusses. Die Steuerung erfolgt mit Hilfe eines Schlüssels oder Schalters über das Bauteil 16 mit dem Logikteil 17. Die Schrittüberwachung erfolgt über den Rechner 13. Die Verbindungspfeile im Schema sprechen für sich.

Claims

Kraftfahrzeugtürverschluß mit einer Schließelementen-Baugruppe, einer Verriegelungselementen-Baugruppe, einer Betätigungselementen-Baugruppe, die Öffnungsbetätigungselemente sowie Sicherungsbetätigungselemente aufweist, mit einer Zentralverriegelungseinrichtung zur ferngesteuerten Betätigung der Sicherungsbetätigungseinrichtung, die durch einen Elektromotor angetrieben ist, und einer Positionsüberwachungseinrichtung sowie mit den Merkmalen: 1.1) als Elektromotor für den Antrieb der Zentralverriegelungseinrichung ist ein reversierbarer Mehrphasen-Schrittmotor verwendet, der phasenkonforme Statorwicklungen aufweist und über ein Getriebe auf die Zentralverriegelungseinrichtung arbeitet, 1.2) der Mehrphasen-Schrittmotor ist für eine auf permanente Einschaltung bezogene Nennleistung (L_N) am Abtrieb ausgelegt, 1.3) die Zentralverriegelungseinrichtung ist für eine Antriebsleistung (L_ANZ) ausgelegt, die größer ist als die Nennleistung (L_N) des Mehrphasen-Schrittmotors (L_N kleiner L_ANZ), 1.4) der eingeschaltete, auf die Zentralverriegelungseinrichtung wirkende Mehrphasen-Schrittmotor wird mit einer Arbeitsspannung (U_AR) betrieben, die größer ist als die Auslegungsspannung (U_AU) (U_AR größer U_AU) und der Antriebsleistung der Zentralverriegelungseinrichtung entspricht, 1.5) für die Positionsüberwachung ist eine Schrittüberwachungseinrichtung installiert, wobei der Mehrphasen-Schrittmotor mit Hilfe eines Rechners gesteuert ist.
Kraftfahrzeugtürverschluss nach Anspruch 1, wobei der Mehrphasen-Schrittmotor mit einer Betriebstemperatur-Überwachungseinrichtung ausgerüstet ist, die den Mehrphasen-Schrittmotor ausschaltet, wenn die Temperatur des arbeitenden Mehrphasen-Schrittmotors eine vorgegebene, eine Überhitzung vermeidende Grenztemperatur überschreitet (Überhitzungsschutz).
Kraftfahrzeugtürverschluss nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Antriebsleistung (L_ANZ) der Zentralverriegelungseinrichtung um zumindest 50 % größer ist als die Nennleistung (L_N) des Mehrphasenschrittmotors.
Kraftfahrzeugtürverschluss nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Temperaturüberwachungseinrichtung einen Zähler für den Stromfluss zum Mehrphasen-Schrittmotor aufweist, der bei fließendem Strom "aufwärts" und bei nicht fließendem Strom "abwärts" zählt und erforderlichenfalls eine Zwangspause einrichtet.
Kraftfahrzeugtürverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schrittüberwachungseinrichtung mit Strommessung des Antriebsstromes für den Mehrphasen-Schrittmotor und Abfragen der nicht bestromten Statorwicklungen arbeitet.