Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung, insbesondere ein Kraftfahrzeug-Schloss und vorzugsweise ein Kraftfahrzeug-Haubenschloss, mit einem Gesperre aus im Wesentlichen Drehfalle und Sperrklinke, und mit einem Schlosskasten zur Lagerung des Gesperres, wobei der Schlosskasten als Reaktion auf angreifende sowie beschleunigungsbedingte Kräfte, beispielsweise im Crashfall, deformierbar ausgebildet ist.

Im Crashfall oder bei einem Unfallszenario greifen an einem Kraftfahrzeug und folglich auch der zugehörigen Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung große Beschleunigungen bzw. Verzögerungen an, die zu Werten von mehreren 10 g mit g der Erdbeschleunigung korrespondieren. Aus diesem Grund sind sowohl der Schlosskasten als auch das Gesperre aus im Wesentlichen Drehfalle und Sperrklinke in der Regel aus Metall und insbesondere hochfestem Stahl hergestellt. Denn die Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung muss auch bei einem Unfall sicherstellen, dass hiermit beispielsweise gegenüber einer Karosserie gesicherte Türen, Hauben oder auch Klappen geschlossen bleiben, um zu verhindern, dass beispielsweise Personen aus dem Kraftfahrzeug herausgeschleudert werden. Außerdem ist nur bei geschlossenen Kraftfahrzeug-Türen gewährleistet, dass dort angeordnete Sicherheitseinrichtungen wie Seitenairbags, Seitenaufprallschutz etc. Wirkung zum Schutz der Fahrzeuginsassen entfalten können.

Aus diesem Grund geht man beim gattungsbildenden Stand der Technik nach der EP 2 888 425 B1 so vor, dass die Drehachsen von einerseits der Drehfalle und andererseits der Sperrklinke zu ihrer Lagerung im Schlosskasten zusätzlich mit einer beabstandet vom Schlosskasten angeordneten und diese koppelnden Verstärkungsplatte ausgerüstet sind. Auf diese Weise können besonders große Kräfte aufgenommen werden, weil durch den Schlosskasten i. V. m. der Verstärkungsplatte ein insgesamt im Querschnitt rechteckförmiges Tragwerk zur Verfügung gestellt wird. Das hat sich grundsätzlich bewährt, ist allerdings konstruktiv und herstellungstechnisch aufwendig.

Bei einem vergleichbaren Kraftfahrzeug-Türschloss entsprechend der DE 10 2019 108 967 A1 wird der Schlosskasten mit wenigstens einem Verbindungssteg ausgerüstet, welche in eine Aufnahme eines zusätzlich vorgesehenen Verstärkungselementes vorspringt. Dabei greift der Verbindungssteg mit vorgegebenem Spiel in die ihn umgebende Aufnahme ein, um etwaige Verformungen zu begrenzen.

Alternativ kann grundsätzlich auch mit einer zusätzlichen Komponente, beispielsweise einem „strukturellen Niet“ gearbeitet werden, der feststehend am Schlosskasten befestigt ist. Mithilfe dieser zusätzlichen Komponente können Deformationen einer Sperrklinke während eines Unfalls aufgenommen werden, wie dies der weitere Stand der Technik nach der DE 10 2016 218 229 A1 näher erläutert.

Der Stand der Technik hat sich grundsätzlich bewährt, ist jedoch konstruktiv aufwendig gestaltet und erfordert zusätzliche Herstellungs- und Bearbeitungsschritte durch die ergänzend vorgesehenen Verstärkungs- oder Verbindungsplatten sowie Verstärkungselemente. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung so weiterzuentwickeln, dass hohe angreifende Kräfte beispielsweise im Crashfall ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand einfach und kostengünstig beherrscht werden können. Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sich ab einer bestimmten Kraft der deformierbare Schlosskasten an das Gesperre zur Erhöhung eines gemeinsamen Widerstandsmomentes anlegt.

Die Erfindung geht zunächst einmal und ganz generell von der Erkenntnis aus, dass beispielsweise mit einem Crash verbundene und an der Kraftfahrzeug- Schließeinrichtung angreifende Kräfte typischerweise dazu führen können, dass das Gesperre verformt wird. Das lässt sich darauf zurückführen, dass in geschlossenem Zustand der zugehörigen Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug- Haube oder Kraftfahrzeug-Klappe ein an der betreffenden Tür, Haube oder Klappe befestigter Schließbolzen in der Schließstellung des Gesperres von der Drehfalle festgehalten wird, wobei die Drehfalle ihrerseits mithilfe der Sperrklinke ver stet ist. Wenn nun an dem betreffenden Gesperre in seiner Schließstellung durch einen Unfall bedingte Kräfte angreifen, sorgen diese typischerweise dafür, dass über den Schließbolzen insbesondere die Drehfalle sowie insgesamt das Gesperre verformt werden. Meistens resultieren aus den angreifenden Kräften Reißkräfte, die an zugehörigen Lagerdornen angreifen, mit deren Hilfe die Drehfalle respektive die Sperrklinke an oder in dem Schlosskasten gelagert sind.

Die Verankerung der Lagerdome setzt den Kräften ein bestimmtes Widerstandsmoment entgegen, welches strukturell von dem Gesperre zur Verfügung gestellt wird. Im Rahmen der Erfindung kann nun dieses vom Gesperre den angreifenden Reißkräften entgegengesetzte Widerstandsmoment erhöht werden, und zwar dadurch, dass ab einer bestimmten (und typischerweise mit dem Crashfall verbundenen) Kraft sich der deformierbare Schlosskasten an das Gesperre zur Erhöhung des gemeinsamen Widerstandsmomentes anlegt. D. h., durch die angreifende Kraft wird nicht nur das Gesperre deformiert bzw. greifen an den Lagerdomen Reißkräfte an, sondern kommt es ab einer bestimmten angreifenden Kraft zusätzlich dazu, dass der Schlosskasten deformiert wird.

Die Deformation des Schlosskastens ist erfindungsgemäß so eingestellt, dass sich der deformierte Schlosskasten an das Gesperre anlegt. Auf diese Weise kommt es zur Erhöhung des gemeinsamen Widerstandsmomentes, welches aus dem Widerstandsmoment des Gesperres zuzüglich desjenigen des Schlosskastens resultiert. Dadurch lassen sich Kräfte mithilfe der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung aufnehmen und beherrschen, die deutlich über denjenigen liegen, die vom Gesperre alleine aufgenommen werden können. Das lässt sich auf die kombinatorische Wirkung des Gesperres inklusive Schlosskasten im Crashfall zurückführen.

Tatsächlich sind im Normalbetrieb das Gesperre und der Schlosskasten voneinander beabstandet, weil ansonsten eine reibungsfreie Betätigung des Gesperres bei Schwenkbewegungen gegenüber dem Schlosskasten um den jeweiligen Lagerdom nicht möglich wäre. Im Crashfall bzw. bei angreifenden hohen Beschleunigungs- bzw. Verzögerungskräften kommt es nun jedoch einerseits zur Verformung des Gesperres und andererseits ab einer bestimmten Schwelle der Kraft zusätzlich zur Deformation des Schlosskastens, und zwar derart, dass der Schlosskasten durch die Deformation den Abstand im Normalbetrieb gegenüber dem Gesperre überwindet und sich an das Gesperre anlegt. Dadurch erfährt das Gesperre eine gleichsam zusätzliche Versteifung und arbeiten Gesperre und Schlosskasten zusammen, sodass es insgesamt zu der gewünschten Erhöhung des nunmehr beobachteten gemeinsamen Widerstandsmomentes von Gesperre und Schlosskasten kommt. Das alles gelingt ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen wie Verstärkungselemente, Verstärkungsplatte etc. einzig und allein dadurch, dass die Deformation des Schlosskastens so eingestellt wird, dass sie (die Deformation) ab einer bestimmten Schwelle für die angreifende Kraft so groß ist, dass beispielsweise hiermit verbundene Auswölbungen des Schlosskastens das Gesperre erreichen und dieses somit versteifen. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.

Nach vorteilhafter Ausgestaltung ist die Auslegung zusätzlich so getroffen, dass das Gesperre bis zu einem ersten Kraftlimit deformierbar ist und gemeinsam mit dem ebenfalls deformierbaren Schlosskasten ein höheres zweites Kraftlimit erreicht. Das erste Kraftlimit kann dabei Werte von ca. 4 kN bis 6 kN und vorzugsweise 5 kN erreichen. Das zweite höhere Kraftlimit korrespondiert demgegenüber zu Werten von mehr als 9 kN bis ca. 12 kN und vorzugsweise zu Werten von ca. 10,5 kN.

Jedenfalls wird deutlich, dass zunächst bis zum Erreichen des ersten Kraftlimits das Gesperre verformt wird und die beispielsweise im Crashfall angreifenden Kräfte alleine aufzunehmen in der Lage ist. Bei noch höheren Kräften kommt es nun dazu, dass der Schlosskasten soweit deformiert wird, dass er sich an das Gesperre anlegt und dieses zusätzlich versteift. Als Folge hiervon kann nun die Kombination aus deformiertem Schlosskasten und hierdurch versteiftem Gesperre Kräfte bis zum zweiten Kraftlimit aufnehmen. Dadurch lassen sich ohne besondere konstruktive Maßnahmen praktisch sämtliche Crashsituationen und damit verbundene Crashkräfte beherrschen, und zwar ohne dass es zu einer ungewollten Türöffnung oder auch Klappenöffnung oder Haubenöffnung kommt.

Tatsächlich ist beispielsweise eine Haubenöffnung einer Fronthaube eines Kraftfahrzeuges im Crashfall aus mehreren Gründen unbedingt zu vermeiden. Zunächst einmal wird die Haube benötigt, um bei einem Frontalcrash zusammen mit weiteren Strukturelementen der Karosserie insgesamt als „Knautschzone“ wirken zu können. Darüber hinaus kann eine unkontrolliert öffnende Haube im Crashfall nicht nur die Sicht eines Fahrzeugführers beeinträchtigen, sondern sogar unter Umständen umschlagen und eine Frontscheibe zerstören und stellt dadurch eine zusätzliche Gefahr für Fahrzeuginsassen dar. Insofern kommt der Einnahme und Beibehaltung der Schließposition im Crashfall auch und insbesondere bei Fronthauben eine besondere Bedeutung zu. Vergleichbares gilt für Heckklappen und Seitentüren ohnehin.

Darüber hinaus ist die Auslegung zusätzlich noch so getroffen, dass die gemeinsame Deformierbarkeit des in Anlage am Schlosskasten befindlichen Gesperres sowie des Schlosskastens zu einer Erhöhung der aufnehmbaren Kraft von wenigstens 50 % und vorzugsweise von 70 % und mehr gegenüber der alleinigen Kraftaufnahme durch das Gesperre korrespondiert. D. h., die kombinatorische Wirkung des deformierten Schlosskastens i. V. m. mit dem Gesperre zu seiner Versteifung führt dazu, dass hierdurch die von der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung aufnehmbaren Kräfte um wenigstens 50 % und vorzugsweise um 70 % gesteigert werden können gegenüber der Situation, dass der Schlosskasten nicht zur zusätzlichen Versteifung des Gesperres herangezogen wird. Insofern übernimmt der Schlosskasten erfindungsgemäß durch seine Deformation im Crashfall die Funktion zusätzlicher Verstärkungselemente, wie sie im Stand der Technik beschrieben werden und erfindungsgemäß obsolet sind.

Zusätzlich ist weiter die Auslegung so getroffen, dass der Schlosskasten und die Drehfalle zur Erhöhung des gemeinsamen Widerstandsmomentes in Aufsicht überlappen, sodass sich der deformierte Schlosskasten ab Überschreiten einer bestimmten Kraftschwelle und damit nach einer hierzu korrespondierenden Deformation an die Drehfalle anlegt und diese versteift. Dadurch kommt es an dieser Stelle zur gewünschten Erhöhung des Widerstandsmomentes, weil die Drehfalle den Schließbolzen gefangen hat, sodass über den Schließbolzen in die Drehfalle eingeleitete Reißkräfte auf das nunmehr durch die hieran in Anlage befindliche deformierte Schlossplatte erhöhte Widerstandsmoment treffen.

Nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Schlosskasten mit wenigstens einem Führungselement zur gegenseitigen Führung gegenüber der Drehfalle bei Verformungen ausgerüstet. D. h., das Führungselement sorgt dafür, dass der sich verformende Schlosskasten gleichsam gegenüber der Drehfalle bei seinem Verformungsvorgang geführt wird und es zu der gewünschten Anlage mit der Drehfalle kommt. Zu diesem Zweck und aus Kostengründen hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn das Führungselement als Abkantung an dem typischerweise metallischen Schlosskasten ausgebildet ist. In der Regel ist der Schlosskasten ebenso wie das Gesperre aus hochfestem Stahl gefertigt.

Außerdem hat es sich bewährt, wenn das Führungselement einen Anschlagschenkel der Drehfalle übergreift. Tatsächlich verfügt die Drehfalle in der Regel über den betreffenden Anschlagschenkel und einen Fangschenkel, die sich gegenüberliegen und zwischen sich ein Einlaufmaul für den Schließbolzen beschreiben.

Schließlich hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Schlosskasten im Querschnitt L-förmig mit langem L-Schenkel und kurzem L-Schenkel ausgebildet ist. Der lange L-Schenkel ist dabei im Allgemeinen so ausgelegt, dass er eine quer zur Längserstreckung eines zugehörigen Fahrzeuges verlaufende deformierbare Prallplatte bildet. Demgegenüber beschreibt der kurze L-Schenkel eine beispielsweise mit einem Querträger des Kraftfahrzeuges gekoppelte Befestigungsplatte. D. h., der kurze L-Schenkel bzw. die an dieser Stelle realisierte Befestigungsplatte sorgt in der Regel dafür, dass der Schlosskasten an dem Querträger des Kraftfahrzeuges festgelegt ist. Demgegenüber fungiert der lange L-Schenkel und die an dieser Stelle realisierte deformierbare Prallplatte als im Crashfall an das Gesperre anlegbare Versteifung. Dazu ist das Gesperre meistens an der fraglichen Prallplatte gelagert, wohingegen die Befestigungsplatte für die Festlegung am Querträger des Kraftfahrzeuges sorgt.

Im Ergebnis wird eine Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung zur Verfügung gestellt, die auf frappierend einfache Art und Weise in der Lage ist, insbesondere mit einem Crashfall auftretende Kräfte aufnehmen und beherrschen zu können. Das alles gelingt unter Verzicht auf zusätzliche Verstärkungsplatten oder Verstärkungselemente einzig dadurch, dass sich in besagtem Crashfall der hierdurch deformierte Schlosskasten zur Versteifung an das Gesperre anlegt. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung in einer Übersicht und

Fig. 2 ein Kraft-Zeitdiagramm schematisch, welches einen Unfallhergang wiedergibt.

In der Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung, reduziert auf die wesentlichen Elemente dargestellt. Tatsächlich zeigt die Fig. 1 die Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung, die nach dem Ausführungsbeispiel als Kraftfahrzeug-Schloss und konkret als Kraftfahrzeug-Haubenschloss ausgebildet ist. Dabei besteht mithilfe des in der Fig. 1 wiedergegebenen Kraftfahrzeug- Haubenschlosses die Möglichkeit, eine hier lediglich angedeutete Fronthaube 1 eines Kraftfahrzeuges verriegeln und in Schließposition eines zugehörigen Gesperres 2, 3 geschlossen halten zu können. Dazu verfügt die Fronthaube 1 über einen Schließbolzen 4, welcher in der in Fig. 1 dargestellten Schließposition des Gesperres 2, 3 in einem Einlaufmaul 5 der Drehfalle 2 festgehalten wird.

Tatsächlich wird das Einlaufmaul 5 der Drehfalle 2 dadurch gebildet, dass die Drehfalle 2 gabelförmig mit einem Anschlagschenkel 2a und einem Fangschenkel 2b ausgerüstet ist. Zusätzlich erkennt man noch ein Auswerferelement 6, welches für die nachfolgenden Betrachtungen keine besondere Bedeutung hat. Das Auswerferelement 6 ist achsgleich zur Sperrklinke 3 gelagert. Demgegenüber verfügt die Drehfalle 2 über eine hiervon beabstandete Lagerung. In beiden Fällen sorgen für die Lagerung jeweilige Lagerdome, die in einem das Gesperre 2, 3 lagernden Schlosskasten 7 verankert sind.

Der Schlosskasten 7 ist als Reaktion auf angreifende sowie beschleunigungsbedingte Kräfte F, beispielsweise im Crashfall, deformierbar ausgebildet. Bei den fraglichen Kräften F handelt es sich um solche, die entsprechend der Darstellung nach der Fig. 1 und beispielhaft zu einem Frontalaufprall korrespondieren, also in der dort angedeuteten Längsrichtung X eines Kraftfahrzeuges laufen.

Man erkennt, dass der Schlosskasten 7 im Ausführungsbeispiel sowie im Querschnitt L-förmig mit einem langen L-Schenkel 7a und einem kurzen L-Schenkel 7b ausgebildet ist. Der lange L-Schenkel 7a definiert eine Prallplatte des Schlosskastens 7. Außerdem erkennt man, dass an dem langen L-Schenkel 7a bzw. der an dieser Stelle vorgesehenen Prallplatte das Gesperre 2, 3 (und auch das Auswerferelement 6) gelagert sind. Demgegenüber dient der kurze L- Schenkel 7b und die an dieser Stelle realisierte Befestigungsplatte dazu, dass der Schlosskasten 7 an einem in der Fig. 1 lediglich angedeuteten Querträger eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges festgelegt werden kann.

Kommt es nun zu dem in der Fig. 1 angedeuteten Frontalaufprall und dazu, dass hierdurch die Kraft F auf das in der Zeichnung wiedergegebene Kraftfahrzeug- Haubenschloss einwirkt, so sorgt die Kraft F in der dargestellten Schließposition des Gesperres 2, 3 dafür, dass das Gesperre 2, 3 deformiert wird. Denn die Kraft F greift am Schließbolzen 4 an und sorgt dafür, dass an den Lagerdornen des Gesperres 2, 3 Reißkräfte angreifen, welche einen oder beide Lagerdorne aus dem Schlosskasten 7 herauszureißen versuchen. Dem stellt das Gesperre 2, 3 in Verbindung mit den Lagerdomen ein entsprechendes Widerstandsmoment entgegen.

Ein zeitlicher Verlauf der betreffenden Kraft F ist dabei in dem Diagramm nach der Fig. 2 dargestellt. Man erkennt, dass bis zu einem ersten Kraftlimit Fi überwiegend das Gesperre 2, 3 zunehmend verformt wird. Im Bereich dieses Kraftlimits Fi kommt es nun zusätzlich dazu, dass durch die angreifende Kraft F auch der Schlosskasten 7 insgesamt deformiert wird. Das gilt besonders für den langen L-Schenkel 7a, welcher die Prallplatte definiert. D. h., ab einer bestimmten Kraft F, die im Bereich des ersten in der Fig. 2 angedeuteten Kraftlimits Fi liegen mag, wird der Schlosskasten 7 zunehmend deformiert, und zwar in Richtung auf das Gesperre 2, 3.

Als Folge hiervon kommt es nun ab der betreffenden Kraft zunehmend dazu, dass sich der deformierte Schlosskasten 7 an das Gesperre 2, 3 zur Erhöhung eines gemeinsamen Widerstandsmomentes anlegt. D. h., die Deformation des Schlosskastens 7 korrespondiert dazu, dass ein im Normalbetrieb erforderlicher Abstand zwischen dem Schlosskasten 7 bzw. dem langen L-Schenkel 7a und dem Gesperre 2, 3 durch die Deformation des Schlosskastens 7 und insbesondere des langen L-Schenkels 7a zunehmend überbrückt wird.

Auf diese Weise legt sich der deformierte Schlosskasten 7 an das Gesperre 2, 3 und konkret die Drehfalle 2 an, und zwar mit wachsender Kraft F zunehmend. Dadurch wird das Gesperre 2, 3 durch die kombinatorische Wirkung zusammen mit dem deformierten Schlosskasten 7 versteift. Die Auslegung ist insgesamt so getroffen, dass das Gesperre 2, 3 bis zum ersten Kraftlimit Fi deformierbar ist und gemeinsam mit dem ebenfalls deformierbaren Schlosskasten 7 ein höheres zweites Kraftlimit F2 erreicht, wie man anhand des Kraft-ZZeit-Diagramms nach der Fig. 2 unmittelbar nachvollziehen kann. Hieraus ergibt sich auch, dass das erste Kraftlimit Fi bei ca. 4 bis 6 kN angesiedelt ist, wohingegen für das zweite Kraftlimit F2 Werte von mehr als 9 kN bis ca. 12 kN beobachtet werden.

Dadurch führt die gemeinsame Deformierbarkeit des in Anlage am Schlosskasten 7 befindlichen Gesperres 2, 3 sowie des Schlosskastens 7 zu einer Erhöhung der aus dem Frontalaufprall resultierenden Kraft F um wenigstens 50 % gegenüber der Situation, dass das Gesperre 2, 3 zur alleinigen Kraftaufnahme dient.

Zu diesem Zweck ist die Auslegung zusätzlich so getroffen, dass der Schlosskasten 7 respektive sein langer L-Schenkel 7a und die Drehfalle 2 zur Erhöhung des gemeinsamen Widerstandsmomentes in Aufsicht überlappen. Außerdem verfügt der Schlosskasten 7 über wenigstens ein Führungselement 7c welches zur gegenseitigen Führung des deformierbaren Schlosskastens 7 und des Gesperres 2, 3 dient. Bei dem fraglichen Führungselement 7c des Schlosskastens 7 handelt es sich nach dem Ausführungsbeispiel um eine Abkantung 7c am metallischen Schlosskasten 7, welche folglich besonders kostengünstig und schnell hergestellt werden kann. Außerdem ist die Auslegung so getroffen, dass das Führungselement bzw. die Abkantung 7c den Anschlagschenkel 2a der Drehfalle 2 übergreift.

Auf diese Weise ist nicht nur sichergestellt, dass der Schlosskasten 7 bzw. sein langer L-Schenkel 7a bei seiner Deformation infolge der angreifenden Kraft F gegenüber der Drehfalle 2 geführt wird. Sondern zugleich stellt diese Auslegung sicher, dass die Drehfalle 2 und die Sperrklinke 3 nach wie vor und unverändert selbst bei Erreichen des zweiten Kraftlimits F2 miteinander in Eingriff sind und folglich die von Anfang an eingenommene Schließposition beibehalten wird. Dadurch kann auch die Fronthaube 1 nicht unbeabsichtigt öffnen, weil das geschlossene Gesperre 2, 3 unverändert den Schließbolzen 4 in seinem Einlaufmaul 5 festhält. Bezugszeichenliste:

1 Fronthaube

2 Drehfalle

2a Anschlagschenkel

2b Fangschenkel

3 Sperrklinke

2, 3 Gesperre

4 Schließbolzen

5 Einlaufmaul

6 Auswerferelement

7 Schlosskasten

7a langer L-Schenkel

7b kurzer L-Schenkel

7c Führungselement / Abkantung

F Kräfte

Fi erstes Kraftlimit

F2 zweites Kraftlimit

X Längsrichtung