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Dokumentenidentifikation DE10334004A1 10.03.2005
Titel Vorrichtung zur Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe
Anmelder Bayerische Motoren Werke AG, 80809 München, DE
Erfinder Eberle, Michael, 85635 Höhenkirchen-Siegertsbrunn, DE;
Bürger, Andreas, 85777 Fahrenzhausen, DE
DE-Anmeldedatum 25.07.2003
DE-Aktenzeichen 10334004
Offenlegungstag 10.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.03.2005
IPC-Hauptklasse E05C 17/56
Zusammenfassung Allgemein bekannt ist eine Vorrichtung zur stufenlosen Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Zylinder und einen Kolben mit einer elektro- oder magnetorheologischen Flüssigkeit, eine Steuerelektronik, mittels derer eine veränderbare elektrische oder magnetische Feldstärke in der rheologischen Flüssigkeit einstellbar ist, und eine Einrichtung zur Erfassung oder Eingabe einer gewünschten Arretierstellung, wobei die Steuerelektronik in Abhängigkeit der erfassten oder eingegebenen Arretierstellung ansteuerbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe zu schaffen, die zumindest eine Arretierposition und trotzdem einen einfachen Aufbau aufweist.
Erfindungsgemäß umfasst eine Vorrichtung (1) zur Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe mindestens einen Zylinder (2) mit einem axial verlagerbaren Kolben (3) mit einer aus dem Zylinder (2) ragenden Kolbenstange (4). Der Zylinder (2) ist mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt. Der Kolben (3) beinhaltet einen Permanentmagneten, und am Zylindermantel ist in dem Bereich einer gewünschten axialen Arretierung zumindest ein Element (7) aus einem ferromagnetischen Material angebracht. Der Kolben (3) selber ist so gestaltet, dass ein Bypass (6) zwischen Kolben (3) und Zylindermantel besteht, der die beiden vom Kolben (3) voneinander getrennten Abschnitte des Zylinders ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 197 54 167 A1 ist eine Vorrichtung zur stufenlosen Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe bekannt. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Zylinder und einen Kolben mit einer elektro- oder magnetorheologischen Flüssigkeit, eine Steuerelektronik, mittels derer eine veränderbare elektrische oder magnetische Feldstärke in der rheologischen Flüssigkeit einstellbar ist, und eine Einrichtung zur Erfassung oder Eingabe einer gewünschten Arretierstellung, wobei die Steuerelektronik in Abhängigkeit der erfassten oder eingegebenen Arretierstellung ansteuerbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe zu schaffen, die zumindest eine Arretierposition und trotzdem einen einfachen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß der Patentansprüche 1, 3 oder 5 gelöst.

Gemäß Patentanspruch 1 umfasst eine Vorrichtung zur Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe mindestens einen Zylinder mit einem axial verlagerbaren Kolben mit einer aus dem Zylinder ragenden Kolbenstange. Der Zylinder ist mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt. Der Kolben beinhaltet einen Permanentmagneten, und am Zylindermantel ist in dem Bereich einer gewünschten axialen Arretierung zumindest ein Element aus einem ferrromagnetischen Material, wie beispielsweise aus einem eisenhaltigen Material, angebracht. Der Kolben selber ist so gestaltet, dass ein Bypass zwischen Kolben und Zylindermantel besteht, der die beiden vom Kolben voneinander getrennten Abschnitte des Zylinders miteinander verbindet. Wenn sich nun der Kolben im Bereich des ferromagnetischen Elements befindet, kann sich ein wesentlich stärkeres Magnetfeld als in den Bereichen des Zylindermantels ohne eines solchen ferromagnetischen Elements aufbauen. Aufgrund des stärkeren Magnetfeldes zwischen Kolben und Zylindermantel im Bereich des ferromagnetischen Elementes hat die magnetorheologische Flüssigkeit im Bypass eine wesentlich höhere Viskosität als in den Bereichen ohne des ferromagnetischen Elements. Auf diese Weise kann die magnetorheologische Flüssigkeit nur wesentlich schwerer zwischen den beiden vom Kolben getrennten Abschnitten des Zylinders hin- und herfließen, sodass der Kolben nur sehr schwer im Zylinder axial verlagerbar ist. Es entsteht eine nur durch deutlich erhöhten Kraftwand lösbare Arretierung des Kolbens im Zylinder.

Wenn nun die Kolbenstange mit einem schwenkbeweglichen Flügel einer Tür oder einer Klappe verbunden ist, und der Zylinder mit dem nicht verlagerbaren Tür- oder Klappenrahmen verbunden ist, kann eine solche Vorrichtung die Tür oder Klappe in einer bestimmten Position arretieren. Die Position wird durch die axiale Anordnung des ferromagnetischen Elements am Zylindermantel definiert. Bei entsprechender Dimensionierung des Permanentmagneten und/oder des ferromagnetischen Elements kann die Arretierung durch einen erhöhten Kraftaufwand wieder gelöst werden. Damit ist anders als bei der aus der DE 197 54 167 A1 bekannten Vorrichtung keinerlei Steuerelektronik erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist im Gegenteil einen außerordentlich einfachen und entsprechend störunanfälligen Aufbau auf, der kostengünstig herstellbar ist. Gegenüber den aus dem allgemeinen Stand der Technik rein mechanischen Arretierungen mittels Rollen oder Gleitern hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, dass die Vorrichtung nicht selbständig mit Schwung in die Arretierposition fällt, sobald sie in den Bereich der Arretierposition kommt.

Um den gewünschten Effekt nicht zu beeinträchtigen, darf der Zylinder nicht aus einem magnetischen Material bestehen. Geeignete Materialen für den Zylinder sind beispielsweise Leichtmetalllegierungen oder Kunststoff.

Alternativ zum bisher beschriebenen System kann der Kolben zumindest im dem Zylindermantel zugewandten Bereich aus einem ferromagnetischen Material bestehen, und am Zylindermantel in dem Bereich einer gewünschten axialen Arretierung zumindest ein Permanentmagnet angebracht sein. Diese Anordnung funktioniert nach demselben Prinzip, nur dass der Kolben nicht den Permantmagneten aufnimmt, sondern aus dem ferromagnetischen Material besteht, und dafür am Zylindermantel anstelle des ferromagnetischen Elements der Permanentmagnet angeordnet ist. Auch hier besteht zumindest der Zylindermantel bevorzugt aus einem nicht magnetischen Material.

Bei beiden Varianten ist der Bypass günstigerweise als Ringspalt zwischen Kolben und Zylindermantel ausgeführt. Entsprechend bietet es sich an, dass das ferromagnetische Element am Zylindermantel als Ring über dem Zylindermantel ausgeführt ist, bzw. der Permanentmagnet am Zylindermantel so ausgelegt ist, dass er ringförmig am Zylindermantel ein möglichst gleichmäßiges Magnetfeld erzeugt. Dazu kann der Permanentmagnet beispielsweise aus zwei Teilen bestehen, die einander radial gegenüberliegend am Zylindermantel angeordnet sind.

Gemäß Patentanspruch 5 umfasst die Vorrichtung zur Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe mindestens einen Zylinder und einen axial verlagerbaren Kolben mit einer aus dem Zylinder ragenden Kolbenstange. Am Kolben ist an seinen dem Zylindermantel zugewandten Bereichen ein Flies angebracht, das mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit getränkt ist, und am Zylindermantel ist axial in dem Bereich einer gewünschten Arretierung zumindest ein Permanentmagnet angebracht. Die grundsätzliche Funktionsweise ist auch hier ähnlich. Im Bereich des Permanentmagneten baut sich ein starkes Magnetfeld zwischen Kolben und Zylindermantel auf. Die magnetorheologische Flüssigkeit im Flies wird dadurch hochviskos, sodass der Kolben nur erheblich schwerer an der Zylinderinnenwand axial verschoben werden kann. Anders als bei den beiden oben aufgeführten Lösungen muss bei dieser Variante nicht der ganze Zylinder mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt sein. Das Flies kann aus einem Gewebe, einem Gewirke oder auch jeder anderen Struktur bestehen, die geeignet ist, die magnetorheologische Flüssigkeit aufzunehmen.

Das in den Patentansprüchen beschriebene Prinzip mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung ist analog auch bei rotatorischen Systemen anwendbar.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, anhand derer die Erfindung im folgenden näher beschrieben wird. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:

1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Arretieren einer Fahrzeugtür und

2 einen Längsschnitt durch eine alternative Ausführung einer Vorrichtung zum Arretieren einer Fahrzeugtür.

In 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Arretieren einer Fahrzeugtür eines Kraftfahrzeugs in einer definierten Position dargestellt. Die Vorrichtung 1 besteht aus einem Hohlzylinder 2, in dem ein Kolben 3 axial verlagerbar angeordnet ist. Der Kolben 3 ist mit einer Kolbenstange 4 verbunden, die aus dem Hohlzylinder 2 herausragt. Während das freie Ende der Kolbenstange 4 mit der hier nicht dargestellten Fahrzeugtür verbunden ist, ist der Hohlzylinder 2 mit einer Befestigungsvorrichtung 5 mit der ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie verbunden. Der Kolben 3 besteht aus einem Permanentmagneten und ist so gestaltet, dass sich zwischen Kolben 3 und Hohlzylinder 2 ein Ringspalt 6 als Bypass befindet. Der ganze Hohlzylinder 2 ist mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt, die durch den Ringspalt zwischen den beiden durch den Kolben 3 getrennten Abschnitten des Hohlzylinders 2 hin- und herströmen kann, wenn der Kolben 3 im Hohlzylinder 2 axial verlagert wird. Über den Zylindermantel des Hohlzylinders 2 ist im Bereich der gewünschten Arretierung ein ferromagnetischer Stahlring 7 geschoben. Durch ein Verschieben des Stahlrings 7 auf dem Hohlzylinder 2 ist eine genaue Einstellung des Bereichs der Arretierung möglich.

Die magnetorheologische Flüssigkeit weist normalerweise eine relativ geringe Viskosität auf, sodass sie mühelos durch den Bypass von dem einen Abschnitt des Zylinders in den anderen überströmen kann. Nur im Bereich von Magnetfeldern nimmt die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit stark zu. Das Magnetfeld des aus einem Permanentmagneten bestehenden Kolbens 3 ist dazu zu schwach, sodass der Kolben 3 im Hohlzylinder 2 leicht axial verlagerbar ist. Nur wenn der Kolben 3 sich im Bereich des Stahlrings 7 befindet, kann sich zwischen Kolben 3 und Stahlring 7 ein stärkeres Magnetfeld aufbauen. Die Stärke dieses Magnetfeldes ist groß genug, dass die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit stark zunimmt. Dadurch kann sie nur stark erschwert durch den Ringspalt 6 zwischen den beiden Abschnitten des Hohlzylinders 2 hin- und herströmen. Der Kolben 2 lässt sich dadurch nur mehr mit großer Kraft axial verlagern, er ist arretiert.

Da die Kolbenstange 4 mit dem Kolben 3 verbunden ist, wird auf diese Weise die Fahrzeugtür in ihrer Position arretiert. Die Position kann durch eine entsprechende Plazierung des Stahlrings 7 auf dem Hohlzylinder 2 vorgegeben werden. Auch sind mehrere Arretierungen möglich. Dazu müssen nur mehrere Stahlringe 7 auf dem Hohlzylinder 2 positioniert werden.

In 2 ist eine alternative Ausführung dargestellt. Die Vorrichtung 11 besteht ebenfalls aus einem Hohlzylinder 12 aus einem nicht magnetischen Material wie Kunststoff oder Aluminium, mit einer Befestigungsvorrichtung 15, wobei in dem Hohlzylinder 12 ein Kolben 13 mit einer Kolbenstange 14 axial verlagerbar ist. Am Kolben 13 ist an seiner dem Zylindermantel zugewandten Mantelfläche ein Flies 16 angebracht, das mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit getränkt ist. Der Hohlzylinder 12 selber ist praktisch nur mit Umgebungsluft gefüllt. Über den Zylindermantel des Hohlzylinders 12 sind im Bereich der gewünschten Arretierung zwei sich einander gegenüberliegende Permanentmagnete 17 angeordnet. Anstelle des Permanentmagneten 17 kann auch ein Ringmagnet verwendet werden.

Wenn sich der Kolben 13 im Bereich der beiden Permanentmagnete 17 befindet, baut sich ein relativ starkes Magnetfeld zwischen dem magnetischen Kolben 13 und den Permanentmagneten 17 auf. Dadurch steigt die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit im Flies 16 stark an. Dies behindert eine axiale Verlagerung des Kolbens 13 deutlich, da die magnetorheologische Flüssigkeit nicht mehr quasi als Gleitmittel zur Verfügung steht. Dadurch ist der Kolben 13 praktisch im Bereich der Permanentmagnete 17 arretiert.

Zum Aufheben der Arretierung muss der Nutzer sowohl bei der in 1 als auch bei der in 2 gezeigten Variante nur etwas kräftiger an der Fahrzeugtür anziehen oder diese etwas kräftiger aufdrücken. Dadurch wird der Kolben 3, 13 jeweils aus dem Bereich des starken Magnetfeldes herausbewegt, sodass anschließend sich die Fahrzeugtür wieder leicht verschwenken lässt.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe, umfassend mindestens einen Zylinder mit einem axial verlagerbaren Kolben mit einer aus dem Zylinder ragenden Kolbenstange, wobei der Zylinder mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) einen Permanentmagneten beinhaltet, und am Zylindermantel in dem Bereich einer gewünschten axialen Arretierung zumindest ein Element (7) aus einem ferrromagnetischen Material angebracht ist, und dass der Kolben (3) so gestaltet ist, dass ein Bypass (6) zwischen Kolben (3) und Zylindermantel besteht, der die beiden vom Kolben (3) voneinander getrennten Abschnitte des Zylinders (2) miteinander verbindet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (7) ein Ring ist, der über den Zylindermantel passt.
  3. Vorrichtung zur Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe, umfassend mindestens einen Zylinder und einen axial verlagerbaren Kolben mit einer aus dem Zylinder ragenden Kolbenstange, wobei der Zylinder mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) zumindest im dem Zylindermantel zugewandten Bereich aus einem ferromagnetischen Material besteht, und am Zylindermantel in dem Bereich einer gewünschten axialen Arretierung zumindest ein Permanentmagnet angebracht ist, und dass der Kolben (3) so gestaltet ist, dass ein Bypass (6) zwischen Kolben (3) und Zylindermantel besteht, der die beiden vom Kolben (3) voneinander getrennten Abschnitte des Zylinders (2) miteinander verbindet.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass als Ringspalt (6) zwischen Kolben (3) und Zylindermantel ausgeführt ist.
  5. Vorrichtung zur Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Tür oder Klappe, umfassend mindestens einen Zylinder und einen axial verlagerbaren Kolben mit einer aus dem Zylinder ragenden Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben (13) an seinen dem Zylindermantel zugewandten Bereichen ein Flies (16) angebracht ist, das mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit getränkt ist, und am Zylindermantel axial in dem Bereich einer gewünschten Arretierung zumindest ein Permanentmagnet (17) angebracht ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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