Der Mechanismus der Autotürverriegelung und seine Auswirkungen auf die Türdynamik

1. Einleitung

Während die Kabinentürverriegelung in den Normen vor EN 81-20 je nach Schachtbedingungen optional war, gehört sie mit EN 81-20 zur Standardausrüstung der Kabinentüren. Diese Ausrüstung, die die Anforderungen der Norm erfüllt, hat eine mechanische Struktur und ist als Subsystem konzipiert, das innerhalb des Türmechanismus arbeitet. Obwohl ihre Designs je nach Hersteller unterschiedlich sind, werden für die Verriegelungsvorrichtung nahezu ähnliche mechanische Elemente verwendet, die den Anforderungen der Norm entsprechen können. Zu den wichtigsten davon zählen die Druckfedern, die die Dynamik des Systems direkt beeinflussen. Denn Versuche haben gezeigt, dass die einfachste und gebräuchlichste Methode, eine mechanische Struktur unter verschiedenen, in der Norm beschriebenen Bedingungen unterschiedlich reagieren zu lassen, die Verwendung von Federn in dieser Struktur ist.

2. Die Anforderungen an Autotürverriegelungen nach der Norm EN81-20

Die Artikel 5.3.9.2 und 5.3.15 der Norm definieren, wie die Verriegelungsvorrichtung funktionieren soll. Basierend auf dieser Definition können die Erwartungen an das zu entwerfende mechanische System wie folgt zusammengefasst werden:

• Das Schließgerät muss erkennen, ob es sich in der Schließzone befindet oder nicht.
• Es sollte gesperrt oder entsperrt werden, je nachdem, ob es sich in der Sperrzone befindet oder nicht. 

Alle möglichen Szenarien, die bei einem normalen Betrieb auftreten können, sollten sorgfältig analysiert werden, um festzustellen, ob ein mechanisches Verriegelungsgerät alle oben aufgeführten Anforderungen erfüllt oder nicht.

 3. Funktionsweise der Autotürverriegelung

Im Allgemeinen arbeiten mechanische Schließvorrichtungen direkt in Verbindung mit dem Türantriebssystem. Viele Autotürschlösser sind als Erweiterung eines Türelements namens „Skate“ konzipiert. Skate, ein Mechanismus, der in sich selbst funktioniert, erreicht durch die Hinzufügung einer Schließvorrichtung eine komplexere mechanische Struktur. Die Funktion dieser Struktur, die als Subsystem mit dem gesamten Türmechanismus funktioniert, kann wie folgt aufgeführt werden:

• So entriegeln Sie die Schachttür
• Zum Kuppeln der Verriegelungstür und zum Ermöglichen ihres automatischen Zusammenlaufens mit der Kabinentür
• Um zu verstehen, ob es sich in der Entriegelungszone befindet oder nicht,
• Um die Autotür außerhalb der Entriegelungstür verschlossen zu halten
• Um bei Bedarf ein manuelles Öffnen der Tür von der Kabine aus zu ermöglichen, wenn sich diese in der Entriegelungszone befindet.

Dieses Subsystem, das als „mit Verriegelungsvorrichtung ausgestatteter Skate“ bezeichnet wird, wird über einen Auslöser direkt vom Türmotor angetrieben, um die ersten beiden Punkte in der obigen Liste auszuführen. Die anderen drei Funktionen werden mit der potenziellen Energie der Struktur als Ergebnis der mechanischen Eigenschaften der Struktur ausgeführt, ohne dass ein externes Antriebssystem erforderlich ist. In vielen Anwendungen the source dieser potentiellen Energie stammt bei der mechanischen Struktur von den Druckfedern.

4. Auswirkungen von Schließvorrichtungen auf die Türdynamik

Um die Auswirkungen von Verriegelungsvorrichtungen auf die Türdynamik zu analysieren, wurde ein Vergleich mit einer Autotür ohne Verriegelungsvorrichtung durchgeführt. Wie in Abbildung 1 (a) und (b) zu sehen, wurden zwei separate Testaufbauten gebildet, indem „ein Skate ohne Verriegelungsmechanismus“ und „ein Skate mit Verriegelungsvorrichtung“ verwendet wurden.

In den Testaufbauten waren alle Komponenten, die einen Einfluss auf die Motor-, Antriebs- und Türdynamik haben könnten, mit Ausnahme des Skates gleich. Während des Tests wurden beide Aufbauten mit denselben Antriebsparametern betrieben und der Strom gemessen, der den Motor während der Türaktivierungen durch den Antrieb speist. Die Messergebnisse wurden gefiltert, um nur die Skate-Bewegung nach Abschluss seiner Bewegung in Richtung der Türschließung einzuschließen, und die Grafiken in Abbildung 2 wurden erhalten.

Wie in der Grafik zu sehen ist, ist der Motorstrom für die Bewegung des Skates mit einer Sperrvorrichtung auf 3.5 A gestiegen. Für die andere Vorrichtung wurde der gleiche Wert von maximal 1 A gemessen. Daraus lässt sich schließen, dass die Differenz zwischen diesen beiden Werten für die Federn verwendet wurde, die die Sperrvorrichtung antreiben. Mit anderen Worten wurde die durch diese Differenz von 2.5 A erzeugte elektrische Energie in Form von potenzieller Energie auf die in der Sperrvorrichtung verwendeten Federn übertragen. Um den Unterschied greifbarer zu machen, wurde die Kraftmenge, die zum Einrichten einer Sperrvorrichtung auf den Auslöser übertragen werden muss, einfach wie folgt berechnet: 

5. Fazit

Basierend auf den Messergebnissen kann die Differenz von 2.5 als eine Kraft von ungefähr 106 N auf der Motorscheibe betrachtet werden. Anhand dieser Daten kann leicht der Schluss gezogen werden, dass die gemessene Kraft dazu verwendet wird, den in der Verriegelungsvorrichtung verwendeten mechanischen Elementen potentielle Energie zuzuführen. Die gemessenen und berechneten numerischen Werte sollten jedoch nicht als Tabelle betrachtet werden, die den allgemeinen Zustand widerspiegelt. Diese Zahlen können je nach vielen Variablen unterschiedlich sein, wie etwa der mechanischen Struktur des Schlittens und der Verriegelungsvorrichtungen im Aufbau, der Härte der Federn, dem Durchmesser der Motorscheibe und den Antriebsparametern. Die einzige endgültige Beurteilung könnte sein, dass die Variablen des Systems im Hinblick auf den potentiellen Energiebedarf analysiert werden sollten, der entsteht, wenn eine mit einem Schlitten ausgestattete Verriegelungsvorrichtung in eine Autotür integriert wird, die ohne Verriegelungsvorrichtung konstruiert wurde.