Technik im Blickfeld: Autotüren

Es gibt viele gebräuchliche Ausdrücke, die nicht mehr das bedeuten, was sie früher hatten. Möglicherweise haben Sie beispielsweise den Begriff „Licht anmachen“ verwendet. Was drehst du eigentlich? Woher kommt das? Alte Gaslaternen hatten ein Ventil, das man physisch drehen musste, und der Satz blieb einfach hängen. Kinder der 90er haben keine Ahnung, warum sie eine Telefonnummer „wählen“. Wie wäre es mit „Autofenster hochklappen“? Man trifft nicht oft auf altmodische Autotüren mit manuellen Schlössern oder einer Kurbel zum Hochklappen des Fensters. Heutzutage ist alles elektronisch. Aber haben Sie sich jemals gefragt, was dort drinnen vorgeht?

Werfen wir einen Blick auf Autotüren, wie sie für Ihre Sicherheit sorgen und wie diese Glasscheibe einrastet und vor Wind, Regen und Lärm schützt. Natürlich gibt es schicke Autotüren wie Selbstmordtüren oder sexy, aber unpraktische Flügeltüren. Zumindest ein Konzeptauto verfügt sogar über eine Tür, die beim Öffnen unter dem Fahrzeug verschwindet; Schauen Sie sich das Video unten an. Aber auch Gartentüren sind Wunderwerke des Maschinenbaus. Eine kompakte Struktur, die sicher und – größtenteils – zuverlässig ist. Schauen wir uns an, wie sie das machen.

Wenn Sie darüber nachdenken, verwandeln viele Dinge, die wir bauen, etwas in etwas anderes. Zum Beispiel Energie in Bewegung. Oder von einer Bewegungsart zur anderen. Autotürmechanismen sind keine Ausnahme. Natürlich wandeln sowohl die Schloss- als auch die Fensterantriebe einen elektrischen Befehl in eine Art physikalische Bewegung um. Aber es gibt auch das Problem, auf engstem Raum die richtige körperliche Bewegung zu erreichen.

Das Interessante an den meisten Autotüren ist, dass die Schlösser sicher sein müssen, aber viele Möglichkeiten bieten, sie zu öffnen. Eine elektronische Steuerung allein reicht meist nicht aus: Oft gibt es eine Möglichkeit, das Auto manuell zu entriegeln. Und natürlich muss man die Tür auch ohne Strom von innen bedienen können, um das Einklemmen von Insassen zu vermeiden. Einige Autos, wie der Boxter oder einige Lotus-Modelle, verfügen nicht über eine offensichtliche Möglichkeit, das Auto ohne Strom zu entriegeln. Diese Autos verfügen normalerweise über ein verstecktes Notschlüsselloch oder eine Reihe versteckter Terminals, die es Ihnen ermöglichen, das System vorübergehend einzuschalten, um das Fahrzeug zu entriegeln.

Der Motor, der die elektrischen Schlösser in einem Auto steuert, wird als Aktuator bezeichnet. Sie können universelle Stellantriebe erhalten, die für die meisten Autos geeignet sind, auch für solche, die normalerweise keine elektrischen Schlösser haben. Da die Türverriegelung von mehreren Quellen aus betätigt werden muss, treibt der Aktuator normalerweise eine Stange an, und diese Stange erscheint oft in der Nähe des Fensters, sodass Sie sie auch manuell betätigen können. Die Stange aktiviert und deaktiviert den Verriegelungsmechanismus. Wenn die Stange deaktiviert ist, können Sie die Tür nicht öffnen. Tatsächlich ist es oft so, dass Sie die Tür nicht schließen können, wenn die Stange gelöst und der Riegel geschlossen ist.

Ein typischer Aktuator ist ein einfacher Elektromotor, der rotiert. Natürlich brauchen wir eine andere Bewegung, also reduzieren Zahnräder nicht nur die Motorgeschwindigkeit und erhöhen das Drehmoment, sondern ein Zahnstangengetriebe wandelt die Drehung in eine lineare Bewegung um. Da der Motor und der Insasse in der Regel nicht um die Kontrolle kämpfen sollen, gibt es oft eine Kupplung, die die manuelle Bewegung nicht zurück zum Motor überträgt. Der Motor läuft nur kurzzeitig. Einige Autos haben Feedback und werden es ein paar Mal versuchen, wenn etwas schief geht.

Ältere Autos verwendeten Vakuumpumpen zum Ansaugen oder Blasen von Luft zum Betätigen der Türen, da Elektromotoren laut und störanfällig waren. Mercedes beispielsweise verwendete bis etwa 2003 luftbetätigte Türschlösser.

Windows ist etwas einfacher, da Sie normalerweise keine manuelle Steuerung benötigen. Es gibt jedoch einige besondere Bedenken. Ist Ihnen zum Beispiel schon einmal aufgefallen, dass Ihr Fenster perfekt eben bleibt? Darüber hinaus sollte es aus Sicherheitsgründen nahezu unmöglich sein, das Fenster gewaltsam herunterzuklappen. Dies wird häufig durch den Einsatz eines Schneckengetriebes erreicht. Aufgrund des Kontaktwinkels zwischen dem Schneckenrad und dem Stirnrad kann das Schneckenrad das Stirnrad drehen, aber aufgrund der Reibung zwischen den Zahnradzähnen nicht umgekehrt.

Da das Fenster hoch- und runtergehen muss, gibt es eine Verkabelung ähnlich einer H-Brücke, die den Motor in beide Richtungen betreiben kann. Bei einem Auto mit einer hochentwickelten Steuerung wird wahrscheinlich eine H-Brücke verwendet und Ihre Fenstertasten sind nur Eingaben in den Computer. Bei einfachen Fahrzeugen ist es jedoch möglicherweise einfach nur eine Verkabelung, die es entweder dem Fahrer oder dem Beifahrer ermöglicht, den Fensterhebermotor in beide Richtungen zu drehen.

Sehr alte Autos nutzten tatsächlich hydraulische Systeme zur Betätigung der Fensterheber. Dies hatte den Vorteil, dass das Fenster ohne Strom heruntergefahren werden konnte, aber man brauchte Strom, um die Pumpe zu betreiben, um es wieder hochzufahren. Allerdings sind hydraulische Aufzüge längst zugunsten von Elektromotoren in Vergessenheit geraten.

Der eigentliche mechanische Teil kann verschiedene Konfigurationen haben. Beim Direktantrieb gibt es entweder einen scherenartigen Mechanismus oder einen einzelnen Arm mit Zähnen. Bei beiden Konfigurationen wird häufig eine Feder verwendet, um die Spannung aufrechtzuerhalten.

Viele moderne Autos verwenden ein dünnes Stahlkabel auf einer Rolle. Durch Herausziehen oder Hochziehen des Kabels kann eine Rolle an der Unterseite des Fensters nach oben oder unten bewegt werden. Bei einigen Systemen erfüllt ein dickes Kunststoffband mit Perforationslöchern eine ähnliche Funktion. Zusammengefasst werden diese als Regulatoren bezeichnet. Wie bei den elektrischen Schlössern gibt es auch Universalregler, mit denen Sie jedes elektrische Fensterhebersystem reparieren oder elektrische Fensterheber dort einbauen können, wo Sie vorher keine hatten. Allerdings sind diese erwartungsgemäß komplizierter und teurer als die vergleichsweise einfachen Türschlösser.

Dies ist eines dieser Dinge, bei denen Sie Ihre Autotür wahrscheinlich hunderte Male im Jahr benutzen, aber nicht viel darüber nachdenken, was sich darin befindet, bis sie kaputt geht. Aber selbst wenn Sie nie eine Tür reparieren müssen, sollten Sie Folgendes bedenken: Universelle Power-Lock-Aktoren eignen sich hervorragend als Linearantriebe für alle Arten von Projekten. Wenn Sie ein Einzelstück anfertigen, können Sie es vielleicht sogar fast kostenlos auf einem Schrottplatz ernten. Selbst wenn Sie sie neu kaufen, können Sie sie online für 5 oder 10 US-Dollar finden.

Elektrische Fensterheber sind teurer. Es gibt zwar auch universelle Fenster, diese sind jedoch wahrscheinlich schwieriger zu verwenden, es sei denn, Sie benötigen wirklich etwas zum Auf- und Abklappen, wie zum Beispiel ein Autofenster. Wenn Sie ein Projekt mit einem dieser Elemente durchführen, vergessen Sie nicht, es uns mitzuteilen, damit wir es mit allen teilen können.

Natürlich sind diese Autoteile ziemlich bullig. Wenn Sie etwas Bescheideneres benötigen, haben Sie Optionen. Sie können sogar ein Servo umbauen.

[Bannerbild: „Autotürseiten“ von David Rosen, CC BY 2.0. Miniaturbild: „Muscle Car Door 47“ von Steve Snodgrass, CC BY 2.0.]