CH711507A1 - Verfahren zur Herstellung von Aktuatoren. - Google Patents

Abstract

Beim Verfahren zur Herstellung von Aktuatoren mit einem Elektromotor zum Antreiben einer Abtriebswelle (10), einer Sensoreinrichtung zur Erzeugung eines Signals als Funktion des Winkels, um welchen die Abtriebswelle gedreht ist, und einem Trägerteil (30a) mit Befestigungsstellen zum Befestigen eines Aktuators, wird ein mechanisches Anpassen zumindest einer Komponente des Aktuators durchgeführt, welches in Abhängigkeit der Abweichung eines Istwerts vom Sollwert erfolgt, so dass die Abtriebswelle ein Ausgangsende (40b) aufweist, dessen Winkellage an den Sollwert angeglichen ist. Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung erfolgt das mechanische Anpassen so, dass das Signal, welches die Sensoreinrichtung bei einer vorgegebenen Winkellage der Abtriebswelle (10) liefert, an einen Sollwert angeglichen ist. Gemäss einem dritten Aspekt der Erfindung erfolgt bei einem Aktuator, der nachfolgend hergestellt wird, ein mechanisches Anpassen zumindest einer Komponente.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aktuatoren mit einem Elektromotor zum Antreiben einer Abtriebswelle, einer Sensoreinrichtung zur Erzeugung eines Signals als Funktion des Winkels, um welchen die Abtriebswelle gedreht ist, und einem Trägerteil mit Befestigungsstellen zum Befestigen eines Aktuators.

[0002] Derartige Aktuatoren werden verwendet, um eine bewegliche Einstellkomponente, z.B. eine Klappe in der Klimaanlage eines Automobils gesteuert zu bewegen.

[0003] Nach der Fertigung sind die Aktuatoren bereit für eine Montage am Einsatzort. Dabei ist in der Regel durch die Spezifikationen genau vorgegeben, an welchen Montagestellen ein Aktuator befestigt wird und wo sich die Abtriebswelle befinden muss, damit sie an die Einstellkomponente gekoppelt werden kann. Aufgrund von herstellungsbedingten Toleranzen liefert die Sensoreinrichtung des montierten Aktuators jedoch unter Umständen nicht von Beginn weg präzise Werte für die aktuelle Lage der Abtriebswelle. Es wird daher nach der Montage eines Aktuators eine elektronische Kalibrierung durchgeführt, in welcher die Ansteuerungselektronik neu programmiert wird. Dazu wird die Abtriebswelle und die daran angekoppelte Einstellkomponente von der Anfangs- zur Endstellung bewegt und das von der Sensoreinrichtung gelieferte Signal entsprechend abgeglichen. Diese elektronische Kalibrierung führt zwar dazu, dass mit der Sensoreinrichtung die Winkellage der Abtriebswelle und somit der Einstellkomponente genau bestimmbar ist. Sie bringt jedoch einen Mehraufwand bei der Montage mit sich, was diese komplizierter macht.

[0004] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit welchem Aktuatoren herstellbar sind, die bereits vor Montage am Einsatzort so eingerichtet sind, dass mittels der Sensoreinrichtung ein genaueres Erfassen der Winkellage der Abtriebswelle ermöglicht ist.

[0005] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit dem Verfahren gemäss einem der unabhängigen Verfahrensansprüche. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen des jeweiligen Verfahrens, einen Aktuator hergestellt mit einem der erfindungsgemässen Verfahren sowie eine Anlage und ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem derartigen Aktuator.

[0006] Beim Verfahren gemäss Anspruch 1 ist ein Verfahrensschritt vorgesehen, bei welchem ein mechanisches Anpassen zumindest einer Komponente des Aktuators erfolgt, so dass die Abtriebswelle ein Ausgangsende aufweist, dessen Winkellage an einen Sollwert angeglichen ist.

[0007] Das mechanische Anpassen erfolgt beispielsweise so, dass Komponenten bereitgestellt werden, die zur Erfüllung derselben Funktion beim Aktuator ausgelegt sind, sich jedoch mechanisch unterscheiden. In Abhängigkeit der Abweichung der aktuellen Winkellage der Abtriebswelle von einem Sollwert wird eine geeignete Komponente ausgewählt und für die Herstellung des Aktuators verwendet. Alternativ oder ergänzend erfolgt das mechanische Anpassen dadurch, dass eine Komponente des Aktuars in Abhängigkeit der Abweichung bearbeitet wird, indem z.B. ein oder mehrere Befestigungslöcher gefertigt und/oder eingestellt wird bzw. werden.

[0008] Beim Verfahren gemäss Anspruch 2 wird ein Istwert bestimmt anhand von Daten, welche eine Sensoreinrichtung bei einer vorgegebenen Winkellage der Abtriebswelle liefert, wobei zumindest eine Komponente des Aktuators mechanisch angepasst wird, so dass das Signal, welches die Sensoreinrichtung liefert, an den Sollwert angeglichen ist. Beispielsweise wird an einer Ausmessstation eine Anordnung, welche zumindest einen Teil der Sensoreinrichtung umfasst, ausgemessen und in Abhängigkeit der Messdaten eine bestimmte Komponente der Sensoreinrichtung, z.B. eine Leiterplatte und/oder ein Schleifer, ausgewählt oder bearbeitet.

[0009] Beim Verfahren gemäss Anspruch 3 wird ein Istwert definiert basierend auf Daten, welche den Signalwert umfassen, der die Sensoreinrichtung einer bereitgestellten Anordnung bei der vorgegebenen Winkellage liefert, wobei im Falle, dass die Abweichung des Istwerts vom Sollwert einen Schwellenwert überschreitet, wird bei einem Aktuator, der nachfolgend hergestellt wird, ein mechanisches Anpassen zumindest einer Komponente durchgeführt. Beispielsweise wird nach der Fertigung eines Aktuators der Signalwert erfasst, welcher die Sensoreinrichtung bei der vorgegebenen Winkellage der Abtriebswelle liefert, und mit den Werten der vorgängig gefertigten Aktuatoren verglichen. Diese Werte liegen z.B. als gleitender Mittelwert vor. Weicht der Signalwert zu stark vom Mittelwert ab, so wird die Fertigung der nachfolgenden Aktuatoren angepasst. Der Aktuator mit der zu starken Abweichung kann bei Bedarf als Ausschuss aus der Produktion genommen werden.

[0010] Die erfindungsgemässen Verfahren haben den Vorteil, dass nach der Fertigung die Aktuatoren so eingerichtet sind, dass die Sensoreinrichtung ein genaueres Signal der Winkellage der Abtriebswelle liefert. Somit kann ein nachträgliches Justieren nach der Montage des Aktuators am Einsatzort entfallen.

[0011] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren erläutert. Es zeigen Fig. 1 verschiedene Komponenten eines Aktuators in einer perspektivischen Ansicht; Fig. 2 die Komponenten aus Fig. 1 zusammen mit einer Gehäuseschale in einer Explosionsansicht, wobei der Elektromotor und ein Teil des Getriebes nicht gezeigt sind, Fig. 3 den Aktuator, welcher die Komponenten aus Fig. 1 umfasst, in einer Draufsicht, Fig. 4 ein Diagramm, welches ein von der Sensoreinrichtung geliefertes Signal zeigt vor und nach dem mechanischen Anpassen, Fig. 5 eine Seitenansicht einer Zusatzkomponente, welche mit dem Aktuator gemäss Fig. 3 gepaart werden kann, Fig. 6 die Zusatzkomponente gemäss Fig. 5 in einer Draufsicht, Fig. 7 den Aktuator gemäss Fig. 3 und die Zusatzkomponente gemäss Fig. 5 in einer perspektivischen Ansicht, Fig. 8 ein weiteres Beispiel eines Aktuators in einer Draufsicht, bei welchem die Befestigungsstellen bearbeitbar sind, Fig. 9 das Diagramm gemäss Fig. 4 , wobei hier die Abweichung angegeben ist, mit welcher das von der Sensoreinrichtung gelieferte Signal vom Sollwert abweicht, und Fig. 10 ein weiteres Beispiel einer bearbeitbaren Komponente des Aktuators gemäss Fig. 1 .

[0012] Der in Fig. 1 gezeigte Aktuator weist einen Elektromotor 1 mit einer Antriebswelle 1a auf, die über ein Getriebe 5 an eine Abtriebswelle 10 gekoppelt ist, sowie eine Sensoreinrichtung 20, die zum Erfassen der Winkellage der Abtriebswelle 10 dient. Weiter weist der Aktuator eine (hier nicht dargestellte) Ansteuerungselektronik zum Ansteuern des Elektromotors 1 auf, welche z.B. auf einer Leiterplatte angeordnet ist.

[0013] Die Sensoreinrichtung 20 umfasst beispielsweise ein Potentiometer, das ein Signal als Funktion der Winkellage der Abtriebswelle 10 liefert. Fig. 2 zeigt ein mögliches Beispiel einer derartigen Sensoreinrichtung 20. Sie weist einen Schleifer 21 auf, welcher an einem Getriebeglied 5a des Getriebes 5 befestigt wird und welcher entlang einer oder mehreren Leiterbahnen 22 bewegbar ist. Diese sind auf einer Leiterplatte 23 (»printed circuit board») angeordnet, welcher hier Anschlussstifte aufweist.

[0014] Im Beispiel gemäss Fig. 2 ist das Potentiometer an das Getriebeglied 5a gekoppelt, welches das letzte in der Getriebestufe ist und welches drehfest mit der Abtriebswelle 10 verbunden ist. Es ist auch möglich, die Sensoreinrichtung 20 so auszugestalten, dass ein Potentiometer an ein anderes Getriebeglied des Getriebes 5 oder an die Antriebswelle 1a des Elektromotors 1 gekoppelt ist. Anstelle eines Potentiometers ist es auch denkbar, die Sensoreinrichtung 20 für eine berührungslose Erfassung der Winkellage auszulegen. Beispielsweise kann ein Magnet vorgesehen sein, der auf einem der Getriebeglieder angeordnet ist und der mit einem ortsfesten Magnetfeldsensor, z.B. einem Hall-Sensor zusammenwirkt.

[0015] Die Komponenten 1, 5, 20 sind in einem Gehäuse 30 angeordnet, vgl. Fig. 7 . Das Gehäuse 30 weist ein erstes Gehäuseteil in Form einer Gehäuseschale 30a auf, welche in Fig. 2 zu sehen ist und welche mit einem zweiten Gehäuseteil in Form eines Gehäusedeckels 30b verbindbar ist. Das Gehäuse 30 ist mit einer Durchgangsöffnung versehen, so dass von aussen die Abtriebswelle 10 zugänglich ist, vgl. Fig. 3 . Es ist weiter mit Befestigungsstellen 31a–31c versehen, um den Aktuator auf einer Montagefläche, welche z.B. Teil einer Klimaanlage eines Fahrzeugs ist, zu befestigen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsstellen 31a–31c an der Gehäuseschale 30a angeordnet, welcher als Trägerteil für die Komponenten 1, 5, 20 dient. Die Befestigungsstellen 31a–31c sind hier als Fortsätze ausgebildet, die einteilig mit der Gehäuseschale 30a ausgestaltet sind. Anzahl der Befestigungsstellen 31a–31c sowie deren Ausgestaltung und Position am Gehäuse 30 können auch anders gewählt sein. Es ist auch denkbar, die Komponenten 1, 5, 20 an einem separaten Trägerteil anzuordnen, welches Befestigungsstellen aufweist und welches vom Gehäuse 30 verschieden ist.

[0016] In Fig. 3 sind auch die x- und y-Achse eines Koordinatensystems angedeutet. Die dritte Achse z des Koordinatensystems verläuft hier senkrecht auf der Blattebene und ist parallel zur Achse 10 ́, um welche die Abtriebswelle 10 drehbar ist. In diesem Koordinatensystem xyz sind einerseits die vorgegebenen Positionen der Montagestellen an der Montagefläche definiert, welche zu den Befestigungsstellen 31a–31c korrespondieren, und andererseits die Position und Ausrichtung der Stelle, an welcher die Abtriebswelle 10 an die zu bewegende Komponente, z.B. eine Klappe gekoppelt werden soll. Idealerweise hat in diesem Koordinatensystem xyz die Abtriebswelle 10 eine vorbekannte Winkellage, wenn der Aktuator auf der Montagfläche montiert ist und die Sensoreinrichtung 20 einen vorbekannten Signalwert liefert. Beispielsweise ist die Abtriebswelle 10 zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung drehbar, wobei die Sensoreinrichtung 20 bei der jeweiligen Stellung einen vorbekannten Signalwert liefert. Aufgrund von Herstellungstoleranzen, die z.B. von der Fertigung der Sensoreinrichtung 20 und/oder anderen Teilen des Aktuators herrühren, kann es jedoch zu Abweichungen kommen, die zu einer Unscharfe im Zusammenhang zwischen dem von der Sensoreinrichtung 20 gelieferten Signal und der Winkellage der Abtriebswelle 10 führen. Die Abweichungen können typischerweise im Bereich von einigen Grad liegen.

[0017] Fig. 4 zeigt ein Beispiel, in welchem der von der Sensoreinrichtung 20 gelieferte Signalwert V, welcher z.B. in Volt gegeben ist, als Funktion des Winkels α dargestellt ist, um welchen die Abtriebswelle 10 gedreht ist. Die Signalkurve 25 entspricht dem Idealzustand, während die Signalkurve 26 von einer nicht-kalibrierten Sensoreinrichtung 20 stammt und in der Abszisse eine Abweichung von α0aufweist.

[0018] Um diese Abweichung α0auszugleichen, wird bereits bei der Fertigung des Aktuators eine mechanische Anpassung vorgenommen. Dies kann verschiedenartig erzielt werden.

1. Beispiel

[0019] Der Aktuator wird soweit gefertigt, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Befestigungsstellen 31a–31c sind bereits fertig erstellt, indem z.B. Befestigungslöcher angebracht sind, durch welche Schrauben oder Bolzen hindurchführbar sind zur Montage des Aktuators auf der Montagefläche. Die Befestigungsstellen 31a–31c definieren somit die Lage des Aktuators in Bezug auf das Koordinatensystem xyz. Die Abtrieswelle 10 wird bewegt, so dass die Sensoreinrichtung 20 einen vorgegebenen Signalwert liefert. Aufgrund der idealen Signalkurve 25 ist der Sollwert des Winkels bekannt, um welchen die Abtriebswelle 10 gedreht sein soll. Es wird dann ausgemessen, wo sich die Abtriebswelle 10 aktuell befindet. Daraus ergibt sich die auszugleichende Abweichung α0. Das Ausmessen kann z.B. mittels einer Lehre erfolgen, welche an den Befestigungsstellen 31a–31c angebracht wird und eine Markierung aufweist, welche die Solllage der Ausgangswelle 10 anzeigt. Zum vereinfachten optischen Erfassen der aktuellen Winkellage der Ausgangswelle 10 kann diese mit einer Markierung 11 versehen sein.

[0020] Es wird dann aus einer Anzahl von unterschiedlichen, bereitgestellten Zusatzteilen, ein geeignetes ausgewählt und an der Abtriebswelle 10 angebracht. Fig. 5 und 6 zeigen ein Beispiel eines derartigen Zusatzteils 40. Es weist ein Eingangsende 40a und ein Ausgangsende 40b auf. Die Enden 40a, 40b sind in Bezug zueinander um einen Winkel β gedreht angeordnet. Unterschiedliche Zusatzteile werden bereitgestellt, indem dieser Winkel β verschieden gewählt ist.

[0021] Zur Erleichterung eines fehlerfreien Anbringens kann das Eingangsende 40a mit einer Markierung 41 versehen sein, welche bei der Markierung 11 an der Abtriebswelle 10 zu liegen kommen soll.

[0022] Die Abtriebswelle 10 ist hier mit einer Vertiefung 12 versehen, in welche das Eingangsende 40a aufnehmbar ist, vgl. Fig. 7 . Die Vertiefung 12 und das Eingangsende 40a sind im Wesentlichen komplementär zueinander ausgestaltet und weisen eine nichtkreisförmige Form auf. Es ist somit durch Einfügen des Eingangsendes 40a in die Vertiefung 12 auf einfache Weise eine drehfeste Verbindung herstellbar. Natürlich sind auch andere Ausgestaltungen möglich, um das Zusatzteil 40 an der Abtriebswelle 10 zu befestigen.

[0023] Das Ausgangsende 40b ist so ausgebildet, dass es an die Einstellkomponente, die mittels des Aktuators bewegt werden soll, vorzugsweise direkt koppelbar ist.

2. Beispiel

[0024] Der Aktuator wird soweit gefertigt, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Befestigungsstellen 31a–31c sind noch nicht fertig erstellt. Beispielsweise fehlen noch die Befestigungslöcher 32a–32c. Die Abtrieswelle 10 ist so gefertigt, dass es bereits mit dem gewünschten Ausgangsende 40b versehen ist, um es an die zu bewegende Einstellkomponente koppeln zu können.

[0025] Bei der Herstellung wird die Abtrieswelle 10 bewegt, so dass die Sensoreinrichtung 20 einen vorgegebenen Signalwert liefert. Aufgrund der idealen Signalkurve 25 ist der Sollwert des Winkels bekannt, um welchen die Abtriebswelle 10 gedreht sein soll.

[0026] Es wird dann bestimmt, wo sich die Abtriebswelle 10 aktuell in Bezug auf das Koordinatensystem xy befindet, in welchem die Positionen der Montagestellen auf der Montagefläche vorgegeben sind. Daraus ergibt sich die auszugleichende Abweichung α0. Es wird dann das Gehäuse 30 und somit der Aktuator als Ganzes in der xy-Ebene gedreht, bis diese Abweichung α0ausgeglichen ist. Die Bestimmung der Abweichung α0kann z.B. so bewerkstelligt werden, dass ein Gegenstück zum Ausgangsende 40b mit der gewünschten Lage vorgesehen ist. Das Gehäuse 30 wird dann solange gedreht, bis es mit dem Gegenstück verbindbar ist.

[0027] Anschliessend werden die Befestigungslöcher 32a–32c angebracht durch ein geeignetes Verfahren, z.B. durch Stanzen, Bohren, Schneiden, etc. Als Werkzeug kann ein Stanzwerkzeug, ein Bohrer, Laser, Wasserstrahl oder eine anderes zur Materialentfernung geeignetes Werkzeug sein.

[0028] Es ist denkbar, die jeweilige Befestigungsstelle 31a–31c bereits mit einer Durchgangsöffnung vorgefertigt bereitzustellen, so dass beim Anbringen der Befestigungslöcher 32a–32c weniger Material zu entfernen ist.

[0029] Als Alternative ist es denkbar, die Befestigungsstellen 31a–31c so auszugestalten, dass sie verschiebbare Befestigungselemente aufweisen, welche mit den Befestigungslöchern 32a–32c versehen sind. Bei der Fertigung werden die Befestigungselemente soweit verschoben, bis die gemessene Abweichung α0ausgeglichen ist. Anschliessend werden die Befestigungselemente fixiert.

3. Beispiel

[0030] Es ist auch möglich, bei der Fertigung des Aktuators, die Lage der Sensoreinrichtung 20 an die gemessene Abweichung α0anzupassen. Beispielsweise können unterschiedliche Gehäuseteile vorgesehen sein, die in der Art des Gehäuseteils 30a ausgebildet sind, die sich jedoch darin unterscheiden, dass die Befestigungsmittel zur Befestigung eines Teils der Sensoreinrichtung verschieden sind, so dass dieser Teil in Bezug auf die Befestigungsstellen 31a–31c mit einer unterschiedlichen Winkellage am Gehäuseteil montierbar ist. Beispielsweise weist das jeweilige Gehäuseteil Befestigungsmittel in Form von Stiften auf, die bei der Montage in Vertiefungen im Sensoreinrichtungsteil greifen, wobei die Lage der Stifte bei den Gehäuseteilen unterschiedlich ist.

[0031] Bei der Fertigung des Aktuators gemäss Fig. 2 ist z.B. vorgesehen, dass sich die Leiterbahnen 22 auf dem Träger 23 befinden, dessen Lage im Gehäuseteil 30a angepasst wird. Zur Bestimmung der Abweichung α0wird an einer Fertigungsstation dieser Träger 23 mit den Komponenten 5a, 10 und 21 zusammengesetzt und die Abtriebswelle 10 so bewegt, dass die Sensoreinrichtung 20 einen bestimmten Signalwert α0liefert. Der Vergleich zwischen dem Sollwert der Winkellage der Abtriebswelle 10 und der aktuellen Winkellage liefert die entsprechenden Informationen zur Abweichung α0. Die Komponenten 5a, 10 und 21 an der Fertigungsstation werden dann mit demjenigen Gehäuseteil 30a gepaart, mit welchem nach dem Zusammenfügen die Abweichung aufgehoben oder zumindest verringert wird.

[0032] Bei den oben dargestellten Beispielen wird die Winkellage der Abtriebswelle in Bezug auf die Sensoreinrichtung angepasst, um so die Abweichung α0auszugleichen. Es ist auch möglich, die Sensoreinrichtung 20 anzupassen, so dass das Sensorsignal geändert wird. Fig. 9 zeigt das gleiche Diagramm wie Fig. 4 mit der idealen Signalkurve 25 und der Signalkurve 26 von einer nicht-kalibrierten Sensoreinrichtung 20. Wie ersichtlich, sind die Werte der Signalkurve 26 auf der Ordinate von der idealen Signalkurve 25 mit einer Abweichung von V0verschoben.

[0033] Um diese Abweichung V0auszugleichen, wird bei der Fertigung des Aktuators eine mechanische Anpassung an der Sensoreinrichtung 20 vorgenommen.

[0034] Dazu wird die Antriebswelle 10 in einer vorgegebenen Winkellage angeordnet und das von der Sensoreinrichtung 20 gelieferte Signal erfasst, welches einen Istwert definiert. Aufgrund der idealen Signalkurve 25 ist der Sollwert des Signals bekannt, welches die Sensoreinrichtung 20 bei der vorgegebenen Winkellage der Antriebswelle 10 die Sensoreinrichtung 20 liefern soll. Es erfolgt dann ein mechanisches Anpassen, so dass die Sensoreinrichtung 20 einen Signalwert liefert, der an den Sollwert angeglichen ist. Dies kann verschiedenartig erzielt werden.

4. Beispiel: Leiterplatte austauschen/auswählen

[0035] Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 weist die Sensoreinrichtung 20 eine Leiterplatte 23 und eine oder mehrere Leiterbahnen 22 auf, die ein drehbarer Schleifer 21 kontaktiert. Die Leiterbahnen 22 bilden jeweils eine Widerstandsbahn, so dass je nach Winkellage des Schleifers ein anderer Signalwert geliefert wird.

[0036] Bei der Fertigung werden eine Vielzahl von Leiterplatten 23 bereitgestellt. Aufgrund von Herstellungstoleranzen sind die Leiterplatten 23 nicht identisch. Dies kann z.B. dazu führen, dass die Leiterbahnen 22 unterschiedliche Widerstände aufweisen. Es ist möglich eine Paarung (»Matching») durchzuführen, indem bei der Fertigung aus den bereitgestellten Leiterplatten 23 eine mit passendem Widerstand ausgewählt wird, so dass eine Sensoreinrichtung 20 mit reduzierter Abweichung V0entsteht.

[0037] Es ist auch denkbar, gezielt unterschiedliche Leiterplatten 23 bereitzustellen. Beispielsweise kann eine Anzahl von Klassen von Leiterplatten 23 vorgesehen sein, wobei die jeweilige Klasse eine bestimmte Abweichung des Widerstandes einer Leiterbahn 22 vom Idealwert aufweist. Beispielsweise sind fünf Klassen vorgesehen mit jeweils einer Abweichung von –4%, –2%, 0, +2% bzw. +4%. Natürlich können die Anzahl Klassen und die jeweilige Abweichung auch anders sein. Bei der Fertigung wird eine Leiterplatte 23 aus derjenigen Klasse ausgewählt, bei welcher die Abweichung V0am geringsten ist.

5. Beispiel: Leiterbahn bearbeiten

[0038] Eine andere Möglichkeit der Anpassung ist gegeben, indem bei der Fertigung der Aktuatoren die Leiterbahnen 22 nachträglich gezielt bearbeitet werden.

[0039] Beispielsweise kann es bei der Herstellung der Leiterplatten 23 zu Unregelmässigkeiten im Druckprozess der Leiterbahnen 22 kommen. Diese Unregelmässigkeiten werden nachträglich gezielt korrigiert, z.B. mittels Laser, um so die Abweichung V0zu verringern.

[0040] Es ist auch möglich, einen Bereich vorzusehen, der mit einer Leiterbahn 22 verbunden und der gezielt bearbeitet wird, um seinen Widerstand zu verändern. Fig. 10 zeigt eine entsprechende Variante. Hier ist eine erste Leiterbahn 22a und eine zweite Leiterbahn 22b zu sehen, die sich um das Zentrum erstrecken. Die erste Leiterbahn 22a ist geschlossen ausgebildet und an einen ersten Anschluss 24a angeschlossen. Die zweite Leiterbahn 22b ist offen ausgebildet, wobei das eine Ende an einen zweiten Anschluss 24b und das andere Ende über einen Bereich 27 an einen dritten Anschluss 24c angeschlossen sind. Der Bereich 27 weist parallel miteinander verbundene Leiterbahnabschnitte 27a–27e auf. Zum Verändern des Widerstandes wird bei der Fertigung gezielt eine oder mehrere dieser Leiterbahnabschnitte 27a–27e durchtrennt, z.B. mittels Laser. Fig. 10 zeigt nur ein mögliches Beispiel des Bereiches 27. Natürlich sind vielfältige Ausgestaltungen und Geometrien denkbar.

6. Beispiel: Schleifer auswählen

[0041] Die Länge eines Schleifers 21 bestimmt die Stelle, wo er eine Leiterbahn 22 kontaktiert. Es können Schleifer 21 mit unterschiedlicher Länge bereitgestellt werden. Bei der Fertigung der Aktuatoren wird ein Schleifer 21 mit derjenigen Länge ausgewählt, der zu einer Sensoreinrichtung 20 mit reduzierter Abweichung V0führt.

7. Beispiel: Schleifer bearbeiten

[0042] Bei der Fertigung eines Aktuators wird der Schleifer 23 nachträglich gezielt bearbeitet, beispielsweise durch Biegen, Schneiden oder ein anderes mechanisches Verfahren. Dadurch ändert sich die Stelle, an welcher der Schleifer eine Leiterbahn 22 kontaktiert und entsprechend wird das von der Sensoreinrichtung 20 gelieferte Signal angepasst.

[0043] Die mechanische Anpassung bei den Beispielen 4–7 kann an dem jeweiligen Aktuator bei dessen Herstellung erfolgen. Um einen Istwert definieren zu können, wird ein Signal der Sensoreinrichtung 20 benötigt. Dies kann beispielweise so erreicht werden, indem die für Signalerzeugung benötigten Komponenten der Sensoreinrichtung 20 zusammengestellt und ausgemessen werden. Ist die Abweichung des Istwerts vom Sollwert zu gross, wird mindestens eine der Komponenten ausgetauscht oder bearbeitet.

[0044] Es ist auch denkbar nur einen Teil der Sensoreinrichtung 20 zusammenzufügen und an einer Ausmessstation auszumessen, welche den restlichen Teil der Sensoreinrichtung 20 als Standardkomponenten umfasst. Anhand der gemessenen Daten erfolgen die mechanische Anpassung und der Zusammenbau der restlichen Komponenten des Aktuators. Beispielsweise werden Schleifer und Abtriebswelle zusammengesetzt und an einer Ausmessstation mit einer Standard-Leiterplatte ausgemessen und anhand der Messwerte eine passende Leiterplatte ausgewählt, sodass die Sensoreinrichtung 20 einen Wert bei der vorgegebenen Winkellage der Abtriebswelle liefert, der eine reduzierte Abweichung vom Sollwert aufweist.

8. Beispiel: Anpassung in der Fertigung von nachfolgenden Aktuatoren

[0045] Als weiterführendes Beispiel ist es auch möglich, die gefertigten Aktuatoren laufend auszumessen und diese Daten zu verwenden, um die Herstellung der nachfolgend gefertigten Aktuatoren anzupassen. Beispielsweise werden bei den gefertigten Aktuatoren die Werte erfasst, welche die jeweilige Sensoreinrichtung bei der vorgegebenen Winkellage der Abtriebswelle liefert. Diese Werte werden dann miteinander verglichen, beispielsweise wird ein gleitender Mittelwert gebildet, welche den Istwert definiert. Weicht dieser Istwert vom Sollwert zu stark ab, so wird die Fertigung der Aktuatoren angepasst. Beispielsweise wird beim jeweiligen Aktuator eine derartige Leiterplatte oder ein derartiger Schleifer ausgewählt, welche bzw. welcher zu einer Reduktion in der Abweichung zwischen Istwert und Sollwert führt. Ergänzend oder alternativ wird die Leiterplatte und/oder der Schleifer bearbeitet, um die Abweichung zu reduzieren. Mit dieser Art des Verfahrens kann in der Fertigung eine Abweichung des Istwerts vom Sollwert im Mittel ausgeglichen werden. Jedoch bleibt die Streuung, mit welchem der Istwert der einzelnen Aktuatoren vom Mittelwert abweicht, bestehen.

[0046] In der folgenden Tabelle werden verschiedene Möglichkeiten des mechanischen Anpassens zusammengefasst:

[0047] Die dritte Zeile in der Tabelle beginnend mit «Zusatzteil für Abtriebswelle» entspricht dem 1. Beispiel. Bei dieser Art der Fertigung wird die Streuung, mit welcher der Istwert der einzelnen Aktuatoren vom Mittelwert abweicht, ausgeglichen (vgl. «Ja» in der dritten Spalte). Es ist nicht erforderlich, die Komponente auszubauen (vgl. «Nein» in der vierten Spalte), jedoch sind verschiedene Varianten des Zusatzteils vorzusehen (vgl. «Ja» in der fünften Spalte). Das Zusatzteil braucht nicht bearbeitet zu werden (vgl. «Nein» in der sechsten Spalte).

[0048] Die vierte Zeile in der Tabelle beginnend mit «Befestigungsstellen anpassen» entspricht dem 2. Beispiel. Im Unterschied zum 1. Beispiel ist hier keine Vorfertigung des Trägerteils in unterschiedlichen Varianten erforderlich. Die Befestigungsstellen werden individuell angepasst.

[0049] Die fünfte Zeile in der Tabelle beginnend mit «Leiterplatte auswählen» bezieht sich auf die Beispiele 4 und 8. Die Zeile vermerkt mit «vorheriges Ausmessen» entspricht dem 4. Beispiel, bei welchem die zumindest teilweise zusammengesetzte Sensoreinrichtung ausgemessen und dann entsprechend dem Messergebnis eine Leiterplatte ausgewählt wird und/oder die Leiterplatte ausgetauscht wird. Je nach Anwendung können unterschiedliche Varianten der Leiterplatte bereitgestellt werden oder es kann die Streuung in der Produktion der Leiterplatte ausgenutzt werden (vgl. «Ja/Nein» in der fünften Spalte). Die Zeile mit vermerkt mit «Mittelwert» entspricht dem 8. Beispiel, bei welchem bei der Fertigung eine Leiterplatte anhand eines Istwerts ausgewählt wird, der basierend von vorher hergestellten Aktuatoren bestimmt wird, beispielsweise in Form eines gleitenden Mittelwerts.

[0050] Die sechste Zeile in der Tabelle beginnend mit «Leiterplatte bearbeiten» bezieht sich auf die Beispiele 5 und 8. Auch hier sind die beiden Möglichkeiten aufgeführt: «vorheriges Ausmessen der Leiterplatte» und entsprechendes Anpassen während der Fertigung (Beispiel 5) sowie Anpassung aufgrund eines gleitenden Mittelwerts (Beispiel 8).

[0051] In analoger Weise sind in der sechsten Zeile in der Tabelle beginnend mit «Schleifer auswählen» die Möglichkeiten gemäss den Beispielen 6 und 8 und in der siebten Zeile in der Tabelle beginnend mit «Schleifer bearbeiten» die Möglichkeiten gemäss Beispielen 7 und 8 zusammengefasst.

[0052] Die hier dargestellten Beispiele erlauben es, einen Aktuator herzustellen, der eine Sensoreinrichtung zum genauen Erfassen der Winkellage der Abtriebswelle aufweist. Die Sensoreinrichtung braucht dabei nicht notwendigerweise hochpräzise gefertigt zu sein. Etwaige herstellungsbedingte Messungenauigkeiten können durch die vorgesehene mechanische Anpassung auf einfache und kostengünstige Weise ausgeglichen werden. Die gefertigten Aktuatoren können einfacherweise auf der vorgesehenen Montagefläche montiert werden, ohne dass weitere Justierungen erforderlich sind. Insbesondere ist es für ein genaues Erfassen der Winkellage der Abtriebswelle nicht Zwingendermassen nötig, die Ansteuerungselektronik neu zu programmieren.

[0053] Die hergestellten Aktuatoren sind z.B. einsetzbar in einer Lüftungs-, Heizungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Automobils, um Klappen gesteuert zu bewegen.

[0054] Aus der vorangehenden Beschreibung sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen zugänglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert ist. So ist es z.B. denkbar, die verschieden hier beschriebenen Massnahmen zur mechanischen Anpassung miteinander zu kombinieren. Insbesondere ist es denkbar, bei der Fertigung sowohl die Winkellage der Abtriebswelle in Bezug auf die Sensoreinrichtung als auch die Sensoreinrichtung selber gezielt zu verändern, so dass ein kombinierter Ausgleich der Abweichung in der Abszisse gemäss Fig. 4 sowie in der Ordinate gemäss Fig. 9 erfolgt.

Claims (24)

1. Verfahren zur Herstellung von Aktuatoren mit einem Elektromotor (1) zum Antreiben einer Abtriebswelle (10), einer Sensoreinrichtung (20) zur Erzeugung eines Signals als Funktion des Winkels, um welchen die Abtriebswelle gedreht ist, und einem Trägerteil (30a) mit Befestigungsstellen (31a–31c) zum Befestigen eines Aktuators, wobei zur Herstellung eines jeweiligen Aktuators folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: A1) Bereitstellen einer Anordnung, welche zumindest die Abtriebswelle (10) und die Sensoreinrichtung (20) umfasst, A2) Antreiben der Abtriebswelle, so dass die Sensoreinrichtung einen vorgegebenen Signalwert liefert, welcher einen Sollwert der Winkellage der Abtriebswelle definiert, A3) Definieren der aktuellen Winkellage der Abtriebswelle als Istwert, und A4) mechanisches Anpassen zumindest einer Komponente des Aktuators, welches in Abhängigkeit der Abweichung des Istwerts vom Sollwert erfolgt, so dass die Abtriebswelle ein Ausgangsende (40b) aufweist, dessen Winkellage an den Sollwert angeglichen ist.

2. Verfahren zur Herstellung von Aktuatoren mit einem Elektromotor (1) zum Antreiben einer Abtriebswelle (10), einer Sensoreinrichtung (20) zur Erzeugung eines Signals als Funktion des Winkels, um welchen die Abtriebswelle gedreht ist, und einem Trägerteil (30a) mit Befestigungsstellen (31a–31c) zum Befestigen eines Aktuators, wobei zur Herstellung eines jeweiligen Aktuators folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: B1) Definieren eines Sollwerts für das Signal, das die Sensoreinrichtung (20) bei einer vorgegebenen Winkellage der Abtriebswelle (10) liefern soll, B2) Bereitstellen einer Anordnung, welche zumindest einen Teil der Sensoreinrichtung (20) umfasst, B3) Bestimmen eines Istwerts anhand von Daten, welche eine Sensoreinrichtung, die den im Schritt B2 bereitgestellten Teil der Sensoreinrichtung (20) umfasst, bei der vorgegebenen Winkellage liefert, und B4) mechanisches Anpassen zumindest einer Komponente des Aktuators, welches in Abhängigkeit der Abweichung des Istwerts vom Sollwert erfolgt, so dass das Signal, welches die Sensoreinrichtung (20) bei der vorgegebenen Winkellage der Abtriebswelle (10) liefert, an den Sollwert angeglichen ist.

3. Verfahren zur Herstellung von Aktuatoren mit einem Elektromotor (1) zum Antreiben einer Abtriebswelle (10), einer Sensoreinrichtung (20) zur Erzeugung eines Signals als Funktion des Winkels, um welchen die Abtriebswelle gedreht ist, und einem Trägerteil (30a) mit Befestigungsstellen (31a–31c) zum Befestigen eines Aktuators, wobei zur Herstellung eines jeweiligen Aktuators folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: C1) Definieren eines Sollwerts für das Signal, das die Sensoreinrichtung (20) bei einer vorgegebenen Winkellage der Abtriebswelle (10) liefern soll, C2) Bereitstellen einer Anordnung, welche zumindest die Abtriebswelle (10) und die Sensoreinrichtung (20) umfasst, C3) Definieren eines Istwerts basierend auf Daten, welche den Signalwert umfassen, der die Sensoreinrichtung der im Schritt C2 bereitgestellten Anordnung bei der vorgegebenen Winkellage liefert, C4) Definieren einer Abweichung des Istwerts vom Sollwert, wobei im Falle, dass die Abweichung einen Schwellenwert überschreitet, bei einem Aktuator, der nachfolgend hergestellt wird, ein mechanisches Anpassen zumindest einer Komponente durchgeführt wird, welches in Abhängigkeit dieser Abweichung erfolgt, um diese zu reduzieren.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mechanische Anpassen der zumindest einen Komponente erfolgt, indem mindestens einer der folgenden Schritte durchgeführt wird: – die zumindest eine Komponente (10) wird mit einer Zusatzkomponente (40) gepaart, welche in Abhängigkeit der Abweichung des Istwerts vom Sollwert aus bereitgestellten Zusatzkomponenten ausgewählt wird, welche sich mechanisch unterscheiden, – die zumindest eine Komponente (21; 23; 30a) wird in Abhängigkeit der Abweichung des Istwerts vom Sollwert bearbeitet, – die zumindest eine Komponente (21; 23; 30a) wird in Abhängigkeit der Abweichung des Istwerts vom Sollwert aus bereitgestellten Auswahlkomponenten ausgewählt, welche sich mechanisch unterscheiden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die jeweilige Zusatzkomponente (40) ein Eingangsende (40a) zum Verbinden mit der Abtriebswelle (40) und ein Ausgangsende (40b) aufweist, das in Bezug auf das Eingangsende (40b) um einen Winkel (β) gedreht angeordnet ist, wobei die mechanische Unterscheidung dadurch gegeben ist, dass der Winkel unterschiedlich ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei die Abtriebswelle (10) ein Verbindungsende (12) aufweist, die im Wesentlichen komplementär zum Eingangsende (40a) einer Zusatzkomponente (40) ausgebildet ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Abtriebswelle (40) und eine Zusatzkomponente (40) durch Zusammenfügen drehfest miteinander verbindbar sind.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei beim Schritt A3 die aktuelle Winkellage der Abtriebswelle (10) optisch erfasst wird, vorzugsweise weist die Abtriebswelle dazu eine Markierung (11) auf.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mechanische Anpassen dadurch erfolgt, dass zumindest eine der Befestigungsstellen (31a–31c) des Trägerteils (30a) gefertigt und/oder eingestellt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei zur Fertigung der zumindest einen Befestigungsstelle (31a–31c) ein Befestigungsloch (32a–32c) am Trägerteil (30a) gefertigt wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Befestigungsstelle (31a–31c) ein verschiebbares Element mit einem vorgefertigten Befestigungsloch aufweist, welches beim mechanischen Anpassen eingestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei die Auswahlkomponenten Trägerteile (30a) umfassen, die Verbindungsmittel zum Verbinden eines Teils (23) der Sensoreinrichtung (20) aufweisen, so dass dieser Teil in Bezug auf das Trägerteil um einen Winkel gedreht anordbar ist, wobei die mechanische Unterscheidung der Auswahlkomponenten dadurch gegeben ist, dass der Winkel unterschiedlich ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei mit der Abtriebswelle (10) verbindbare Zusatzkomponenten (40) bereitgestellt werden, die jeweils ein Eingangsende (40a) und ein Ausgangsende (40b) aufweisen, die um einen Winkel (β) gedreht zueinander angeordnet sind, wobei bei mindestens zwei Zusatzkomponenten (40) der Winkel unterschiedlich ist, wobei beim Schritt A1 die Anordnung zumindest den Elektromotor (1), die Abtriebswelle (10), die Sensoreinrichtung (20) und das Trägerteil (30a) mit den Befestigungsstellen (31a–31c) umfasst, und beim Schritt A4 eine Zusatzkomponente aus den bereitgestellten Zusatzkomponenten ausgewählt und mit der Abtriebswelle verbunden wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei beim Schritt A1 die Anordnung zumindest den Elektromotor (1), die Abtriebswelle 10), die Sensoreinrichtung (20) und das Trägerteil (30a) mit den Befestigungsstellen (31a–31c) umfasst und beim Schritt A4 die Anordnung gedreht und zumindest ein Befestigungsloch (32a–32c) als Befestigungsstelle (31a–31c) gefertigt wird.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Trägerteil ein Gehäuseteil (30a) ist, mit welchem vorzugsweise die Befestigungsstellen (31a–31c) einteilig ausgebildet sind.

16. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die beim Schritt B2 bereitgestellte Anordnung eine Leiterplatte (23) aufweist und beim Schritt B3 die Anordnung ausgemessen wird zum Erhalt des Istwerts, wobei im Falle, dass die Abweichung des Istwerts vom Sollwert einen Schwellenwert überschreitet, wird beim Schritt B4 zur Reduktion dieser Abweichung mindestens einer der folgenden Schritte durchgeführt: – die Leiterplatte (23) wird mit einer anderen Leiterplatte ausgetauscht, – die Leiterplatte (23) wird mechanisch bearbeitet.

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anordnung eine Komponente mit Leiterbahnen (22a, 22b) und parallel miteinander verbundene Leiterbahnabschnitte (27a–27e) aufweist, die zum mechanischen Anpassen der Komponente durchtrennbar sind.

18. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die beim Schritt B2 bereitgestellte Anordnung einen Schleifer (21) aufweist und beim Schritt B3 die Anordnung ausgemessen wird zum Erhalt des Istwerts, wobei im Falle, dass die Abweichung des Istwerts vom Sollwert einen Schwellenwert überschreitet, wird beim Schritt B4 zur Reduktion dieser Abweichung mindestens einer der folgenden Schritte durchgeführt: – der Schleifer (21) wird mit einem anderen Schleifer ausgetauscht, – der Schleifer (21) wird mechanisch bearbeitet.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 18, wobei als Auswahlkomponenten bereitgestellt werden: – Leiterplatten (23) mit unterschiedlichen Widerständen und/oder – Schleifer (21) mit unterschiedlichen Längen.

20. Verfahren nach Anspruch 3, wobei beim Schritt C3 der Istwert definiert wird, indem bei mehreren hergestellten Aktuatoren der Signalwert, welcher die jeweilige Sensoreinrichtung (20) bei der vorgegebenen Winkellage liefert, bestimmt und miteinander verglichen wird, vorzugsweise wird der Mittelwert dieser Signalwerte als Istwert definiert, besonders bevorzugt wird ein gleitender Mittelwert dieser Signalwerte als Istwert definiert.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei Leiterplatten (23) bereitgestellt und ausgemessen werden zum Erhalt eines Widerstandswertes, wobei das mechanische Anpassen erfolgt, indem anhand der Abweichung des Istwerts vom Sollwert eine Leiterplatte mit demjenigen Widerstandswert ausgewählt wird, der zu einer reduzierten Abweichung führt.

22. Aktuator hergestellt mit dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche.

23. Anlage zur Lüftung, Heizung und/oder Klimatisierung in einem Kraftfahrzeug, welche mindestens einen Aktuator gemäss Anspruch 22 aufweist.

24. Kraftfahrzeug mit mindestens einem Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und/oder einer Anlage nach Anspruch 23.