DE10055378A1 - Elektromotorischer Stellantrieb - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein elektromotorischer Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeugschloß, mit einem elektrischen Antriebsmotor (3) mit einer Abtriebswelle (4), mit einer auf der Abtriebswelle (4) angeordneten Schnecke (5) als Antriebsteil eines Untersetzungsgetriebes (6) und mit einem mit der Schnecke (5) kämmenden Schneckenrad (7) oder Schneckenradbogen (7) als Abtriebsteil oder Zwischenstufe des Untersetzungsgetriebes (6). Dieser erlaubt eine besonders einfache steuerungstechnische Optimierung dadurch, daß die Schnecke (5) gegenüber dem elektrischen Antriebsmotor (3), insbesondere gegenüber der Antriebswelle (4) des Antriebsmotors (3), begrenzt axial verschieblich angeordnet ist, daß die Schnecke (5) in eine der Endstellungen oder in eine Mittelstellung durch Federkraft vorgespannt ist und daß die axiale Verschiebbarkeit der Schnecke (5) zur Erreichung deutlich unterschiedlicher Positionen des Schneckenrades (7) oder Schneckenradbogens (7) ausgenutzt wird. Anstelle der Schnecke (5) kann auch die Schnecke (5) mitsamt dem elektrischen Antriebsmotor (3) gegenüber einem Träger (9) begrenzt axial verschieblich angeordnet sein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromotorischen Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeugschloß, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. Anspruch 2.

Elektromotorische Stellantriebe der in Rede stehenden Art werden in Kraft­ fahrzeugen in zunehmendem Maße für eine Vielzahl von Anwendungs­ zwecken eingesetzt. Von der Verstellung der Scheinwerfer über die Verstel­ lung von Seitenspiegeln bis zu Kopfstützenverstellungen und Sitzhöhenver­ stellungen gibt es eine Vielzahl von Einsatzgebieten. Ein besonderes Anwen­ dungsfeld sind Kraftfahrzeugschlösser (Seitentüren, Hecktüren, Heckklappen etc.), dort für Zentralverriegelungsfunktionen, Diebstahlsicherungsfunktio­ nen, als Öffnungshilfe zum Ausheben einer Sperrklinke oder als Schließhilfe zum Verlagern einer Drehfalle oder eines Schließklobens.

Ausgangspunkt für die Lehre ist ein elektromotorischer Stellantrieb zum Ein­ satz in einem Kraftfahrzeugschloß (DE 197 25 414 A1), bei dem ein kleiner elektrischer Antriebsmotor auf einer Grundplatte als Träger montiert ist und eine Antriebswelle besitzt, auf der die Schnecke des Untersetzungsgetriebes aufgesteckt ist. Die Schnecke kämmt mit dem verzahnten Umfang eines Schneckenrades, beide gemeinsam bilden das Schneckenradgetriebe. Das Schneckenrad selbst kann bereits das Abtriebsteil des Untersetzungsgetrie­ bes sein, es kann sich aber auch um eine Zwischenstufe des mehrere Stufen aufweisenden Untersetzungsgetriebes handeln, wenn man eine größere Un­ tersetzung erreichen möchte.

Die zuvor genannte Literaturstelle zum Stand der Technik befaßt sich mit der Ausgestaltung der Schnecke unter dem Aspekt, daß sowohl eine kostengün­ stige Herstellung möglich sein soll als auch hohe Drehmomente übertragen werden sollen und insbesondere ein permanenter Blockierbetrieb des elek­ tromotorischen Stellantriebes möglich sein soll. Dabei wird darauf hingewie­ sen, daß es zweckmäßig für die Lagerung im Träger ist, wenn die Schnecke gegenüber der Abtriebswelle des elektrischen Antriebsmotors axial ver­ schieblich ist. Aufgrund der Kraftwirkungsrichtungen und der Lagertoleran­ zen gebe es immer eine gewisse Relativverschiebung zwischen dem Schne­ ckenrad und der Schnecke je nach der Belastungsrichtung. Damit der An­ triebsmotor unverändert feststehen könne, trotzdem aber die Schnecke eine geringfügige axiale Relativbewegung gegenüber der Abtriebswelle des elek­ trischen Antriebsmotors ausführen könne, empfehle sich eine solche axiale Verschieblichkeit, die als solche aus anderen Anwendungsfeldern von Elek­ tromotoren ohnehin bekannt sei.

Bei dem zuvor erläuterten Stand der Technik wird die geringfügige axiale Relativbeweglichkeit der Schnecke gegenüber der Abtriebswelle des An­ triebsmotors als zweckmäßig zum Ausgleich von Toleranzen angesehen und wohl auch als zweckmäßig, um beispielsweise das Anlaufen gegen einen An­ schlag im Blockierbetrieb weicher zu machen.

Der Lehre der vorliegenden Erfindung liegt nun das Problem zugrunde an­ zugeben, wie mit einem elektromotorischen Stellantrieb der in Rede stehen­ den Art eine weiter optimierte Steuerung des davon angetriebenen Elementes erreichbar ist.

Die zuvor aufgezeigte Problemstellung löst die Lehre in einer ersten Alterna­ tive mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1. In einer zweiten, nebengeordneten Alternative wird die Problemstellung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 2 gelöst.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß man die axiale Verschieblichkeit der Schnecke, sei es gegenüber dem elektrischen Antriebsmotor, sei es mit­ samt dem elektrischen Antriebsmotor gegenüber dem Träger, dazu ausnutzen kann, deutlich unterschiedliche Positionen des Schneckenrades oder Schneckenradbogens und damit des davon oder darüber angetriebenen Ele­ mentes zu definieren. Die Erfindung nutzt die im Stand der Technik nur als Toleranzausgleich genutzte axiale Verschieblichkeit nun aktiv als zusätzli­ chen Freiheitsgrad zur Erreichung unterschiedlicher Funktionsstellungen des von dem elektromotorischen Stellantrieb angetriebenen Elementes.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der einen oder anderen Endstellung und/oder der Mittelstellung ein bzw. jeweils ein Positionssensor zugeordnet ist. Dieser erlaubt einer zugeordneten elektronischen Steuerung die Ermitt­ lung der Position der Schnecke und damit eine optimale Positionierung des angetriebenen Elementes.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist vorgesehen, daß in einer der Endstellungen oder in beiden Endstellungen zusätzliche Reibflächenpaare o. dgl. dafür sorgen, daß diese Endstellungen besonders sicher eingenommen und eingehalten werden.

Ein besonderes Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromoto­ rischen Stellantriebes in einem Kraftfahrzeugschloß ist Gegenstand der weite­ ren Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbei­ spiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromotorischen Stellantriebs zum Ein­ satz in einem Kraftfahrzeugschloß, nämlich hier gekuppelt mit einer Sperrklinke, die Sperrklinke in eingefallener Stellung,

Fig. 2 den Gegenstand aus Fig. 1, die Sperrklinke in ausgehobener Stellung,

Fig. 3 den Gegenstand aus Fig. 1, die Sperrklinke mechanisch beim Schlie­ ßen der Kraftfahrzeugtür zurückgedrückt,

Fig. 4 der Gegenstand aus Fig. 1, die Sperrklinke in Diebstahlsicherungs­ stellung blockiert.

Die Lehre wird nachfolgend anhand des dargestellten Ausführungsbeispiels einer direkt angetriebenen Sperrklinke eines Kraftfahrzeugschlosses be­ schrieben. Allerdings ist die Darstellung bewußt schematisch gewählt. In der Praxis wird die vom elektrischen Antriebsmotor über die Schnecke auf die Sperrklinke übertragbare Kraft nicht ausreichen, um die Öffnungskräfte an der Sperrklinke jedenfalls nach einem Unfall in ausreichender Höhe aufzu­ bringen. In der Praxis wird man möglicherweise für das dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiel eine mehrstufige Ausführung des Untersetzungsgetriebes reali­ sieren. Anhand der Darstellung läßt sich aber das Funktionsprinzip der Erfin­ dung besonders gut nachvollziehen.

Dargestellt ist schematisch ein Kraftfahrzeugschloß in Form eines Kraftfahr­ zeug-Seitentürschlosses mit einer Drehfalle 1 und einer Sperrklinke 2. Der elektromotorische Stellantrieb gemäß der Erfindung ist aber für eine Vielzahl anderer Einsatzfälle in einem Kraftfahrzeug verwendbar, nämlich überall dort, wo man gerne unterschiedliche Positionen des angetriebenen Elementes, hier ist es die Sperrklinke 2, erfassen und mit einem Antriebselement steuern möchte. Auf die Beschreibungseinleitung und die in der Beschreibungseinlei­ tung genannte Entgegenhaltung darf verwiesen werden.

Der elektromotorische Stellantrieb weist einen elektrischen Antriebsmotor 3 mit einer Abtriebswelle 4 und einer auf der Abtriebswelle 4 angeordneten Schnecke 5 auf. Die Schnecke 5 ist ein Antriebsteil eines Untersetzungsge­ triebes 6, während ein mit der Schnecke 5 kämmendes Schneckenrad 7 oder, wie hier, ein Schneckenradbogen 7 als Abtriebsteil oder Zwischenstufe des Untersetzungsgetriebs 6 dient. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um das Abtriebsteil selbst, während bereits erläutert worden ist, daß in vielen Fällen eine größere Untersetzung mittels einer Zwischenstufe oder mehrerer Zwischenstufen erreicht werden kann.

Die Schnecke 5 ist gegenüber dem Antriebsmotor 3, und zwar im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel gegenüber der Antriebswelle 4 des Antriebsmotors 3 begrenzt axial verschieblich angeordnet. Dazu ist sie in eine der Endstel­ lungen, im dargestellten Ausführungsbeispiel in die obere Endstellung, mittels einer Vorspannfeder 8 durch Federkraft vorgespannt. In einer Alternative, die nicht dargestellt ist, kann die Schnecke 5 auch in eine Mittelstellung durch Federkraft vorgespannt sein, beispielsweise durch zwei von beiden Seiten auf die Schnecke 5 wirkende Vorspannfedern. Wesentlich ist, daß die axiale Verschiebbarkeit der Schnecke 5 zur Erreichung deutlich unterschiedlicher Positionen des Schneckenrades 7 oder Schneckenradbogens 7 und damit des letztlich vom elektromotorischen Stellantrieb über das Untersetzungsgetriebe 6 angetriebenen Elementes, im dargestellten Ausführungsbeispiel der Sperr­ klinke 2, ausgenutzt wird.

Eine Funktion der Schnecke 5, die im den Ausgangspunkt bildenden Stand der Technik nur zum Ausgleich von Toleranzen und zur Verringerung der mechanischen Beanspruchung und zur Geräuschdämpfung diente, wird nunmehr gezielt und bewußt ausgenutzt, um, bei im Ergebnis auch größerem Verstellweg, deutlich unterschiedliche Positionen des angetriebenen Elemen­ tes gezielt erreichen zu können.

Die im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits angesprochene nebenge­ ordnete Alternative für die Lehre besteht darin, daß die Schnecke 5 mitsamt dem elektrischen Antriebsmotor 3 gegenüber einem die Position des Schne­ ckenrades 7 bzw. des Schneckenradbogens 7 definierenden Träger 9 des elektromotorischen Stellantriebes in Richtung der Längsachse der Schnecke 5 begrenzt axial verschieblich angeordnet und in eine der Endstellungen oder in eine Mittelstellung durch Federkraft vorgespannt ist. Auch hier wird die axiale Verschiebbarkeit der Schnecke 5, hier eben bei fester Relativlage zum elektrischen Antriebsmotor 3 mit diesem gemeinsam, zur Erreichung deutlich unterschiedlicher Positionen des Schneckenrades 7 oder Schne­ ckenradbogens 7 ausgenutzt.

Die Fig. 1 bis 4 verdeutlichen die zuvor erläuterte Lehre der Erfindung grafisch. Sie werden später bei der Erläuterung der Funktion des konkreten Ausführungsbeispiels noch im Detail angesprochen.

Angedeutet sind Positionssensoren 10 für die verschiedenen Stellungen der Schnecke 5.

Fig. 4 zeigt die Diebstahlsicherungsstellung des dargestellten Ausführungs­ beispiels eines Kraftfahrzeugschlosses mit einem erfindungsgemäßen elek­ tromotorischen Stellantrieb. Diese wird mit erhöhter Sicherheit eingehalten, weil hier zwischen der Schnecke 5 und dem Träger 9 in einer Endstellung, nämlich in der dargestellten unteren Endstellung, ein Reibschlußflächenpaar 11 wirksam ist. Als Alternativen kommen auch Einrastflächen oder eine Kipp­ federkonstruktion in Frage.

Nach besonders bevorzugter Lehre kann vorgesehen sein, daß am Unterset­ zungsgetriebe 6 oder an einem vom elektromotorischen Stellantrieb angetrie­ benen Element ein Blockieranschlag 12 vorgesehen ist, der eine Weiterbe­ wegung hindert. Ein solcher Blockieranschlag 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die entsprechende Rast an der Drehfalle 1, worauf später noch eingegangen wird.

Das dargestellte, die Lehre besonders anschaulich erläuternde Ausführungs­ beispiel zeigt, daß der Schneckenradbogen 7 an einer Sperrklinke 2 eines Kraftfahrzeugschlosses angeordnet ist. In einer Alternative kann auch vorge­ sehen sein, daß der Schneckenradbogen 7 oder das Schneckenrad 7 als Zwi­ schenstufe des Untersetzungsgetriebes 6 mit einer Sperrklinke 2 gekuppelt ist.

Fig. 1 zeigt, daß in der unter Federkraft erreichten Endstellung die Sperrklin­ ke 2 motorisch ausgehoben bzw. aushebbar ist, in dieser Endstellung auch durch Zurückdrücken der Schnecke 5 gegen die Federkraft von der Verrie­ gelungsseite her mechanisch aushebbar ist und in der anderen Endstellung die Sperrklinke 2 gegen Ausheben blockiert ist.

In Fig. 1 erkennt man die unter Federkraft erreichte obere Endstellung, in der die Sperrklinke 2 in die Hauptrast der Drehfalle 1 eingefallen ist.

Fig. 2 zeigt, daß in dieser Endstellung die Sperrklinke 2 durch die Wirkung des elektrischen Antriebsmotors 3 ausgehoben worden ist, die Drehfalle 1 kann in der in Fig. 2 eingezeichneten Pfeilrichtung aufschwenken. Das geht deshalb, weil die Schnecke 3 am oberen Anschlag anliegend ihre axiale Lage nicht mehr verändert und die Kraft der Drehbewegung vollständig auf den Schneckenradbogen 7 an der Sperrklinke 2 überträgt, diese demnach aus­ hebt.

Fig. 3 zeigt die Schnecke 5, was ihre Position betrifft, an sich in derselben Position wie in Fig. 1. Allerdings wird beim Zuschlagen der Tür die Sperrklin­ ke 2 durch die vorbeischwenkenden Arme der Drehfalle 1 mechanisch ange­ hoben. Die Schnecke 5 erlaubt dies bei bleibender Kupplung des Schnecken­ radbogens 7 mit der Schnecke 5, weil sie auf der Antriebswelle 4 entgegen der Federkraft der Vorspannfeder 8 nach unten verschoben werden kann. Unter Wirkung dieser Federkraft schnappt die Sperrklinke 2 nach Passieren des entsprechenden Schenkels der Drehfalle 1 wieder in die entsprechende Rast an der Drehfalle 1 zurück.

Fig. 4 zeigt schließlich die Position der Schnecke 5 in der unteren Endstel­ lung. Die Vorspannfeder 8 ist vollständig zusammengedrückt, die Schnecke 5 ist bis hinunter zum Reibschlußflächenpaar 11 auf der Antriebswelle 4 ver­ schoben, weil sie sich an der Sperrklinke 2, die sich fest in der Hauptrast der Drehfalle 1 befindet, als Widerlager abstützt. Die Hauptrast wirkt als Blo­ ckieranschlag 12. In dieser Position kann die Sperrklinke 2 auch durch me­ chanische Einwirkung am freien Ende, wie durch den Pfeil angedeutet, nicht angehoben werden, - Diebstahlsicherungsstellung.

Mittels der Positionssensoren 10 lassen sich alle Stellungen präzise abtasten, so daß eine zweckmäßige Steuerung des Kraftfahrzeugschlosses mit einem einzigen, intelligent angelegten Bauteil, nämlich der axial verschiebbaren Schnecke 5 möglich geworden ist.

Claims (8)

1. Elektromotorischer Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeugschloß, mit einem elektrischen Antriebsmotor (3) mit einer Abtriebswelle (4), mit einer auf der Abtriebswelle (4) angeordneten Schnecke (5) als Antriebsteil eines Untersetzungsgetriebes (6) und mit einem mit der Schnecke (5) kämmenden Schneckenrad (7) oder Schneckenradbogen (7) als Abtriebsteil oder Zwi­ schenstufe des Untersetzungsgetriebes (6), dadurch gekennzeichnet,
daß die Schnecke (5) gegenüber dem elektrischen Antriebsmotor (3), insbe­ sondere gegenüber der Antriebswelle (4) des Antriebsmotors (3), begrenzt axial verschieblich angeordnet ist,
daß die Schnecke (5) in eine der Endstellungen oder in eine Mittelstellung durch Federkraft vorgespannt ist und
daß die axiale Verschiebbarkeit der Schnecke (5) zur Erreichung deutlich un­ terschiedlicher Positionen des Schneckenrades (7) oder Schneckenradbo­ gens (7) ausgenutzt wird.

2. Elektromotorischer Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeugschloß, mit einem elektrischen Antriebsmotor (3) mit einer Abtriebswelle (4), mit einer auf der Abtriebswelle (4) angeordneten Schnecke (5) als Antriebsteil eines Untersetzungsgetriebes (6) und mit einem mit der Schnecke (5) kämmenden Schneckenrad (7) oder Schneckenradbogen (7) als Abtriebsteil oder Zwi­ schenstufe des Untersetzungsgetriebes (6), dadurch gekennzeichnet,
daß die Schnecke (5) mitsamt dem elektrischen Antriebsmotor (3) gegenüber einem die Position des Schneckenrades (7) bzw. des Schneckenradbogens (7) definierenden Träger (9) des elektromotorischen Stellantriebes in Rich­ tung der Längsachse der Schnecke (5) begrenzt axial verschieblich angeord­ net ist,
daß die Einheit aus Schnecke (5) und Antriebsmotor (3) in eine der Endstel­ lungen oder in eine Mittelstellung durch Federkraft vorgespannt ist und
daß die axiale Verschiebbarkeit der Schnecke (5) zur Erreichung deutlich un­ terschiedlicher Positionen des Schneckenrades (7) oder Schneckenradbo­ gens (7) ausgenutzt wird.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einen oder anderen Endstellung und/oder der Mittelstellung ein bzw. jeweils ein Positionssensor (10) zugeordnet ist.

4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schnecke (5) und dem Antriebsmotor (3) bzw. zwischen der Schnecke (5) und dem Antriebsmotor (3) bzw. dem Träger (9) zumindest in einer Endstellung ein Reibschlußflächenpaar (11) o. dgl. wirksam ist.

5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Untersetzungsgetriebe (6) oder an einem vom elektromotorischen Stellantrieb angetriebenen Element ein Blockieranschlag (12) vorgesehen ist, der eine Weiterbewegung hindert.

6. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckenradbogen (7) an einer Sperrklinke (2) eines Kraftfahrzeug­ schlosses angeordnet ist.

7. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckenradbogen (7) oder das Schneckenrad (7) eine Zwischen­ stufe des Untersetzungsgetriebes (6) bildet, das seinerseits mit einer Sperrklin­ ke (2) gekuppelt ist.

8. Stellantrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der unter Federkraft erreichten Endstellung die Sperrklinke (2) motorisch ausgehoben bzw. aushebbar ist, in dieser Endstellung auch durch Zurückdrücken der Schnecke (5) gegen die Federkraft von der Verriegelungsseite her mecha­ nisch aushebbar ist, und daß in der anderen Endstellung die Sperrklinke (2) gegen Ausheben blockiert ist.