DE102005040290B4

DE102005040290B4 - Antrieb zur Verstellung von Klappen

Info

Publication number: DE102005040290B4
Application number: DE102005040290A
Authority: DE
Inventors: Andreas Zörweg; Peter Menzel
Original assignee: Magna Auteca AG
Current assignee: MAGNA AUTECA GMBH, AT
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2025-08-20
Also published as: US20070040463A1; DE102005040290A1

Abstract

Antrieb zur Verstellung von Klappen, insbesondere von Klappen für die Zuführung von Luft in Kraftfahrzeugen mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse aufgenommenen Antriebseinheit mit Antriebsmotor und Untersetzungsgetriebe, wobei das Gehäuse miteinander verbindbare flache erste und zweite Gehäuseteile (1, 2) aufweist, wobei das zweite Gehäuseteil (2) an seiner einen oberen Seite Aufnahmevertiefungen (12, 13, 14) für die Einsetzung der Getriebeteile (7, 8, 9) von oben her und an seiner anderen entgegengesetzten unteren Seite einen Hohlraum (15) für die Einsetzung des Antriebsmotors (5) von unten her aufweist, wobei die Getriebeteile von dem mit dem zweiten Gehäuseteil (2) verbindbaren ersten Gehäuseteil (1) und der Antriebsmotor (5) von einem dritten mit dem zweiten Gehäuseteil (2) verbindbaren Gehäuseteil (6) fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorpaket (17) des Motors (5) direkt in dem Hohlraum (15) aufgenommen und an dem zweiten Gehäuse (2) fixiert ist und der Rotor (22) das Statorpaket (17) glockenartig übergreift, wobei der...

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb zur Verstellung von Klappen, insbesondere von Klappen zur Zuführung von Luft in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es sind im Stand der Technik Stellantriebe, insbesondere für Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaklappen in Kraftfahrzeugen bekannt, die ein Gehäuse aufweisen, in dem ein Antriebsmotor und ein Untersetzungsgetriebe angeordnet sind. Dabei ist der Motor mit einer Motorschnecke in Verbindung, die in ein auf einer Zwischenwelle angeordnetes Schneckenelement eingreift, wobei weiterhin auf der Zwischenwelle ein weiteres Schneckenelement vorgesehen ist, das mit einem Abtriebsrad in Verbindung steht. In das Abtriebsrad greift dann das Betätigungselement der Klappen ein.
Die EP 0617213 A1 beschreibt einen Antrieb, bei dem zwischen zwei Gehäuseteilen eine die Getriebeteile aufnehmende Basisplatte und ein die Basisplatte mit Getriebeteilen umgreifendes Stützformteil angeordnet sind, wobei das Stützformteil eine Ausnehmung für einen Motor aufweist. Die zwei Gehäuseteile werden formschlüssig miteinander verbunden.
In der DE 1943476 U1 ist ein elektrischer Kleinmotor offenbart, der in einer durch einen Lagerschild stirnseitig verschlossenen Hülse untergebracht ist und in einem Gehäuse aufgenommenes Getriebe aufweist, wobei das Gehäuse und der Lagerschild aus einem Werkstück hergestellt sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Er findung die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zur Bestellung von Klappen zu schaffen, der einfach zu montieren und wenige bewegliche Teile aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Dadurch, dass ein im Wesentlichen flaches Zwischengehäuse bzw. zweites Gehäuseteil vorgesehen ist, das an seiner einen, oberen Seite Aufnahmevertiefungen für eine Einsetzung von Getriebeteilen des Untersetzungsgetriebes und an seiner anderen entgegengesetzten, unteren Seite einen Hohlraum für die Einsetzung des Antriebsmotors von unten her aufweist, wobei das zweite Gehäuseteil an seiner einen, oberen Seite Aufnahmevertiefungen für die Einsetzung der Getriebeteile von oben her und an seiner anderen entgegengesetzten unteren Seite einen Hohlraum für die Einsetzung des Antriebsmotors von unten her aufweist, wobei die Getriebeteile von dem mit dem zweiten Gehäuseteil verbindbaren ersten Gehäuseteil und der Antriebsmotor von einem dritten mit dem zweiten Gehäuseteil verbindbaren Gehäuseteil fixiert sind, wird ein Antrieb zur Verfügung gestellt, der einfach zu montieren ist und der eine geringe Anzahl von einzelnen Bauteilen aufweist.
Hierdurch wird ein extrem kompakter und Platz sparender Aufbau realisiert.
In einer weiteren Ausgestaltung greift die Motorwelle des Rotors mit Durchgriff durch das Motorlager auf die obere Seite des zweiten Gehäuseteils durch, so dass die Motorschnecke direkt aufgesetzt werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Zwischenwelle, die mit dem Antriebsrad und der Motorschnecke in Eingriff stehende Schneckenteile umfasst, einstückig mit diesen ausgebildet ist. Weiterhin kann der Antrieb so ausgestaltet sein, dass sie mit dem einen Ende in einer Aufnahmevertiefung der oberen Seite des zweiten Gehäuseteils liegt und mit dem anderen Ende in eine an der oberen Seite vorgesehene Lagerstelle eingeklipst ist, wobei sie in der Aufnahmevertiefung und der Lagerstelle rotiert, ohne dass zusätzliche Lagerteile notwendig sind.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass der Antriebsmotor als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist, wodurch die Geräuschentwicklung verringert werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass eine Motorsteuerung mit einem Sensor, vorzugsweise einem Hallsensor, auf einer Leiterplatte vorgesehen ist, die an der oberen Seite des zweiten Gehäuseteils derart montiert ist, dass der Sensor in eine Öffnung eingreift, die zwischen der unteren und der oberen Seite des zweiten Gehäuseteils im Bereich des Hohlraums vorgesehen ist, wobei der Sensor in geringem Abstand zu dem glockenartig den Stator übergreifenden Rotor angeordnet ist.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die auf der Leiterplatte vorgesehene Motorsteuerung in integrierter Form eine Blockiererkennung aufweist, die abhängig von den Signalen des Motorstroms und der Motorspannung und dem Signal des Sensors feststellt, ob der Motor langsamer läuft, fest steht oder Vibrationen zeigt.
Schließlich ist es möglich, dass das erste Gehäuseteil und das dritte Gehäuseteil Rastelemente aufweist, die mit entsprechenden Rastvorsprüngen an dem zweiten Gehäuseteil in Eingriff treten können und somit das gesamte Gehäuse abschließen, wobei die einzelnen Bestandteile festgelegt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Antriebs in perspektivischer Weise,
2 eine perspektivische Ansicht auf das zweite Gehäuseteil von unten ohne Motor,
3 eine perspektivische Ansicht auf das zweite Gehäuseteil von unten mit eingesetztem Statorpaket,
4 eine perspektivische Ansicht auf das zweite Gehäuseteil von unten mit eingesetztem Statorpaket und darauf aufgebrachtem glockenartigem Rotor, und
5 eine perspektivische Ansicht auf das zweite Gehäuseteil mit eingesetzten Untersetzungsgetriebeelementen und Leiterplatten von der oberen Seite her.
In 1 ist der erfindungsgemäße Stellantrieb für Klappen in Kraftfahrzeugen im Einzelnen dargestellt. Daraus ist zu erkennen, dass die Anzahl der Bauteile gering gehalten ist.
Der Stellantrieb weist drei Gehäuseteile auf, ein erstes, die Getriebebauteile eines Untersetzungsgetriebes fixierendes Gehäuseteil 1, ein zweites Gehäuseteil 2, das auch als Zwischengehäuseteil bezeichnet ist und das von der einen, oberen Seite, die einzelnen Bauteile des Untersetzungsgetriebes 3 und eine bestückte Leiterplatte 4 und von der anderen, unteren Seite einen Antriebsmotor 5 aufnimmt und ein drittes unteres Gehäuseteil 6.
Wie aus 1 und 5, die das bestückte zweite Gehäuseteil von oben zeigen, zu erkennen ist, besteht das Untersetzungsgetriebe 3 aus einer Motorschnecke 7, die mit der Antriebswelle des Motors 5 verbunden ist, einer Zwischenwelle 8 und einem Abtriebsrad 9. Die Zwischenwelle 8 ist einstückig mit einem ersten Schneckenelement 10, das mit der Motorschnecke 7 in Eingriff ist, und einem zweiten Schneckenelement 11, das mit dem Abtriebsrad 9 in Eingriff, verbunden. Das Abtriebsrad 9 steht mit einem Betätigungselement der entsprechenden Klappe, z. B. Heizungs-, Lüftungs- und Klimaklappe in Verbindung. Die Bauteile 7, 8, 9 werden von oben her (entsprechend der 1) in dafür vorgesehene Aufnahmevertiefungen 12 eingelegt, die in das Zwischengehäuse 2 auf der oberen Seite eingeformt sind. Dabei wird die Zwischenwelle 8 mit ihrem einen Ende in einer Lagervertiefung 13 und mit dem anderen Ende in einer Lagerstelle 14 mit Hinterschneidung abgestützt, wobei letztere als aus der Oberfläche des Zwischengehäuses 2 herausragende Ansätze ausgebildet ist, in der das Ende der Zwischenwelle 8 eingeklipst wird. Auf diese Weise ist die Zwischenwelle 8 schräg gelagert, wodurch für das Antriebsrad 9 eine Geradverzahnung verwendet werden kann.
In den 2 bis 4 ist das Zwischengehäuse 2 von der unteren Seite dargestellt, wobei in den verschiedenen Figuren die unterschiedlichen Montageschritte dargestellt werden sollen. 2 zeigt die Hohlkammer 15, in die der Motor 5 eingelegt werden soll. Die Hohlkammer weist Vertiefungen 16 für die Spulen des Statorpakets 17, Kontaktpins 18 für die Anschlüsse an die Wicklungen (U, V, W und Sternpunkte), und einen angeformten mittigen Ansatz 19 auf. In dem Ansatz ist ein Motorlager 20 eingepresst, das zur Lagerung der Motorwelle dient. Schließlich ist eine Öffnung 21 vorgesehen, die eine Verbindung von der oberen zur unteren Seite des Zwischengehäuses 2 gestattet.
Das Statorpaket 17 wird, wie in 3 dargestellt ist, auf den Ansatz 19 gepresst, wobei es mittels einer Verklipsung und einer Rastscheibe axial festlegbar ist. Die Pins 18, die in der 2 ohne Statorpaket gezeigt sind und dort nur zur Veranschaulichung dienen, sind in den Kunststoff des Statorpakets eingeschossen und ragen nach dem Einpressen in den Hohlraum 15 in die obere Seite des dritten Gehäuseteils bzw. des Zwischengehäuses 2 hinein.
Der Rotor 22 des Motors 5 ist als Rotorglocke ausgeführt und ist zum Statorpaket 17 hin offen, wobei mittig die Rotorwelle 23 angeformt ist. Der Rotor wird entsprechend 4 mit seiner Welle 23 in das Rotorlager 20 eingeführt, wobei sie das Statorpaket mittig durchgreift und die Rotorglocke 22 um das Statorpaket 17 angeordnet wird. Zwischen Motorlager 2 und Rotorglocke werden Gleitscheiben 24 für die axiale Lagerung angelegt. Die Motorschnecke 7 wird fest mit der Motorwelle 23 verbunden.
Der Motor 5 wird von einer Motorsteuerung angesteuert, wobei die Motorsteuerung als integrierter Schaltkreis, z. B. als ASIC (Application Specific Integrade Circuit) ausgebildet ist. Dieser Schaltkreis ist auf der Unterseite der Leiterplatte 4 mit den entsprechenden Leiterbahnen aufgebracht, wobei die Leiterplatte auf der oberen Seite des Zwischengehäuses 2 entsprechend 5 so positioniert wird, dass der integrierte Schaltkreis in die Öffnung 21 eingreift. Dem Schaltkreis ist mindestens ein Sensor zugeordnet, der im Ausführungsbeispiel als Hallsensor ausgebildet ist, und der an den integrierten Schaltkreis so angeordnet ist, dass er dem Rand der Rotorglocke 22 mit geringem Abstand gegenübersteht und so die Magnetfelder des Motors 17 detektieren kann. Zur Verbindung der Leiterbahnen der Leiterplatte 4 nach außen ist ein Kontaktstiftsatz 25 vorgesehen, der mit der Leiterplatte 4 verlötet oder verpresst wird und der in ein Steckergehäuse 26 des zweiten Gehäuseteils 2 eingreift. Die Leiterplatte 4 wird mit Fixierelementen festgelegt, wie aus 5 zu erkennen ist.
Der Motor 5 wird durch das dritte Gehäuseteil 6 abgedeckt, wobei eine Feder 27 für die axiale Motorwellenabstützung zwischen Rotorglocke 22 und drittem Gehäuseteil angeordnet ist. Das dritte Gehäuseteil 6 wird über Rastelemente 28 mit dem zweiten Gehäuseteil 2 verklipst. Das erste, obere Gehäuseteil 1 ist gleichfalls mit Rastelementen 29 versehen und rastet in entsprechende Rastaufnahmen 30 am Zwischengehäuse 2 unter Festlegung der Bauteile des Untersetzungsgetriebes 3 ein.
Der Motor 5 ist als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet, wobei mittels des Hallsensors oder auch mehrerer Hallsensoren die Position des Rotors erkannt werden kann und von der Motorsteuerung die Drehzahl bestimmt werden kann. Wie ausgeführt ist der Hallsensor in den ASIC integriert und ist, wie oben beschrieben, so angeordnet, dass er das magnetische Feld des Rotors detektieren kann. Dadurch ist auch eine Blockiererkennung durch Erfassung einer Änderung der Drehzahl und entsprechende Auswertung durch die Motorsteuerung möglich. Selbstverständlich sind auch andere Motoren, z. B. ein Schrittmotor möglich, allerdings hat der bürstenlose Gleichstrommotor den Vorteil, dass er vibrations- und geräuschärmer als ein Schrittmotor ist.
Grundsätzlich kann auch eine Motorsteuerung ohne Sensor verwendet werden.

Claims

Antrieb zur Verstellung von Klappen, insbesondere von Klappen für die Zuführung von Luft in Kraftfahrzeugen mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse aufgenommenen Antriebseinheit mit Antriebsmotor und Untersetzungsgetriebe, wobei das Gehäuse miteinander verbindbare flache erste und zweite Gehäuseteile (1, 2) aufweist, wobei das zweite Gehäuseteil (2) an seiner einen oberen Seite Aufnahmevertiefungen (12, 13, 14) für die Einsetzung der Getriebeteile (7, 8, 9) von oben her und an seiner anderen entgegengesetzten unteren Seite einen Hohlraum (15) für die Einsetzung des Antriebsmotors (5) von unten her aufweist, wobei die Getriebeteile von dem mit dem zweiten Gehäuseteil (2) verbindbaren ersten Gehäuseteil (1) und der Antriebsmotor (5) von einem dritten mit dem zweiten Gehäuseteil (2) verbindbaren Gehäuseteil (6) fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorpaket (17) des Motors (5) direkt in dem Hohlraum (15) aufgenommen und an dem zweiten Gehäuse (2) fixiert ist und der Rotor (22) das Statorpaket (17) glockenartig übergreift, wobei der Hohlraum (15) mit dem Statorpaket und dem Rotor durch das dritte Gehäuseteil (6) abgeschlossen ist, wobei die Motorwelle (23) des Rotors (22) auf die Oberseite des zweiten Gehäuseteils ragt.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motorlager (20) in einen im Hohlraum (15) des zweiten Gehäuseteils (2) vorgesehenen Ansatz (19) eingepresst ist und das Statorpaket (17) auf den Ansatz (19) aufgepreßt ist.
Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (23) des Rotors (22) mit Durchgriff durch das Motorlager (20) auf die Oberseite des zweiten Gehäuseteils (2) ragt.
Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (3) eine Motorschnecke (7), eine Zwischenwelle (8) und ein Abtriebsrad (9) umfasst.
Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (8), die mit dem Abtriebsrad (9) und der Motorschnecke in Eingriff stehenden Schneckenteil (10, 11) einstückig umfasst.
Antrieb nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (8) mit dem einen Ende in einer Aufnahmevertiefung (13) der oberen Seite des zweiten Gehäuseteils (2) liegt und mit dem anderen Ende in eine an der oberen Seite vorgesehene Lagerstelle (14) mit Hinterschneidung eingeklipst ist.
Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (5) als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist.
Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorsteuerung mit mindestens einem Sensor, vorzugsweise Hallsensor vorgesehen ist, die auf einer an der oberen Seite des zweiten Gehäuseteils befestigten Leiterplatte (4) angeordnet ist (2) und mit Kontaktelementen (25) zur Verbindung mit einer Steckanordnung verbunden ist.
Antrieb nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Gehäuseteil (2) im Bereich des den Motor aufnehmenden Hohlraums (15) eine Öffnung (21) zur oberen Seite vorgesehen ist, in die der auf der Leiterplatte (4) angeordnete Sensor zur Detektion des magnetischen Feldes des Rotors (22) eingreift.
Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung als integriertes Bauteils, vorzugsweise als ASIC ausgebildet ist, wobei der Sensor vorzugsweise gleichfalls integriert ist.
Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung eine Blockiererkennung umfasst, die abhängig vom Sensorsignal und den Strom- und/oder Spannungswerten des Motors eine Blockierung oder Änderung der Drehzahl erkennt und gegebenenfalls den Motor abschaltet.
Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (1) und das dritte Gehäuseteil (6) mit dem zweiten Gehäuseteil (2) verklipst oder verrastet sind.