-
Technisches Gebiet
-
Diese Erfindung betrifft eine Motorantriebsanordnung, umfassend einen Motor und ein Getriebe. Die Motorantriebsanordnung findet insbesondere zum Anheben und Absenken von Fenstern eines Fahrzeuges Anwendung.
-
Hintergrund der Erfindung
-
1 zeigt eine traditionelle Motorantriebsanordnung zum Anheben und Absenken von Fenstern eines Fahrzeuges. Die Motorantriebsanordnung umfasst einen Motor 10', ein Getriebe 20', das an dem Motor befestigt ist, und ein Steuermodul 30'. Das Getriebe 20' umfasst ein Schneckengetriebe, das durch den Motor 10' angetrieben ist. Das Steuermodul 30' ist an dem Motor 10' und dem Getriebe 20' befestigt. Das Steuermodul 30' umfasst eine L-förmige Platine (englisch: printed cicruit board, PCB) 31'. Die PCB 31' umfasst einen ersten Teil, der nahe zu dem Motor 10' angeordnet ist und sich axial erstreckt, und einen zweiten Teil, der innerhalb des Getriebes 20' angeordnet ist und sich senkrecht zu dem ersten Teil erstreckt, um ein „L” zu bilden. Ein L-förmiger Verbinder 33' ist an der PCB 31' an dem Bereich, wo der erste Teil und der zweite Teil sich treffen, befestigt. Strom wird dem Motor 10' durch den Verbinder 33' zugeführt. Der Verbinder 33' vergrößert die Größe der PCB-Anordnung und die PCB-Anordnung vergrößert die Größe des Motors.
-
2 ist ein Schaltkreisdiagramm des Steuermoduls 30', Das Steuermodul 30' umfasst zwei mikrointegrierte Chips (englisch: integrated chip, IC). Der erste IC (gekennzeichnet mit MCU) verarbeitet digitale Daten und gibt ein Steuersignal aus. Der erste IC ist nicht zum Antreiben von Relais geeignet. Der zweite IC (gekennzeichnet mit Analogchip) ist ein analoger Chip, der aufweist: einen Spannungseinstellungskreislauf, einen Relaisantriebskreislauf, einen Stromerfassungskreislauf, usw. Der zweite IC empfängt Signale über den seriellen Periphärgrenzflächenverteiler (gekennzeichnet mit SPI-Bus), um das Relais anzutreiben. Der Stromerfassungskreislauf wird zum Erfassen einer Stromabweichung verwendet, um eine Anti-Pinch-Funktion auszulösen. Es ist schwierig, die Größe der Motorantriebsanordnung aufgrund der Anzahl der Teile und der Größe der PCB zu verringern.
-
Darstellung der Erfindung
-
Daher besteht ein Bedarf nach einer verbesserten Motorantriebsanordnung, die kleiner ist und/oder weniger Teile hat.
-
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt davon eine Motorantriebsanordnung, umfassend: ein Steuermodul; einen durch das Steuermodul gesteuerten Motor und ein an dem Motor befestigtes Getriebe, wobei das Getriebe einen Getriebezug umfasst, der durch die Läuferwelle des Motors angetrieben ist, wobei das Steuermodul umfasst: eine Platine, die wenigstens teilweise in dem Getriebe aufgenommen ist; einen Signalmagneten, der an der Läuferwelle befestigt ist; einen Drehsensor, der an der Platine neben dem Signalmagneten zum Erfassen einer Drehung der Läuferwelle befestigt ist; ein Relais zum selektiven Verbinden von elektrischer Energie mit dem Motor; und eine einzelne Mikrosteuereinheit, die an der Platine zum Empfangen und Verarbeiten von Signalen von dem Drehsensor und zum Betätigen des Relais befestigt ist.
-
Vorzugsweise umfasst die Mikrosteuereinheit eine Datenverarbeitungseinheit zum Empfangen und Verarbeiten der Signale von dem Drehsensor, und eine analoge Antriebseinheit zum Betätigen des Relais.
-
Vorzugsweise hat die Platine flache Kontakte, die darauf gebildet sind, um Energie zu dem Motor zu leiten, und das Relais steuert die elektrische Verbindung zwischen den flachen Kontakten und einer externen Energiezuführung.
-
Vorzugsweise werden die flachen Kontakte elastisch durch entsprechende Motoranschlüsse gedrückt, um eine elektrische Verbindung damit herzustellen.
-
Vorzugsweise sind zwei Nuten innerhalb des Getriebes zur Aufnahme von zwei gegenüberliegenden Kanten der Platine gebildet.
-
Vorzugsweise ist wenigstens eine Stufe in einer Kante der Platine gebildet, und der Drehsensor ist an einem Bereich der Platine angeordnet, die eine verringerte Abmessung aufgrund der Stufe hat.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Motorantriebsanordnung, umfassend einen Motor, ein Steuermodul zum Steuern des Motors und ein an dem Motor befestigtes Getriebe, wobei das Getriebe ein Schneckengetriebe umfasst, das durch die Läuferwelle des Motors angetrieben ist, wobei das Steuermodul eine Platine und zwei flache an der Platine gebildete Kontakte umfasst, wobei die beiden flachen Kontakte elastisch durch entsprechende Motoranschlüsse gedrückt werden, um einen elektrischen Kontakt herzustellen.
-
Vorzugsweise sind die beiden flachen Kontakte an gegenüberliegenden Oberflächen der Platine angeordnet.
-
Vorzugsweise ist die Platine im Wesentlichen innerhalb des Getriebes angeordnet und ist im Wesentlichen parallel zu der Läuferwelle.
-
Vorzugsweise ist wenigstens eine Stufe in einer Seite der Platine gebildet.
-
Vorzugsweise sind zwei Nuten innerhalb des Getriebes gebildet und entsprechende Kanten der Platine sind in den Nuten angeordnet.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden nur exemplarisch mit Bezug auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Figuren sind identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, grundsätzlich mit einem gleichen Bezugszeichen in allen Figuren, in denen sie erscheinen, gekennzeichnet. Abmessungen von Bauteilen und Merkmalen, die in den Figuren gezeigt sind, sind grundsätzlich zur Übersichtlichkeit und Klarheit der Darstellung gewählt und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind nachfolgend aufgelistet:
-
1 zeigt einen axialen Querschnitt einer traditionellen Motorantriebsanordnung;
-
2 ist ein Schaltkreisdiagramm eines Steuermoduls der Motorantriebsanordnung von 1;
-
3 zeigt eine Motorantriebsanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
4 zeigt einen axialen Querschnitt der Motorantriebsanordnung von 3;
-
5 ist eine Sprengansicht der Motorantriebsanordnung von 3;
-
6 zeigt ein Getriebe und eine Platine der Motorantriebsanordnung von 3;
-
7 zeigt die Platine und einen Motor der Motorantriebsanordnung von 3;
-
8 zeigt die Platine; und
-
9 ist ein Schaltkreisdiagramm des Steuermoduls der Motorantriebsanordnung von 3.
-
Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
Die Motorantriebsanordnung gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst einen Motor 10, ein Getriebe 20 und ein Steuermodul 30. Der Motor 10 ist ein Permanentmagnetgleichstrom-(englisch: permanent magnet direct current, PMDC)motor, umfassend einen Ständer und einen drehbar an dem Ständer befestigten Läufer. Der Ständer umfasst ein Gehäuse 16, Permanentmagnete 18, die an einer inneren Oberfläche des Gehäuses 16 befestigt sind, und eine Endabdeckung 15, die an der Öffnung des Gehäuses 16 befestigt ist. Der Läufer umfasst eine Läuferwelle 11, einen Läuferkern 12, der an der Läuferwelle 11 befestigt ist, Wicklungen, die um Zähne des Läuferkernes 12 gewickelt sind, und einen Kommutator, der an der Läuferwelle 11 benachbart zu dem Läuferkern 12 befestigt ist. Der Läufer ist drehbar an dem Ständer befestigt, wobei die Läuferwelle 11 durch an dem Ständer befestigte Lager gestützt ist. Eine Schnecke 13 ist an der Läuferwelle 11 befestigt und dreht sich mit ihr. Bürsten sind an den Endabdeckungen 15 angeordnet. Die Bürsten sind in Gleitkontakt mit dem Kommutator, um Strom zu den Läuferwicklungen zuzuführen.
-
Das Getriebe 20 ist an einem Ende des Motors 10 befestigt. Das Getriebe 20 umfasst ein Gehäuse 26 mit einer Öffnung 28 (siehe 5), die dem Motor 10 gegenüberliegt. Ein Getriebezug in der Form eines Schneckenrades 23 treibt eine Ausgangswelle des Getriebes an. Die Läuferwelle 11 erstreckt sich in die Öffnung 28, wobei die Schnecke 13 innerhalb des Getriebes kämmend mit dem Schneckengetriebe 23 angeordnet ist, um die Ausgangswelle des Getriebes 20 anzutreiben.
-
Das Steuermodul 30 umfasst ein Gehäuse 36, eine PCB 31, einen Drehsensor wie beispielsweise Hallsensoren 32, die an der PCB 31 befestigt sind, einen Verbinder 50, der an der PCB 31 befestigte Anschlüsse 35 und eine Basis 51 zum Stützen der Anschlüsse umfasst, zwei flache Kontakte 38, die an der PCB 31 angeordnet sind, eine einzelne Mikrosteuereinheit (IDC) 45, die an der PCB 31 befestigt ist, einen Kondensator 46, der an der PCB 31 befestigt ist, ein an der PCB 31 befestigtes Relais 48 und einen Signalmagneten 34, der an der Läuferwelle 11 befestigt ist. Der Signalmagnet 34 ist zwischen der Endabdeckung 15 und der Schnecke 13 angeordnet und dreht sich mit der Läuferwelle 11. Der größte Teil der PCB 31 ist innerhalb der Öffnung 28 des Getriebes aufgenommen, und vorzugsweise ist die ganze PCB 31 innerhalb der Öffnung 28 aufgenommen. Die PCB 31 erstreckt sich in einer Ebene, die im Wesentlichen parallel zu der Läuferwelle 11 ist. Vorzugsweise erstreckt sich die längste Seite der PCB 31 in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Läuferwelle 11.
-
Wie in 6 gezeigt, ist ein Paar von Nuten 29 innerhalb der Öffnung 28 gebildet und erstreckt sich in der axialen Richtung. Zwei gegenüberliegende Kanten der PCB 31 sind in entsprechenden Nuten 29 aufgenommen, und die PCB 31 ist einwärts in die Öffnung 28 eingedrückt. Vorzugsweise ist die PCB 31 in einem leichten Presssitz in den Nuten 29, sodass unerwünschte Bewegungen der PCB 31 beschränkt sind. Die Hallsensoren 32 sind in der Nähe des Signalmagneten 34 angeordnet, um eine Drehung des Signalmagneten 34 zu erfassen. Die Anschlüsse 35 sind innerhalb der Anschlussbasis 51 eingebettet und an der PCB 31 durch Löten befestigt. Die Anschlüsse 35 sind elektrisch mit der Mikrosteuereinheit 45 verbunden. Die Anschlüsse 35 umfassen Stromlinienanschlüsse zur Zuführung von Strom zu den elektronischen Bauteilen und dem Motor und Signallinienanschlüsse zum Empfangen von Signalen und Befehlen von einem Nutzer. Wie in 5 und 6 gezeigt, sind in dieser Ausführungsform die Hallsensoren 32 auf der linken Hälfte der PCB 31 angeordnet, und die Anschlüsse 35 sind auf der rechten Hälfte der PCB 31 angeordnet.
-
Das Gehäuse 36 des Steuermoduls 30 ist an der Öffnung 28 des Getriebes 20 zum Verriegeln der PCB 31 innerhalb der Öffnung 28 befestigt. Das Gehäuse 36 umfasst einen ersten Bereich 41, der zwischen dem Motorgehäuse 16 und dem Getriebegehäuse 26 angeordnet ist, und einen zweiten Bereich 42, der an dem Getriebegehäuse 26 durch Schrauben befestigt ist, ohne zwischen das Motorgehäuse 16 eingebracht zu sein. Das Motorgehäuse 16 und das Getriebegehäuse 26 sind durch Schrauben 24 zusammen verriegelt. Der zweite Bereich 42 ist ein Hohlzylinder und stützt die Anschlussbasis 51. Eine elastische Beilagscheibe 37 ist zwischen der Anschlussbasis 51 und dem zweiten Bereich 42 angeordnet, um den Anschluss wasserdicht zu machen. Vorzugsweise ist der erste Bereich 41 insbesondere an den Grenzflächen, die direkt das Motorgehäuse 16 und das Getriebegehäuse 26 berühren geringfügig elastisch, um einen Widerstand gegen Wassereintritt über diese Anschlüsse zu verbessern. Optional können zusätzliche Beilagscheiben oder Dichtelemente verwendet werden, um die Anschlüsse wasserdicht zu machen.
-
Mit Bezug auf 6 und 7 sind die beiden flachen Kontakte 38 an entsprechenden Oberflächen der PCB 31 gebildet. Der Motor 10 umfasst zwei elastische Anschlüsse, die die Kontakte 38 drücken, wenn die Motorantriebsanordnung zusammengebaut ist, um eine elektrische Verbindung mit dem Motor herzustellen. Durch Verwendung der flachen Kontakte 38 wird der traditionelle L-förmige Verbinder nicht benötigt, und die Struktur der Motorantriebsanordnung ist vereinfacht. Optional können die beiden Kontakte 38 an einer Oberfläche der PCB 31 angeordnet sein. Verglichen mit der traditionellen Motorantriebsanordnung ist die Motorantriebsanordnung der Erfindung kompakter, da der größte Teil der PCB 31 innerhalb des Getriebes 20 aufgenommen ist. Dies ist auf Grund der Verwendung der einzelnen Mikrosteuereinheit und der Entfernung des inneren L-förmigen Verbinders möglich.
-
Wie in 7 und 8 gezeigt, umfasst in dieser Ausführungsform die PCB 31 drei Stufen auf einer Seite oder Kante. Die Hallsensoren 32 sind an der ersten Stufe angeordnet, wo die PCB 31 ihre geringste axiale Abmessung hat. Die flachen Kontakte 38 und das Relais 48 sind an der zweiten Stufe angeordnet. Die Anschlüsse 35, die Mikrosteuereinheit 45 und der Kondensator 46 sind an der dritten Stufe angeordnet, wo die PCB 31 ihre größte axiale Abmessung hat.
-
Mit Bezug auf die 7 bis 9 umfasst die Mikrosteuereinheit 45 eine Datenverarbeitungseinheit und eine analoge Antriebseinheit. Die Mikrosteuereinheit 45 ist elektrisch mit den Hallsensoren 32 verbunden und empfängt und verarbeitet die Signale von den Hallsensoren 32 über die Datenverarbeitungseinheit, um die Position, die Geschwindigkeit und Beschleunigung eines angetriebenen Elementes wie beispielsweise eines Fensters gemäß den Signalen zu bestimmen. Die Motorantriebsanordnung 45 ist außerdem elektrisch mit dem Relais 48 verbunden und betätigt das Relais 48 über die analoge Antriebseinheit. Die elektrische Verbindung zwischen den flachen Kontakten 31 und einer externen Energiequelle wird über das Relais 48 gesteuert. Verglichen mit den traditionellen Steuermodulen unter Verwendung getrennter Datenverarbeitungs-IC und analoger Antriebs-IC verwendet das Steuermodul dieser Erfindung eine einzelne Mikrosteuereinheit und verringert dabei die Anzahl der Teile, die benötigt werden, und verringert die Größe der Platine und erlaubt es dabei, die Größe des Steuermoduls zu verringern.
-
Die Motorantriebsanordnung ist insbesondere für Fensterantriebsanwendungen geeignet. Die Mikrosteuereinheit 45 bestimmt, ob und wenn die Anti-Pinch-Funktion gemäß den Signalen von den Hallsensoren 32 ausgelöst werden soll. Beispielsweise wenn ein Nutzer das Fenster anheben möchte, betätigt die Mikrosteuereinheit 45 das Relais 48 zum Verbinden der externen Energiequelle mit den Motoranschlüssen, und der Motor 10 dreht sich in einer ersten Richtung. Wenn das Fenster auf ein Hindernis auf dem Fensterweg trifft, verändert sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Fensters sowie die Drehgeschwindigkeit der Läuferwelle von dem erwarteten Wert weg und die Geschwindigkeitsveränderung wird durch die Hallensensoren 32 erfasst. Die Mikrosteuereinheit 45 löst die Anti-Pinch-Antwort gemäß den Signalen von den Hallsensoren 32 aus. Auf diese Weise wird der traditionelle Stromerfassungskreislauf zum Erfassen der Anwesenheit von Hindernissen nicht benötigt.
-
In der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung wird jedes der Verben „umfassen”, „einschließen”, „beinhalten” und „haben” und ihre Variationen in einem einschließenden Sinne verwendet, um das Vorhandensein von angegebenen Bauteilen anzugeben, aber nicht, um das Vorhandensein von zusätzlichen Bauteilen auszuschließen.
-
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll von den Fachleuten anerkannt werden, dass verschiedene Modifikationen möglich sind. Daher wird der Schutzbereich der Erfindung mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche bestimmt.
