DE102014108710A1

DE102014108710A1 - Kraftfahrzeugschloss

Info

Publication number: DE102014108710A1
Application number: DE102014108710.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Kothe; Axel Steinshorn; Jörg Reinert; Peter Pszola
Original assignee: Brose Schliesssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Brose Schliesssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2014-06-21
Filing date: 2014-06-21
Publication date: 2015-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugschloss mit einem Stellelement (2), insbesondere einer Steuerwelle, und einem elektrischen Antrieb (3) zur Verstellung des Stellelements (2), wobei der Antrieb (3) einen Rotor (4) und einen Ständer (5) aufweist und wobei durch eine Ansteuerung des Antriebs (3) und die mit der Ansteuerung einhergehende magnetische Wechselwirkung zwischen Rotor (4) und Ständer (5) mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors (4) erzeugbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass mindestens eine sich bei abgeschaltetem Antrieb (3) einstellende Ruhestellung des Rotors (4) magnetisch stabil ist und dass diese magnetische Stabilität auf die magnetische Wechselwirkung zwischen Rotor (4) und Ständer (5) zurückgeht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugschloss gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Ansteuerung eines solchen Kraftfahrzeugschlosses gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 20.
Das in Rede stehende Kraftfahrzeugschloss findet Anwendung bei allen Arten von Verschlusselementen eines Kraftfahrzeugs. Dazu gehören insbesondere Seitentüren, Hecktüren, Heckklappen, Heckdeckel oder Motorhauben. Diese Verschlusselemente können grundsätzlich auch nach Art von Schiebetüren ausgestaltet sein.
Ein bekanntes Kraftfahrzeugschloss ( DE 102 32 280 A1 ) ist einer Kraftfahrzeugtür zugeordnet, die sich in Abhängigkeit von einem Verriegelungszustand des Kraftfahrzeugschlosses über einen Türinnengriff oder einen Türaußengriff öffnen lässt.
Für die Einstellung der verschiedenen Verriegelungszustände ist das obige Kraftfahrzeugschloss mit einem Stellelement und einem Antrieb für die Verstellung des Stellelements ausgestattet. Der Antrieb weist einen schnell laufenden Antriebsmotor mit Rotor und Stator auf, wobei der Rotor üblicherweise eine Spulenanordnung und der Stator üblicherweise eine Permanentmagnetanordnung aufweist. Zur Einstellung unterschiedlicher Verriegelungszustände wird der Antrieb solange bestromt, bis der Rotor gegen einen Blockieranschlag läuft. Dies wird im folgenden als ”Blockbetrieb” bezeichnet.
Nachteilig bei dem obigen Kraftfahrzeugschloss ist die Tatsache, dass das Anfahren mehrerer Antriebsstellungen die Realisierung entsprechender Blockieranschläge erfordert. Dies führt bei mehreren anzufahrenden Antriebsstellungen zu einem hohen konstruktiven Aufwand.
Das bekannte Kraftfahrzeugschloss ( WO 2013/127531 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, weist ebenfalls einen elektrischen Antrieb zur Verstellung des Stellelements auf, der mit einem Rotor und einem Ständer ausgestattet ist. Zur Einstellung unterschiedlicher Verriegelungszustände des Kraftfahrzeugschlosses sind durch eine entsprechende Ansteuerung des Antriebs unterschiedliche magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors erzeugbar. Beim Anfahren solcher magnetisch stabiler Antriebsstellungen kann grundsätzlich auf Blockieranschläge für den Rotor bzw. das Stellelement verzichtet werden, da das auf die Ansteuerung des Antriebs zurückgehende magnetische Feld den Rotor stets, also auch bei einer Auslenkung des Rotors, in die Antriebsstellung drängt.
Eine Herausforderung bei dem bekannten Kraftfahrzeugschloss ist das Halten des Rotors in den jeweils angefahrenen Stellungen, auch wenn der Antrieb nicht mehr angesteuert, also abgeschaltet ist. Bekannt ist es in diesem Zusammenhang beispielsweise, das Stellelement mit einer Kippfederanordnung auszustatten, um den Rotor in solchen Ruhestellungen zu halten. Dies gestaltet sich aber insbesondere für den Fall, dass mehrere Stellungen anzufahren sind, konstruktiv aufwendig.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das bekannte Kraftfahrzeugschloss derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Ruhestellungen des Rotors mit geringem Kostenaufwand gehalten werden.
Das obige Problem wird bei einem Kraftfahrzeugschloss gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Zunächst ist vorschlagsgemäß durch eine Ansteuerung des Antriebs mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors erzeugbar. Die Formulierung „magnetisch stabil” bedeutet im Zusammenhang mit der Erzeugung einer Antriebsstellung, dass die Ansteuerung des Antriebs mit den resultierenden Magnetfeldern dafür sorgt, dass der Rotor, insbesondere das Stellelement, bei einer Auslenkung aus der jeweiligen Antriebsstellung heraus, stets zurück in diese Antriebsstellung getrieben wird. Der Begriff „Ansteuerung” bedeutet hier, dass es durch eine entsprechende Beschaltung des Antriebs zu einer Bestromung des Antriebs kommt.
Wesentlich für die vorschlagsgemäße Lösung ist, dass mindestens eine sich bei abgeschaltetem Antrieb einstellende Ruhestellung des Rotors magnetisch stabil ist und dass diese magnetische Stabilität auf die magnetische Wechselwirkung zwischen Rotor und Ständer zurückgeht.
Die Formulierung „magnetisch stabil” bedeutet im Zusammenhang mit der Ruhestellung bei abgeschaltetem Antrieb, dass der Rotor, insbesondere das Stellelement, bei einer Auslenkung aus der jeweiligen Ruhestellung heraus, durch die stromlose magnetische Wechselwirkung zwischen Rotor und Ständer stets zurück in diese Ruhestellung getrieben wird. Die Formulierung ”stromlose magnetische Wechselwirkung” bedeutet hier die magnetische Wechselwirkung, die sich bei Wegfall der Ansteuerung des Antriebs einstellt. Diese stromlose Wechselwirkung geht beispielsweise auf die magnetische Anziehung zwischen einer Permanentmagnetanordnung des Rotors und einer Polanordnung des Ständers zurück.
Bei der vorschlagsgemäßen Lösung ist zu berücksichtigen, dass die magnetische Stabilität der jeweiligen Ruhestellung nicht notwendigerweise stark genug sein muss, um den Rotor bei einer Auslenkung von Außen allein zurück in die jeweilige Ruhestellung zu verstellen. Beispielsweise kann zusätzlich eine mechanische Rastanordnung vorgesehen sein, die den Rotor kraftschlüssig und/oder formschlüssig in der jeweiligen Ruhestellung hält.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 ist jeder Antriebsstellung eine Ruhestellung zugeordnet, wobei die Winkellage des Rotors bezogen auf die geometrische Rotorachse beider einander zugeordneter Stellungen identisch ist. Dies bedeutet, dass ein Abschalten des Antriebs nach dem Anfahren einer Antriebsstellung keine weitere Verstellung des Rotors in eine Ruhestellung verursacht, da die Ruhestellung hinsichtlich der jeweiligen Winkellagen identisch zu der Antriebsstellung ist.
Für die grundsätzliche Bauform des vorschlagsgemäßen Antriebs sind verschiedene vorteilhafte Varianten denkbar. Besonders bevorzugt ist es gemäß Anspruch 4, dass der Rotor eine Permanentmagnetanordnung und der Ständer eine Spulenanordnung mit mindestens zwei Spulen aufweist.
Der Spulenanordnung können gemäß Anspruch 5 mindestens zwei magnetisch leitende Arbeitspole zugeordnet sein, über die jeweils für das Anfahren zumindest einer Antriebsstellung ein von der Spulenanordnung erzeugtes Magnetfeld geführt wird und die jeweils, ggf. in Abhängigkeit von der Rotorstellung, zusammen mit der Permanentmagnetanordnung einen Luftspalt ausbilden.
Je nach Ausrichtung der Arbeitspole kann es sich bei dem Antrieb gemäß Anspruch 6 um eine Radialflussmaschine mit bezogen auf die geometrische Rotorachse radialem Spalt oder um eine Axialflussmaschine mit bezogen auf die geometrische Rotorachse axialem Spalt handeln.
Die besonders bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 7 bis 12 sehen für die Erzeugung einer magnetisch stabilen Ruhestellung einen magnetwirksamen Haltepol vor. Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 ist es so, dass der Haltepol für das Anfahren von Antriebsstellungen keine Rolle spielt.
Für die Ausgestaltung des Haltepols sind in Abhängigkeit von den jeweiligen konstruktiven Randbedingungen verschiedene Realisierungsmöglichkeiten denkbar. Besonders bevorzugt gemäß Anspruch 9 ist die zumindest teilweise Ausgestaltung des Haltepols aus magnetleitendem Material oder als Permanentmagnetanordnung.
Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 tragen alle Arbeitspole mindestens eine Spule der Spulenanordnung, während der mindestens eine Haltepol keine Spule trägt. Dies ist insbesondere für die oben genannte Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 sachgerecht.
Gemäß Anspruch 13 ist das Kraftfahrzeugschloss mit einer Schlossmechanik ausgestattet, die in unterschiedliche Funktionszustände bringbar ist. Beispiele hierfür sind die Funktionszustände „verriegelt”, „entriegelt”, „diebstahlgesichert”, „verriegelt-kindergesichert” und „entriegelt-kindergesichert”.
Die oben angesprochenen Funktionszustände betreffen die Möglichkeit des Öffnens einer Kraftfahrzeugtür oder dergleichen mittels eines Türinnengriffs und mittels eines Türaußengriffs. Im Funktionszustand „verriegelt” kann von innen geöffnet werden, nicht jedoch von außen. Im Funktionszustand „entriegelt” kann sowohl von innen als auch von außen geöffnet werden. Im Funktionszustand „diebstahlgesichert” kann weder von innen noch von außen geöffnet werden. Im Funktionszustand „verriegelt-kindergesichert” kann von innen entriegelt, aber weder von innen noch von außen geöffnet werden. Im Funktionszustand „entriegelt-kindergesichert” kann von außen, nicht jedoch von innen geöffnet werden.
Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 14 ist das Stellelement mittels des Antriebs in mindestens zwei Steuerstellungen bringbar, um entsprechende Funktionszustände der Schlossmechanik einzustellen. Weiter vorzugsweise entsprechen die Steuerstellungen jeweils genau einem Funktionszustand, so dass sich die betreffenden Funktionszustände entsprechend mittels des Antriebs einstellen lassen.
Gemäß Anspruch 17 wird vorgeschlagen, dass durch unterschiedliche stationäre Bestromung der Spulenanordnung die mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors erzeugbar ist. Die Formulierung „magnetisch stabil” bedeutet hier wie oben angedeutet, dass die Bestromung der Spulenanordnung mit dem resultierenden Magnetfeld dafür sorgt, dass der Rotor bei einer Auslenkung aus der jeweiligen Antriebsstellung heraus stets zurück in diese Antriebsstellung getrieben wird. Dies betrifft selbstredend eine Auslenkung des Stellelements in beiden Verstellrichtungen. Der Begriff „stationäre Bestromung” bedeutet hier, dass sich die eingestellte Bestromung im Zeitbereich nicht ändert. Der Begriff „Bestromung” ist dabei allgemein zu verstehen und umfasst sowohl das Anlegen einer elektrischen Spannung als auch das Einprägen eines elektrischen Stroms in die Spulenanordnung. Dabei kann die Spannung beziehungsweise der Strom auch gepulst oder dergleichen sein. Im einfachsten Fall wird für eine stationäre Bestromung im obigen Sinne eine konstante Spannung auf den betreffenden Teil der Spulenanordnung aufgeschaltet.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 20, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses beansprucht.
Wesentlich nach der weiteren Lehre ist die Überlegung, dass die Spulenanordnung für das Erzeugen mindestens einer magnetisch stabilen Antriebsstellung des Rotors unterschiedlich stationär bestromt wird. Auf alle Ausführungen zu der Betriebsweise des vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses darf verwiesen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 die für die Erfindung wesentlichen Bestandteile eines vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses,
2 den Antrieb des Kraftfahrzeugschlosses gemäß 1 in einer ersten Ausführungsform entlang der Schnittlinie II-II und
3 den Antrieb des Kraftfahrzeugschlosses gemäß 1 in einer zweiten Ausführungsform oben: in einer perspektivischen Darstellung und unten: in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.
Es darf vorab darauf hingewiesen werden, dass in der Zeichnung nur die Komponenten des vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses dargestellt sind, die für die Erläuterung der Lehre notwendig sind. Entsprechend ist eine Schlossfalle, die in üblicher Weise mit einem Schließbolzen oder dgl. zusammenwirkt und die mittels einer Sperrklinke in einer Hauptschließstellung und in einer ggfs. vorhandenen Vorschließstellung gehalten wird, in der Zeichnung nicht dargestellt.
Das Kraftfahrzeugschloss weist eine um eine geometrische Stellelementachse 1 verstellbares Stellelement 2, bei dem es sich hier und vorzugsweise um eine Steuerwelle zum Ausleiten von Steuerbewegungen handelt, und einen elektrischen Antrieb 3 zur Verstellung des Stellelements 2 auf. Der Antrieb 3 dient der Einstellung unterschiedlicher Funktionszustände, hier Verriegelungszustände, des Kraftfahrzeugschlosses, was weiter unten im Detail erläutert wird.
Der Antrieb 3 weist einen Rotor 4 auf, der um eine geometrische Rotorachse 4a verstellbar ist. Die geometrische Rotorachse 4a ist hier und vorzugsweise identisch zu der geometrischen Stellelementachse 1.
Der Antrieb 3 weist ferner einen Ständer 5 auf. Durch eine elektrische Ansteuerung des Antriebs 3 ist mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors 4 erzeugbar. „Magnetisch stabile Antriebsstellung” bedeutet hier im Zusammenhang mit dem Anfahren einer Antriebsstellung, wie oben angedeutet, dass während der Ansteuerung des Antriebs 3 der Rotor 4 durch magnetische Anziehungs- bzw. Abstoßungskräfte stets in die entsprechende Antriebsstellung drängt. Eine geringfügige Auslenkung des Rotors 4 durch eine Einwirkung von außen führt unabhängig von der Richtung der Auslenkung zu dem obigen Zurückdrängen des Rotors 4 in die Antriebsstellung. Dies bedeutet wiederum, dass ein Anfahren der Antriebsstellungen ohne die Notwendigkeit eines Blockieranschlags oder dgl. erfolgen kann. Das ist verschleiß- und geräuschreduzierend und vereinfacht die mechanische Konstruktion.
Wesentlich ist nun, dass mindestens eine sich bei abgeschaltetem Antrieb 3 einstellende Ruhestellung des Rotors 4 magnetisch stabil ist und dass diese magnetische Stabilität, die bei einer geringfügigen Auslenkung des Rotors 4 durch eine Einwirkung von außen unabhängig von der Richtung der Auslenkung wiederum zu einem Zurückdrängen des Rotors 4 in die Ruhestellung führt, auf die stromlose magnetische Wechselwirkung zwischen Rotor 4 und Ständer 5 zurückgeht.
Vorzugsweise ist es im Einzelnen so, dass bei abgeschaltetem Antrieb 3 und bei einer geringfügigen Auslenkung des Rotors 4, vorzugsweise bei einer Auslenkung des Rotors 4 von weniger als 3° um die geometrische Rotorachse 4a, aus mindestens einer magnetisch stabilen Ruhestellung heraus die magnetische Wechselwirkung zwischen Rotor 4 und Ständer 5 eine Rückstellung des Rotors 4 in die Ruhestellung im Wesentlichen bewirkt oder zumindest unterstützt.
Hier und vorzugsweise ist jeder Antriebsstellung eine Ruhestellung zugeordnet, wobei weiter vorzugsweise, bezogen auf die geometrische Rotorachse 4a, die Winkellage jeder Antriebsstellung identisch zu der entsprechenden Winkellage der zugeordneten Ruhestellung ist.
Wie weiter oben erläutert, ist die vorschlagsgemäße Lösung auf eine Vielzahl von Bauformen für den Antrieb 3 anwendbar. Bei den dargestellten uns insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen ist es so, dass zur Erzeugung von Antriebsbewegungen eines der Elemente Rotor 4 und Ständer 5 eine Permanentmagnetanordnung 6 aufweist und dass das andere der Elemente Ständer 5 und Rotor 4 eine Spulenanordnung 7 mit mindestens zwei Spulen 8–11 aufweist. Die dargestellten Ausführungsbeispiele lassen sich konstruktiv besonders einfach umsetzen, da hier jeweils der Rotor 4 die Permanentmagnetanordnung 6 und der Ständer 5 die Spulenanordnung 7 mit den Spulen 8–11 aufweist. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 4 bezogen auf die geometrische Rotorachse 4a diametral magnetisiert, während der Rotor 4 bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel bezogen auf die geometrische Rotorachse 4a axial magnetisiert ist.
Der Spulenanordnung 7 sind hier und vorzugsweise mindestens zwei magnetisch leitende Arbeitspole 12–15 zugeordnet, über die jeweils für das Anfahren zumindest einer Antriebsstellung ein von der Spulenanordnung 7 erzeugtes Magnetfeld geführt wird und die jeweils, ggf. in Abhängigkeit von der Rotorstellung, zusammen mit der Permanentmagnetanordnung 6 einen Luftspalt 16 ausbilden.
Für die Ausbildung des Luftspalts 16 ist es vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens ein Arbeitspol 12–15 des Ständers 5 bis auf den im Querschnitt im Wesentlichen ringabschnittsförmigen Luftspalt 16 an den Rotor 4 heranreicht. Dies entspricht der Bauform einer Radialflussmaschine und ist in 2 dargestellt. Die Arbeitspole 12–15 des Ständers 5 sind hier über eine bezogen auf die Rotorachse 4a um den Rotor 4 umlaufende Leitanordnung 20 magnetisch gekoppelt.
3 zeigte eine Ausgestaltung des Antriebs 3 in der Bauform einer Axialflussmaschine, was sich hinsichtlich in kompakter Bauform erzeugbarer Antriebsmomente als besonders vorteilhaft herausgestellt hat. Hier ist es vorgesehen, dass der Ständer 5 mindestens zwei magnetleitende Arbeitspole 12–15 aufweist, über die ein von der Spulenanordnung 7 erzeugtes Magnetfeld geführt wird und dass, ggf. in Abhängigkeit von der Stellung des Rotors 4, mindestens ein Arbeitspol 12–15 des Ständers 5 bis auf einen bezogen auf die Stellelementachse 1 axialen Spalt 16 an eine Stirnseite 17 des Rotors 4 heranreicht.
Je nach Bauform weisen die vorzugsweise länglich ausgestalteten Arbeitspole 12–15 unterschiedliche Erstreckungsrichtungen auf. Entsprechend ist es so, dass sich die Arbeitspole 12–15 bei der Radialflussmaschine im Wesentlichen in bezogen auf die geometrische Rotorachse 4a radialer Richtung erstrecken und dass sich die Arbeitspole 12–15 bei der Axialflussmaschine im Wesentlichen in bezogen auf die geometrische Rotorachse 4a axialer Richtung erstrecken.
Die 2 und 3 zeigen, dass zusätzlich zu den Arbeitspolen 12–15 mindestens ein magnetwirksamer Haltepol, hier zwei magnetwirksame Haltepole 18, 19, vorgesehen ist bzw. sind und dass mindestens eine magnetisch stabile Ruhestellung des Rotors auf die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Haltepol und der Permanentmagnetanordnung bei abgeschaltetem Antrieb zurückgeht. Die Haltepole 18, 19 bilden jeweils, ggf. in Abhängigkeit von der Rotorstellung, zusammen mit der Permanentmagnetanordnung 6 einen Luftspalt aus, wie in 2 gezeigt ist.
Bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen verläuft beim Anfahren einer Antriebsstellung kein von der Spulenanordnung 7 erzeugter magnetischer Fluss und vorzugsweise weniger als 5% des von der Spulenanordnung 7 erzeugten magnetischen Flusses über die Haltepole 18, 19.
Für die Realisierung des mindestens einen Haltepols 18, 19 sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Hier und vorzugsweise weist der Haltepol 18, 19 ein magnetleitendes Material auf, so dass sich eine magnetische Anziehung zwischen der Permanentmagnetanordnung 6 und dem Haltepol 18, 19 ausbilden kann. Grundsätzlich kann der Haltepol 18, 19 auch vollständig aus dem magnetleitenden Material gebildet sein. Alternativ ist es denkbar, dass der Haltepol 18, 19 selbst eine Permanentmagnetanordnung aufweist oder aus einer Permanentmagnetanordnung gebildet ist, die mit der Permanentmagnetanordnung 6 des Rotors 4 in obiger Weise wechselwirkt. Damit lassen sich bei kompaktem Bauraum hohe Haltekräfte erzeugen.
Angesichts der Tatsache, dass der mindestens eine Haltepol 18, 19 vorzugsweise keine Rolle für die Erzeugung der Antriebsstellungen spielt, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Arbeitspole 12–15 jeweils eine Spule 8–11 der Spulenanordnung 7 tragen und dass der mindestens eine Haltepol 18, 19 keine Spule trägt.
Die Arbeitspole 12–15 sind hier und vorzugsweise über eine, insbesondere ringförmige, bezogen auf die Rotorachse 4a um den Rotor 4 umlaufende Leitanordnung 20 magnetisch miteinander gekoppelt, wie in 2 für die Radialflussmaschine gezeigt ist. Der Darstellung gemäß 2 ist auch zu entnehmen, dass die Haltepole 18, 19 ebenfalls mit der Leitanordnung 20 und dadurch mit den Arbeitspolen 12–15 magnetisch gekoppelt sind.
Ganz allgemein ist der mindestens eine Haltepol 18, 19 vorzugsweise mit mindestens einem Arbeitspol 12–15 magnetisch gekoppelt. Alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, dass der Haltepol 18, 19 von den Arbeitspolen 12–15 magnetisch entkoppelt ist.
Bei den beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Spulenanordnung 7 mindestens zwei, hier genau zwei, Spulenpaare auf, die zumindest auch paarweise angesteuert werden. Die die beiden Spulen 8, 9; 10, 11 eines Spulenpaars sind vorzugsweise elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet.
Bei den beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen ist es im Sinne einer kompakten Bauweise ferner so, dass mindestens eine Spule 8–11 der Spulenanordnung 7 mit ihrer Spulenachse parallel zu der geometrischen Rotorachse 4a ausgerichtet ist bzw. sind.
Für die Ansteuerung des Antriebs 3 ist eine nicht dargestellte Treiberanordnung vorgesehen, mittels der die Spulenanordnung 7 ansteuerbar ist. Mittels der Treiberanordnung lässt sich die Spulenanordnung 7 mit einer Gleichspannung und/oder einer Wechselspannung und/oder einer gepulsten Spannung ansteuern.
Wie schon angedeutet dient der Antrieb 3 der Einstellung verschiedener Funktionszustände des Kraftfahrzeugschlosses. Hierfür weist das Kraftfahrzeugschloss zunächst eine Schlossmechanik 21 auf, die in unterschiedliche Funktionszustände wie „verriegelt”, „entriegelt”, „diebstahlgesichert”, „verriegelt-kindergesichert” und „entriegelt-kindergesichert” bringbar ist. Die Bedeutung dieser Funktionszustände für die Möglichkeit des Öffnens der Kraftfahrzeugtür o. dgl. von innen und von außen wurde im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert. In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, dass die Schlossmechanik 21 mittels des Antriebs 3 in jede beliebige Auswahl der obigen Funktionszustände bringbar ist.
Hier und vorzugsweise ist das Stellelement 2, insbesondere die Steuerwelle 2, mittels des Antriebs 3 in mindestens zwei Steuerstellungen bringbar, um Funktionszustände der Schlossmechanik 21 wie „verriegelt”, „entriegelt”, „diebstahlgesichert”, „verriegelt-kindergesichert” und „entriegelt-kindergesichert” einzustellen. Vorzugsweise ist es so, dass jede Steuerstellung des Stellelements 2 einem Funktionszustand der Schlossmechanik 21 entspricht, so dass für die Einstellung des jeweiligen Funktionszustands das Stellelement 2 in die entsprechende Steuerstellung zu bringen ist.
Zur Einstellung der verschiedenen Funktionszustände ist die Schlossmechanik 21 mit einem verstellbaren Funktionselement 22 ausgestattet, wobei das Stellelement 2 direkt oder indirekt in antriebstechnischem Eingriff mit dem Funktionselement 22 steht oder bringbar ist. Zur Klarstellung darf darauf hingewiesen werden, dass der antriebstechnische Eingriff auch über eine beliebige Anzahl von Getriebeelementen realisiert sein kann. Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass das Stellelement 2 Bestandteil des Funktionselements 22 ist.
Vorzugsweise ist es so, dass sich das Funktionselement 22 an einem Steuerabschnitt 23 der Steuerwelle 2 abstützt. Je nach Stellung der Steuerwelle 2 verstellt sich das Funktionselement 22 im Wesentlichen senkrecht zu der Stellelementachse 1, wie 1 durch den Bewegungspfeil und durch die gestrichelte Darstellung des Funktionselements 22 dargestellt ist. Der Steuerabschnitt 23 ist vorzugsweise wie in 1 dargestellt mit einer Nocke 23a ausgestattet, auf der sich das Funktionselement 22 entsprechend abstützt. Je nach Stellung der Steuerwelle 2 führt die Abstützung des Funktionselements 22 an der Nocke 23a zu einer resultierenden Auslenkung des Funktionselements 22 in Richtung des Bewegungspfeils 24.
Hier und vorzugsweise ist das Stellelement 2, insbesondere die Steuerwelle 2, mittels des Antriebs 3 in mindestens zwei Steuerstellungen bringbar, um Funktionszustände der Schlossmechanik 21 wie „verriegelt”, „entriegelt”, „diebstahlgesichert”, „verriegelt-kindergesichert” und „entriegelt-kindergesichert” einzustellen. Vorzugsweise ist es so, dass jede Steuerstellung des Stellelements 2 einem Funktionszustand der Schlossmechanik 21 entspricht, sodass für die Einstellung des jeweiligen Funktionszustands das Stellelement 2 in die entsprechende Steuerstellung zu bringen ist.
Die Steuerwelle 2 lässt sich mittels des Antriebs 3 in mindestens zwei Steuerstellungen, hier und vorzugsweise in insgesamt fünf Steuerstellungen, bringen, um die Funktionszustände des Kraftfahrzeugschlosses, hier die Funktionszustände „verriegelt”, „entriegelt”, „diebstahlgesichert”, „verriegelt-kindergesichert” und „entriegelt-kindergesichert” einstellen zu können.
Besonders einfach gestaltet sich der Aufbau des vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses dadurch, dass das Funktionselement 22 als Draht ausgestaltet ist und in unterschiedliche Funktionsstellungen entlang des Bewegungspfeils 36 auslenkbar ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Funktionselement 22 als Streifen ausgestaltet ist. Hier und vorzugsweise ist es weiter so, dass das Funktionselement 22 als federelastischer Draht oder Streifen ausgestaltet ist, und so als Biege-Funktionselement in die unterschiedlichen Funktionsstellungen bringbar ist.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Kraftfahrzeugschlosses in den Funktionszuständen „entriegelt” und „entriegelt-kindergesichert” erläutert. Im Übrigen darf zur Erläuterung der grundsätzlichen Funktionsweise des Kraftfahrzeugschlosses mit federelastischem Funktionselement 22 auf die internationale Patentanmeldung WO 2009/040074 A1 verwiesen werden, die auf die Anmelderin zurück geht und deren Inhalt insoweit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gebracht wird.
Im Funktionszustand „entriegelt” steht das Funktionselement 22 in seiner in 1 unteren, in durchgezogener Linie dargestellten Stellung. Damit befindet sich das Funktionselement 22 im Bewegungsbereich eines Innenbetätigungshebels 25, der im montierten Zustand mit einem Türinnengriff gekoppelt ist, sowie im Bewegungsbereich eines Außenbetätigungshebels 26, der im montierten Zustand mit einem Türaußengriff gekoppelt ist. Eine Verstellung des Innenbetätigungshebels 25 oder des Außenbetätigungshebels 26 in Richtung des Bewegungspfeils 27 führt dazu, dass das Funktionselement 22 senkrecht zu seiner Erstreckung der Bewegung des jeweiligen Hebels 25, 26 folgt, auf die in 1 nur angedeutete Sperrklinke 28 trifft und diese wiederum in Richtung des Bewegungspfeils 27 mitnimmt und aushebt.
Eine Verstellung der Steuerwelle 2 in Richtung des Bewegungspfeils 29 um 90° aus der in 1 dargestellten Stellung heraus führt zur Einstellung des Funktionszustands „entriegelt-kindergesichert”. In diesem Zustand befindet sich das Funktionselement 22 in der in 1 in gestrichelter Linie dargestellten Stellung. Eine Verstellung des Innenbetätigungshebels 25 in Richtung des Bewegungspfeils 27 hat damit keine Auswirkung auf das Funktionselement 22 und die Sperrklinke 28. Das Funktionselement 22 befindet sich allerdings noch im Bewegungsbereich des Außenbetätigungshebels 26, sodass ein Ausheben der Sperrklinke 28 und damit ein Öffnen der Kraftfahrzeugtür über den Außenbetätigungshebel 26 und damit über den Türaußengriff möglich ist.
Analog zu der Einstellung zu der oben beschriebenen Funktionszustände „entriegelt” und „entriegelt-kindergesichert” lassen sich auf alle anderen oben angesprochenen Funktionszustände allein durch eine entsprechende der Steuerwelle 2 umsetzen. Der Antrieb 3 ist dazu ausgelegt, alle Funktionszustände entsprechend anzufahren.
Im Hinblick auf die Verstellung des Stellelements 2 arbeitet der Antrieb 3 vorzugsweise als Direktantrieb, da zwischen dem Stellelement 2 und dein Antrieb 3 auf jegliche Getriebekomponenten verzichtet worden ist. Hier und vorzugsweise ist der Antrieb 3 mechanisch nicht selbsthemmend ausgestaltet, was eine unproblematische manuelle Einstellung von Funktionszuständen des Kraftfahrzeugschlosses ermöglicht.
Interessant bei dem vorschlagsgemäßen Antrieb 3 ist vor allem die Tatsache, dass durch unterschiedliche stationäre Bestromung der Spulenanordnung 7 die mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors 4, vorzugsweise mindestens zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors 4 und weiter vorzugsweise mehr als zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors 4 erzeugbar sind.
Im Sinne der oben angesprochenen Auslegung des Begriffs „stationäre Bestromung” wird die Bestromung lediglich aufgeschaltet, und nicht etwa im Hinblick auf einen bestimmten Bewegungsablauf o. dgl. geregelt. Es wurde auch schon erläutert, dass der Begriff „magnetisch stabile Antriebsstellung” vorliegend bedeutet, dass während der Bestromung der Rotor 4 durch magnetische Anziehungs- bzw. Abstoßungskräfte stets in die entsprechende Antriebsstellung drängt, und zwar unabhängig von der Richtung einer von außen einwirkenden Auslenkkraft. Dies bedeutet, dass ein Anfahren der Antriebsstellungen, die den entsprechenden Steuerstellungen des Stellelements 2 entsprechen, ohne die Notwendigkeit eines Endanschlags o. dgl. erfolgen kann. Das ist verschleiß- und geräuschreduzierend und vereinfacht die mechanische Konstruktion.
Vorzugsweise ist es so, dass durch Bestromung der Spulen 8–11 der Spulenanordnung 7 in einer der jeweiligen Antriebsstellung zugeordneten Spulenkombination in einer der jeweiligen Antriebstellung zugeordneten Bestromungsrichtung mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors 4, vorzugsweise mindestens zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors 4, weiter vorzugsweise mehr als zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors 4, erzeugbar sind. Die angefahrene Stellung des Rotors 4 ergibt sich bei den Antriebsstellungen ausschließlich aus der bestromten Spulenkombination sowie der Bestromungsrichtung. Dies ermöglicht eine besonders einfache Auslegung einer der Spulenanordnung 7 zugeordneten Steuerungseinrichtung.
Vorzugsweise ist es so, dass mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung einer oben angesprochenen Steuerstellung des Stellelements 2 zur Einstellung eines Funktionszustands der Schlossmechanik 21 wie „verriegelt”, „entriegelt”, „diebstahlgesichert”, „verriegelt-kindergesichert” und „entriegelt-kindergesichert” ist. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, dass zwischen den Antriebsstellungen, die jeweils einer Steuerstellung des Stellelements 2 entsprechen, keine weiteren Antriebsstellungen vorgesehen sind. Damit lassen sich die jeweiligen Antriebsstellungen direkt anfahren, ohne dass mehrere Zwischenschritte über dazwischenliegende Antriebsstellungen notwendig sind.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass der vorschlagsgemäße Antrieb 3 innerhalb des Kraftfahrzeugschlosses in ganz unterschiedlicher Weise genutzt werden kann. Neben der Einstellung von Funktionszuständen, hier Verriegelungszuständen, kann der Antrieb 3 beispielsweise zum motorischen Ausheben der Sperrklinke 28 genutzt werden, da hierfür nur kleine Betätigungswege erforderlich sind. Grundsätzlich ist aber auch der Einsatz im Rahmen einer Zuziehhilfe o. dgl. denkbar.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses beansprucht.
Wesentlich dabei ist die Tatsache, dass die Spulenanordnung 7 für das Erzeugen der mindestens einen Blockier-Antriebsstellung und für das Erzeugen der mindestens einen Blockier-Antriebsstellung des Rotors 4 unterschiedlich stationär bestromt wird bzw. werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10232280 A1 [0003]
WO 2013/127531 A1 [0006]
WO 2009/040074 A1 [0059]

Claims

Kraftfahrzeugschloss mit einem Stellelement (2), insbesondere einer Steuerwelle, und einem elektrischen Antrieb (3) zur Verstellung des Stellelements (2), wobei der Antrieb (3) einen Rotor (4) und einen Ständer (5) aufweist und wobei durch eine Ansteuerung des Antriebs (3) und die mit der Ansteuerung einhergehende magnetische Wechselwirkung zwischen Rotor (4) und Ständer (5) mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors (4) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine sich bei abgeschaltetem Antrieb (3) einstellende Ruhestellung des Rotors (4) magnetisch stabil ist und dass diese magnetische Stabilität auf eine magnetische Wechselwirkung zwischen Rotor (4) und Ständer (5) zurückgeht.
Kraftfahrzeugschloss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei abgeschaltetem Antrieb (3) und bei einer geringfügigen Auslenkung des Rotors (3), vorzugsweise bei einer Auslenkung des Rotors (3) von weniger als 3°, aus mindestens einer magnetisch stabilen Ruhestellung heraus die magnetische Wechselwirkung zwischen Rotor (3) und Ständer (5) eine Rückstellung des Rotors (3) in die Ruhestellung im Wesentlichen bewirkt oder unterstützt.
Kraftfahrzeugschloss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antriebsstellung eine Ruhestellung zugeordnet ist, vorzugsweise, dass bezogen auf die geometrische Rotorachse (4a) die Winkellage jeder Antriebsstellung identisch zu der entsprechenden Winkellage der zugeordneten Ruhestellung ist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von Antriebsbewegungen eines der Elemente Rotor (4) und Ständer (5) eine Permanentmagnetanordnung (6) aufweist und dass das andere der Elemente Ständer (5) und Rotor (4) eine Spulenanordnung (7) mit mindestens zwei Spulen (8–11) aufweist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenanordnung (7) mindestens zwei magnetisch leitende Arbeitspole (12–15) zugeordnet sind, über die jeweils für das Anfahren zumindest einer Antriebsstellung ein von der Spulenanordnung (7) erzeugtes Magnetfeld geführt wird und die jeweils, ggf. in Abhängigkeit von der Rotorstellung, zusammen mit der Permanentmagnetanordnung (6) einen Luftspalt (16) ausbilden.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (16) als radialer Luftspalt oder als axialer Luftspalt ausgebildet ist, vorzugsweise, dass die Arbeitspole (12–15) sich im Wesentlichen in bezogen auf die geometrische Rotorachse (4a) radialer oder axialer Richtung erstrecken.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Arbeitspolen (12–15) mindestens ein magnetwirksamer Haltepol (18, 19) vorgesehen ist und dass mindestens eine magnetisch stabile Ruhestellung des Rotors (4) auf die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Haltepol (18, 19) und der Permanentmagnetanordnung (6) bei abgeschaltetem Antrieb (3) zurückgeht.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren einer Antriebsstellung kein von der Spulenanordnung (7) erzeugter magnetischer Fluss, vorzugsweise weniger als 5% des von der Spulenanordnung (7) erzeugten magnetischen Flusses, über den mindestens einen Haltepol (18, 19) verläuft.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltepol (18, 19) ein magnetleitendes Material aufweist oder aus einem magnetleitenden Material gebildet ist, oder, dass der Haltepol (18, 19) eine Permanentmagnetanordnung aufweist oder aus einer Permanentmagnetanordnung gebildet ist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitspole (12–15) jeweils eine Spule (8–11) der Spulenanordnung (7) tragen und dass der mindestens eine Haltepol (18, 19) keine Spule trägt.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitspole (12–15), vorzugsweise über eine, insbesondere ringförmige, bezogen auf die Rotorachse (4a) um den Rotor (4) umlaufende Leitanordnung (20), magnetisch miteinander gekoppelt sind.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltepol (18, 19) mit mindestens einem Arbeitspol magnetisch gekoppelt ist, oder, dass der Haltepol (18, 19) von den Arbeitspolen (12–15) magnetisch entkoppelt ist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugschloss eine Schlossmechanik (21) aufweist, die in unterschiedliche Funktionszustände wie ”verriegelt”, ”entriegelt”, ”diebstahlgesichert”, ”verriegelt-kindergesichert” und ”entriegelt-kindergesichert” bringbar ist.
Kraftfahrzeugschloss nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (2) mittels des Antriebs (3) in mindestens zwei Steuerstellungen bringbar ist, um Funktionszustände der Schlossmechanik (21) wie ”verriegelt”, ”entriegelt”, ”diebstahlgesichert”, ”verriegelt-kindergesichert” und ”entriegelt-kindergesichert” einzustellen.
Kraftfahrzeugschloss nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der verschiedenen Funktionszustände mindestens ein verstellbares Funktionselement (22) vorgesehen ist, wobei das Stellelement (2) in antriebstechnischem Eingriff mit dem Funktionselement (22) steht oder bringbar ist oder Bestandteil des Funktionselements (22) ist, vorzugsweise, dass sich das Funktionselement (22) an einem Steuerabschnitt (23) der Steuerwelle (2) abstützt.
Kraftfahrzeugschloss nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (22) als Draht oder Streifen ausgestaltet ist und in unterschiedliche Funktionsstellungen auslenkbar ist, vorzugsweise, dass das Funktionselement (22) als federelastischer Draht oder Streifen ausgestaltet ist und so als Biege-Funktionselement in unterschiedliche Funktionsstellungen biegbar ist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch unterschiedliche stationäre Bestromung der Spulenanordnung (7) die mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors (4), vorzugsweise mindestens zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors (4), weiter vorzugsweise mehr als zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors (4), erzeugbar sind.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Bestromung der Spulen (8–11) der Spulenanordnung (7) in einer der jeweiligen Antriebsstellung zugeordneten Spulenkombination in einer der jeweiligen Antriebsstellung zugeordneten Bestromungsrichtung mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors (4), vorzugsweise mindestens zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors (4), weiter vorzugsweise mehr als zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors (4), erzeugbar sind.
Kraftfahrzeugschloss nach Anspruch 14 und ggf. nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung eine Steuerstellung des Stellelements (2) zur Einstellung eines Funktionszustands der Schlossmechanik (21) wie ”verriegelt”, ”entriegelt”, ”diebstahlgesichert”, ”verriegelt-kindergesichert” und ”entriegelt-kindergesichert” ist.
Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftfahrzeugschlosses nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (7) für das Erzeugen mindestens einer magnetisch stabilen Antriebsstellung des Rotors (4) unterschiedlich stationär bestromt wird bzw. werden.