DE102015106834A1

DE102015106834A1 - Schließhilfsantrieb

Info

Publication number: DE102015106834A1
Application number: DE102015106834.6A
Authority: DE
Inventors: Jörg Reinert; Markus Kothe
Original assignee: Brose Schliesssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Brose Schliesssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2015-05-01
Publication date: 2015-12-31
Also published as: DE202014102930U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schließhilfsantrieb für ein Kraftfahrzeugschloss (2), wobei ein Antriebsmotor (6) mit einem Läufer (7) mit geometrischer Läuferachse (7a) und einem Ständer (8) vorgesehen ist, wobei der Läufer (7) und/oder der Ständer (8) eine Spulenanordnung (9, 10) zur Erzeugung eines magnetischen Arbeitsfeldes aufweist bzw. aufweisen, wobei dem Antriebsmotor (6) nachgeschaltet ein Umlaufgetriebesystem (11) mit geometrischer Zentral-Getriebeachse (11a) ist, das eine Eingangs-Getriebekomponente (12) und eine Ausgangs-Getriebekomponente (13) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass der Antriebsmotor (6) als Scheibenläufermotor mit scheibenförmigem Läufer (7) ausgestaltet ist, dass der Läufer (7) mit der Eingangs-Getriebekomponente (12) verbunden oder Bestandteil der Eingangs-Getriebekomponente (12) ist und dass die geometrische Zentral-Getriebeachse (11a) identisch zu der geometrischen Läuferachse (7a) ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schließhilfsantrieb für ein Kraftfahrzeugschloss gemäß denn Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Kraftfahrzeugschlossanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 17.
Vorliegend sind unter dem Begriff „Kraftfahrzeugschloss” alle Arten von Tür-, Hauben-, Deckel- oder Klappenschlössern zusammengefasst.
Der bekannte Schließhilfsantrieb ( EP 1 603 213 A2 ), von dem die Erfindung ausgeht, ist mit einem Antriebsmotor ausgestattet, der üblicherweise mit Läufer und Ständer ausgestattet ist. Der Antriebsmotor ist über eine Schneckenradgetriebestufe und eine Stirnradgetriebestufe mit dem Hohlrad eines Planetenradgetriebes gekoppelt. Das Hohlrad bildet entsprechend die Eingangs-Getriebekomponente des Planetenradgetriebes. Die Ausgangs-Getriebekomponente des Planetenradgetriebes stellt bei dem bekannten Schließhilfsantrieb der Planetenradträger des Planetenradgetriebes bereit, der eine Seilscheibe für die Seele eines Bowdenzugs zum Kraftfahrzeugschloss bildet.
Im montierten Zustand lässt sich das Kraftfahrzeugschloss mittels des Schließhilfsantriebs motorisch von einem Vorschließzustand in einen Hauptschließzustand überführen. Dies bedeutet, dass der Benutzer die dem Kraftfahrzeugschloss zugeordnete Kraftfahrzeugtür o. dgl. zum Schließen nur bis zu einem Vorschließzustand verstellen muss, in dem die Türdichtungsgegendrücke noch nicht in vollem Umfang wirksam sind. Erst die Verstellung vom Vorschließzustand in den Hauptschließzustand ist mit einem Zusammendrücken der Türdichtung und damit mit einem erheblichen Kraftaufwand verbunden, was mittels des Schließhilfsantriebs erfolgt.
Der bekannte Schließhilfsantrieb ist mit der Anordnung aus Antriebsmotor, Schneckenradgetriebestufe, Stirnradgetriebestufe und Planetenradgetriebestufe wenig kompakt aufgebaut. Durch die Schneckenradgetriebestufe und die damit verbundene Drehzahlübersetzung ergeben sich hohe Motordrehzahlen, die wiederum zu ungewünschten Antriebsgeräuschen führen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den bekannten Schließhilfsantrieb derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Kompaktheit erhöht wird und gleichzeitig die Antriebsgeräusche mit geringen Kosten reduziert werden.
Das obige Problem wird bei einem Schließhilfsantrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass eine Getriebestufe eines Umlaufgetriebesystems regelmäßig zumindest in erster Näherung scheibenartig geformt ist, so dass die Verwendung eines Scheibenläufermotors hier bauraumtechnisch vorteilhaft ist. Der grundsätzliche Aufbau eines Scheibenläufermotors ist beispielsweise beschrieben in „elektrische Maschinen und Aktoren: Eine anwendungsorientierte Einführung", Wolfgang Gerke, 2012, Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, ISBN 978-3-486-71265-0, Kapitel 10.10.
Ein Umlaufgetriebesystem umfasst vorliegend mindestens ein Umlaufgetriebe, wobei im Falle mehrerer Umlaufgetriebe diese antriebstechnisch hintereinander geschaltet und koaxial zueinander angeordnet sind. Der Begriff ”Umlaufgetriebe” ist dabei weit zu verstehen und umfasst nicht nur Planetenradgetriebe oder Wolfromgetriebe, sondern auch Wellgetriebe o. dgl.. In besonders einfacher und insoweit bevorzugter Ausgestaltung besteht das Umlaufgetriebesystem aus mindestens einer Planetenradgetriebestufe oder mindestens einer Wolfromgetriebestufe.
Es ist weiter erkannt worden, dass der Scheibenläufermotor im Hinblick auf den Antrieb einer der Getriebekomponenten des Umlaufgetriebesystems vorteilhaft als Direktantrieb ausgestaltet sein kann. Dies bedeutet, dass die Eingangs-Getriebekomponente des Umlaufgetriebesystems ohne zwischengeschaltete Getriebeübersetzung von dem Scheibenläufermotor angetrieben wird, wobei hier der Scheibenläufermotor konzentrisch zu dem Umlaufgetriebesystem angeordnet ist. Dabei kann die Eingangs-Getriebekomponente sogar Bestandteil des Scheibenläufermotors sein, wie noch erläutert wird. Die Eingangs-Getriebekomponente ist vorliegend die dem Antriebsmotor zugeordnete Getriebekomponente, während die Ausgangs-Getriebekomponente vorliegend die dem Kraftfahrzeugschloss, insbesondere den Schließelementen des Kraftfahrzeugschlosses zugewandte Getriebekomponente ist.
Im Einzelnen wird also vorgeschlagen, dass der Antriebsmotor als Scheibenläufermotor mit einem scheibenförmigen Läufer ausgestaltet ist, dass der Läufer mit der Eingangs-Getriebekomponente verbunden oder Bestandteil der Eingangs-Getriebekomponente ist und dass die geometrische Zentral-Getriebeachse konzentrisch identisch zu der geometrischen Läuferachse ist. Bei der Zentral-Getriebeachse handelt es sich hier um die geometrische Achse, um die jedenfalls die Eingangs-Getriebekomponente und die Ausgangs-Getriebekomponente des Umlaufgetriebesystems drehen.
Aus der vorschlagsgemäßen Konstellation aus Scheibenläufermotor und Umlaufgetriebesystem ergibt sich eine besonders kompakte Anordnung, da der Scheibenläufermotor und das Umlaufgetriebesystem ähnliche Bauraumanforderungen mit sich bringen. Sowohl der Scheibenläufermotor als auch das Umlaufgetriebesystem benötigen einen scheibenartigen Bauraum. Damit lassen sich beide Komponenten ohne weiteres aneinander anordnen oder ineinander integrieren. Im letztgenannten Fall führt die Doppelnutzung von Komponenten zu einer Kosten- und Gewichtsoptimierung.
Ein weiterer Vorteil der vorschlagsgemäßen Lösung besteht darin, dass im Hinblick auf die Reduzierung der Getriebestufen die resultierenden Antriebsgeräusche reduziert sind. Die mit der Reduzierung der Getriebestufen einhergehende Reduzierung der Übersetzung lässt sich durch eine Steigerung der Übersetzung des Umlaufgetriebesystems sowie mit einer bezogen auf die geometrische Zentralgetriebeachse radial möglichst weit außen angeordneten Läufer- und Ständerkomponenten ausgleichen. Dies wird weiter unten noch erläutert.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 weist der Läufer eine Spulenanordnung auf, während der Ständer eine Permanentmagnetanordnung aufweist. Dies entspricht dem üblichen Aufbau eines permanenterregten Gleichstrommotors.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 ist in einer Alternative eine elektromechanische Kommutatoranordnung vorgesehen, so dass der Scheibenläufermotor ohne zusätzliche steuerungstechnische Maßnahmen mit einer Gleichspannung betrieben werden kann. Andere Bauarten elektrischer Maschinen sind auf den Scheibenläufermotor anwendbar, wie ebenfalls weiter unten erläutert wird.
Für die Realisierung des Umlaufgetriebesystems sind je nach konstruktiven Randbedingungen unterschiedliche Bauarten denkbar. Hier und vorzugsweise ist das Umlaufgetriebesystem als Planetenradgetriebe ausgestaltet, wobei gemäß Anspruch 12 eine der Getriebekomponenten Sonnenrad, Planetenradträger oder Hohlrad die Eingangs-Getriebekomponente des Umlaufgetriebesystems bereitstellt. Hier wird deutlich, dass sich die Formgebung des Scheibenläufers besonders gut in ein Umlaufgetriebesystem integrieren lässt.
Mit der vorschlagsgemäßen Lösung lässt sich der Antriebsstrang aus Antriebsmotor und Umlaufgetriebesystem auf einfache Weise gemäß Anspruch 14 nicht selbsthemmend, also rücktreibbar, ausgestalten. Dies bedeutet, dass eine Verstellung der Ausgangs-Getriebekomponente zu einer entsprechenden Verstellung des Läufers des Antriebsmotors führt. Damit kann es in einer Variante gemäß Anspruch 14 vorteilhaft sein, dass eine Rückstellung des Antriebsstrangs federgetrieben mittels einer Federanordnung vorgesehen ist. Im Ergebnis kann der Antriebsmotor auf die Verstellung in nur einer einzigen Verstellrichtung ausgelegt sein, was je nach Bauform des Scheibenläufermotors zu einer besonders kompakten und ggf. auch kostengünstigen Ausgestaltung führen kann.
In einer ersten Alternative gemäß Anspruch 16 kann der Schließhilfsantrieb separat von einem Schlossgehäuse des Kraftfahrzeugschlosses angeordnet sein. Denkbar ist aber auch gemäß einer zweiten Alternative von Anspruch 16, dass der Schließhilfsantrieb dem Kraftfahrzeugschloss räumlich zugeordnet ist. In beiden Fällen macht sich die kompakte Bauform des vorschlagsgemäßen Schließhilfsantriebs positiv bemerkbar.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 17, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Kraftfahrzeugschlossanordnung mit einem Kraftfahrzeugschloss und einem dem Kraftfahrzeugschloss zugeordneten Schließhilfsantrieb beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Schließhilfsantrieb darf verwiesen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 in ganz schematischer Darstellung eine vorschlagsgemäße Kraftfahrzeugschlossanordnung mit einem vorschlagsgemäßen Schließhilfsantrieb,
2 den Schließhilfsantrieb gemäß 1 in einer durch die Zentral-Getriebeachse verlaufenden Schnittebene,
3 den Schließhilfsantrieb gemäß 2 in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie III-III,
4 den Schließhilfsantrieb gemäß 2 in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV und
5 eine weitere Ausführungsform eines vorschlagsgemäßen Schließhilfsantriebs in einer der Ansicht gemäß 2 entsprechenden Schnittansicht.
Der vorschlagsgemäße Schließhilfsantrieb 1 ist einem Kraftfahrzeugschloss 2 zugeordnet und dient der Überführung des Kraftfahrzeugschlosses 2 von einem Vorschließzustand in einen Hauptschließzustand. Unter dem Begriff „Kraftfahrzeugschloss” sind wie oben erläutert alle Arten von Tür-, Hauben-, Deckel- oder Klappenschlösser zusammengefasst.
1 zeigt den Aufbau des Kraftfahrzeugschlosses 2 mit den üblichen Schließelementen Schlossfalle 3 und Sperrklinke 4, wobei die Schlossfalle 3 in üblicher Weise mit einem Schließkeil 5 o. dgl. zusammenwirkt. Anstelle des Schließkeils 5 kann auch ein Schließkloben, ein Schließbolzen, ein Schließbügel, o. dgl. vorgesehen sein.
Der Schließhilfsantrieb 1 weist einen Antriebsmotor 6 mit einem Läufer 7 und einem Ständer 8 auf. Dabei ist es hier und vorzugsweise so, dass der Läufer 7 und der Ständer 8 derart magnetisch miteinander wechselwirken, dass die jeweils erforderlichen Antriebsmomente erzeugt werden. Dem Läufer 7 ist wie üblich eine geometrische Läuferachse 7a zugeordnet.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist der Läufer 7 mit einer Spulenanordnung 9 zur Erzeugung eines magnetischen Arbeitsfeldes ausgestattet. Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform dagegen ist der Ständer 8 zur Erzeugung eines magnetischen Arbeitsfeldes mit einer Spulenanordnung 10 ausgestattet. Die bevorzugten Bauformen des Antriebsmotors 6 werden weiter unten im Detail erläutert.
Dem Antriebsmotor 6 nachgeschaltet ist ein Umlaufgetriebesystem 11 mit geometrischer Zentral-Getriebeachse 11a, das eine Eingangs-Getriebekomponente 12 und eine Ausgangs-Getriebekomponente 13 aufweist. Das Übersetzungsverhältnis des Umlaufgetriebesystems 11 ergibt sich hier zwischen der Ausgangs-Getriebekomponente 13 und der Eingangs-Getriebekomponente 12.
Es ergibt sich aus einer Zusammenschau der 2, 3 und 4, dass der Antriebsmotor 6 hier als Scheibenläufermotor mit scheibenförmigem Läufer 7 ausgestaltet ist, wobei der Läufer 7 mit der noch zu erläuternden Eingangs-Getriebekomponente 12 verbunden ist und wobei die geometrische Zentral-Getriebeachse 11a identisch zu der geometrischen Läuferachse 7a ist. 2 zeigt, dass die flache Ausgestaltung des Scheibenläufermotors 6 in Kombination mit dem Umlaufgetriebesystem 11 besonders platzsparend ist.
Wie oben angesprochen, weist das Kraftfahrzeugschloss 2 die Schließelemente Schlossfalle 3 und Sperrklinke 4 auf, wobei die Schlossfalle 3 mit einem Schließkeil 5 o. dgl. in haltenden Eingriff bringbar ist. Der Schließhilfsantrieb 1 bei dem in 1 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist darauf eingerichtet, die Schlossfalle 3 von einer nicht dargestellten Vorschließstellung in die dargestellte Hauptschließstellung zu verstellen. Dies ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Verstellung der Schlossfalle 3 gegen den Uhrzeigersinn verbunden. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass der Schließhilfsantrieb 1 auf die motorische Verstellung des Schließkeils 5 o. dgl. von einer Vorschließstellung in eine Hauptschließstellung eingerichtet ist. In beiden Fällen führt die motorische Verstellung des Schließhilfsantriebs 1 zu einem entsprechenden Zuziehen der zugeordneten Kraftfahrzeugtür o. dgl..
Der Läufer 7 ist bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Spulenanordnung 9 ausgestattet, während der Ständer 8 eine Permanentmagnetanordnung 14 aufweist. Dies entspricht dem üblichen Aufbau eines permanenterregten Gleichstrommotors, bei dem eine noch zu erläuternde Kommutierung der Spulen 9a der Spulenanordnung 9 des Läufers 7 erforderlich ist.
Alternativ kann es, wie in 5 dargestellt, vorgesehen sein, dass der Läufer 7 eine Permanentrnagnetanordnung 15 und der Ständer 8 eine Spulenanordnung 10 aufweist. Dann handelt es sich bei dem Scheibenläufermotor 6 vorzugsweise um einen Synchronmotor. Hier sind die Spulen 10a der Spulenanordnung 10 des Ständers 8 so anzusteuern, dass sich ein um die geometrische Läuferachse 7a umlaufendes magnetisches Drehfeld ergibt.
Es ist auch denkbar, dass sowohl der Läufer 7 eine Spulenanordnung 9 als auch der Ständer 8 eine Spulenanordnung 10 aufweisen, so dass sich vorzugsweise eine fremderregte Gleichstrommaschine ergibt, bei der wiederum eine Kommutierung erforderlich wäre. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass die Spulen 9a der Spulenanordnung 9 des Läufers 7 jeweils kurzgeschlossen sind, so dass sich der grundsätzliche Aufbau einer Asynchronmaschine ergibt. In diesem Fall ist wiederum ein obiges magnetisches Drehfeld durch eine entsprechende Ansteuerung der Spulenanordnung 10 des Ständers 8 zu erzeugen.
Andere Bauformen des Scheibenläufermotors 6 sind möglich. Beispielsweise kann hier grundsätzlich die Bauform eines Reluktanzmotors Anwendung finden.
Wie oben angedeutet, ist der in 2 dargestellte Schließhilfsantrieb 1 für die abwechselnde, hier und vorzugsweise bezogen auf die geometrische Läuferachse 7a umlaufende, Bestromung der Spulen 9a der Spulenanordnung 9 des Läufers 7 eine elektromechanische Kommutatoranordnung 16 vorgesehen, die einen Kollektor 17 und mindestens zwei Bürstenkontakte 18, 19 für die elektrische Ansteuerung der Spulenanordnung 9 auf. Die Kollektoranordnung 16 ist in 2 schematisch dargestellt.
Alternativ kann eine obige Kommutatoranordnung 16 auch der Spulenanordnung 10 des Ständers 8 zugeordnet sein, wobei dann der Läufer 7 eine Spulenanordnung 9 oder eine Permanentmagnetanordnung 15 trägt.
Die besonders verschleißresistente Variante gemäß 5 sieht vor, dass für die abwechselnde, hier und vorzugsweise bezogen auf die geometrische Läuferachse 7a umlaufende, Bestromung der Spulen 9a der Spulenanordnung 9 des Läufers 7 und/oder der Spulen 10a der Spulenanordnung 10 des Ständers 8 eine elektronische Kommutatoranordnung vorgesehen ist. Hiermit wird zwar der steuerungstechnische Aufwand erhöht, eine obige, elektromechanische Kommutatoranordnung 16 kann jedoch entfallen.
Hier und vorzugsweise weist die Eingangs-Getriebekomponente 12 eine Spulenanordnung 9 des Läufers 7 (2) oder eine Permanentmagnetanordnung 15 des Läufers 7 auf (5). Dabei ist es weiter vorzugsweise so, dass die Eingangs-Getriebekomponente 12 ein scheibenartiges Element 12a aufweist, das die Spulenanordnung 9 des Läufers 7 oder die Permanentmagnetanordnung 15 des Läufers 7 aufnimmt. Die Eingangs-Getriebekomponente 12 als solche bildet damit den scheibenförmigen Läufer 7 des Scheibenläufermotors 6 aus. Die Eingangs-Getriebekomponente 12 kann grundsätzlich auch ein topfartiges Element aufweisen, das eine Spulenanordnung 9 des Läufers 7 oder eine Permanentmagnetanordnung 15 des Läufers 7 aufnimmt.
Vorzugsweise ist die Eingangs-Getriebekomponente 12 zumindest zum Teil, vorzugsweise vollständig, aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Dann ist es fertigungstechnisch besonders vorteilhaft, wenn eine Spulenanordnung 9 des Läufers 7 oder eine Permanentmagnetanordnung 15 des Läufers 7 im Kunststoff-Spritzgießverfahren in den betreffenden Teil der Eingangs-Getriebekomponente 12 eingespritzt ist.
Um sicherzustellen, dass die aus der magnetischen Wechselwirkung zwischen Läufer 7 und Ständer 8 resultierenden Kräfte zu möglichst hohen Antriebsmomenten bezogen auf die geometrische Läuferachse 7a führen, ist es weiter vorzugsweise so, dass die Spulenanordnung 9 des Läufers 7 oder die Permanentmagnetanordnung 15 des Läufers 7 bezogen auf die geometrische Läuferachse 7a radial außen angeordnet ist. Dies ist für die Spulenanordnung 9 des Läufers 7 in 3 dargestellt. Entsprechend ist es vorzugsweise so, dass die Spulenanordnung 10 des Ständers 8 oder die Permanentmagnetanordnung 14 des Ständers 8 bezogen auf die geometrische Läuferachse 7a radial außen angeordnet ist. Antriebskräfte, die einen bezogen auf die geometrische Läuferachse 7a tangentialen Anteil aufweisen, erzeugen damit ein vergleichsweise großes Drehmoment, wiederum bezogen auf die Läuferachse 7a.
2 zeigt, dass das Umlaufgetriebesystem 11 ein Getriebegehäuse 20 aufweist, wobei das Getriebegehäuse 20 die Permanentmagnetanordnung 14 des Ständers 8 aufnimmt. Alternativ kann es gemäß 5 vorgesehen sein, dass das Getriebegehäuse 20 eine Spulenanordnung 10 des Ständers 8 aufnimmt. Dem Getriebegehäuse 20 kommt bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Doppelfunktion zu, wie aus den folgenden Ausführungen deutlich wird.
Das Umlaufgetriebesystem 11 weist wie üblich eine dritte, feste oder feststellbare Getriebekomponente 21 auf, die in 2 die Permanentmagnetanordnung 14 des Ständers 8 und in 5 die Spulenanordnung 10 des Ständers 8 aufnimmt. Dabei ist es hier und vorzugsweise so, dass die dritte Getriebekomponente 21 zumindest einen Teil des oben angesprochenen Getriebegehäuses 20 bereitstellt. Das Getriebegehäuse 20 dient also nicht nur als Gehäuse für das Umlaufgetriebesystem 11, sondern auch als Getriebekomponente und als Aufnahme für die Permanentmagnetanordnung 14 des Ständers 8 und die Spulenanordnung 10 des Ständers 8.
In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, dass als Getriebekomponenten vorliegend nur die Komponenten des Umlaufgetriebesystems 11 zu verstehen sind, die mit einer weiteren Getriebekomponente zur Übertragung von Antriebskräften, Antriebsmomenten und/oder Antriebsbewegungen beteiligt sind.
Vorzugsweise ist die den Ständer 8 aufnehmende Komponente 20, 21 zumindest zum Teil aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Dabei stellt es sich wie im oben angesprochenen Fall der Eingangs-Getriebekomponente 12 als fertigungstechnisch vorteilhaft dar, dass eine Spulenanordnung 10 des Ständers 8 oder eine Permanentmagnetanordnung 14 des Ständers 8 im Kunststoff-Spritzgießverfahren in die den Ständer 8 aufnehmende Komponente 20, 21 eingespritzt ist. In beiden Fällen können in diesem Zusammenhang auch magnetisch wirksame Kunststoffe oder elektrisch leitende Kunststoffe Anwendung finden.
Wie weiter oben angedeutet, sind zahlreiche vorteilhafte Varianten für die Ausgestaltung des Umlaufgetriebesystems 11 denkbar. Hier und vorzugsweise weist das Umlaufgetriebesystem 11 ein Planetenradgetriebe 22 auf, das mit den üblichen Getriebekomponenten Sonnenrad 23, Planetenradträger 24 und Hohlrad 25 ausgestattet ist. Weiter vorzugsweise stellt das Planetenradgetriebe 22 die erste Getriebestufe des Umlaufgetriebesystems 11 dar, so dass eine der Getriebekomponenten Sonnenrad 23, Planetenradträger 24 oder Hohlrad 25 zumindest einen Teil der Eingangs-Getriebekomponente 12 in obigem Sinne bereitstellt. Insbesondere ist es hier so, dass das Sonnenrad 23 einen Teil der Eingangs-Getriebekomponente 12 in obigem Sinne bereitstellt. Die Eingangs-Getriebekomponente 12 setzt sich bei den dargestellten Ausführungsbeispielen also zusammen aus dem Sonnenrad 23, dem scheibenartigen Element 12a und einer Spulenanordnung 9 (2) oder einer Permanentmagnetanordnung 15 (5).
Das Umlaufgetriebesystem 11 weist eine dem Planetenradgetriebe 22 nachgeschaltete Getriebestufe 26 auf, so dass sich insgesamt ein Wolfromgetriebe ausbildet. Hierfür ist ein weiteres Hohlrad 27 vorgesehen, das mit den Planetenrädern 24a, 24b des Planetenradträgers 24 kämmen. Die Planetenräder 24a, 24b des Planetenradgetriebes 22 sind entlang der geometrischen Läuferachse 7a jeweils in einen ersten Abschnitt 24a', 24b' und einen zweiten Abschnitt 24a'', 24b'' unterteilt, die mit ersten und zweiten Zähnezahlen ausgestattet sind. Dabei kämmen die ersten Abschnitte 24a', 24b' mit dem Hohlrad 25 und die zweiten Abschnitte 24a'', 24b'' mit dem Hohlrad 27. Entsprechend sind die Hohlräder 25, 27 ebenfalls mit unterschiedlichen Zähnezahlen versehen worden, so dass sich gemäß der Funktionsweise eines Wolfromgetriebes eine resultierende Getriebeübersetzung zwischen einer Drehbewegung des Planetenradträgers 24 und einer Drehbewegung des Hohlrads 27 ergibt. Hier und vorzugsweise ist das Hohlrad 27 die Ausgangs-Getriebekomponente 13 in obigem Sinne.
Durch die Realisierung eines obigen Wolfromgetriebes lassen sich hohe Übersetzungsverhältnisse erzeugen, ohne dass auf eine Schneckenradübersetzung o. dgl. zurückgegriffen werden muss. Besonders vorteilhaft ist dabei die Tatsache, dass die Erweiterung eines Planetenradgetriebes 22 mit einer obigen Getriebestufe 26 auf besonders kompakte Weise möglich ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist.
Für die Ausgestaltung der vorschlagsgemäßen Spulenanordnungen 9, 10 sind verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen denkbar. Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ist die Spulenanordnung 9 des Läufers 7 mit einer Mehrzahl von Spulen 9a ausgestattet, deren Spulenachsen jeweils parallel zu der geometrischen Läuferachse 7a ausgerichtet sind. Die Spulen 9a liegen alle flach auf dem scheibenförmigen Läufer 7. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Spulen 9a nebeneinander und aneinander angrenzend angeordnet. Denkbar ist aber auch, dass die Spulen 9a voneinander beabstandet angeordnet sind oder einander überlappen. Denkbar ist schließlich, dass die Spulen 9a bezogen auf die jeweilige Spulenachse unsymmetrisch ausgestaltet sind. Damit lässt sich beispielsweise erreichen, dass die Spulenanordnung 9 auf eine vorbestimmte Antriebsrichtung des Scheibenläufermotors 6 hin optimiert ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Scheibenläufermotor 6 eine Antriebsbewegung ausschließlich in einer einzigen Antriebsrichtung erzeugen muss.
Auch für die Permanentmagnetanordnungen 14, 15 sind verschiedene vorteilhafte Varianten denkbar. Hier und vorzugsweise weist die in 4 dargestellte Permanentmagnetanordnung 14 des Ständers 8 eine Mehrzahl um die geometrische Läuferachse 7a verteilt angeordnete Permanentmagnete 14a auf. Die Permanentmagnete 14a weisen jeweils eine Dipolachse auf, die parallel zu der Läuferachse 7a ausgerichtet sind. Eine andere Ausrichtung der Dipolachsen ist denkbar, insbesondere, wenn der Scheibenläufermotor 6 auf eine einzige Antriebsrichtung hin optimiert werden soll.
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst ein Zuziehvorgang mittels des Schließhilfsantriebs 1 eine Verstellung des Antriebsstrangs 28 aus Antriebsmotor 6 und Umlaufgetriebesystem 11 in einer ersten Verstellrichtung. Während dieser Verstellung geht das oben angesprochene Zuziehen der dem Kraftfahrzeugschloss 2 zugeordneten Kraftfahrzeugtür o. dgl. von Statten. Anschließend folgt eine Rückstellung des Antriebsstrangs 28 in einer zweiten, entgegengesetzten Verstellrichtung. Dies trägt bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Tatsache Rechnung, dass die Kraftübertragung zwischen dem Schließhilfsantrieb 1 und dem Kraftfahrzeugschloss 2 bowdenzugbasiert erfolgt, wie noch erläutert wird.
Eine speziell durch Umlaufgetriebestufen besonders einfach zu realisierende Ausführungsform sieht vor, dass der Antriebsstrang 28 aus Antriebsmotor 6 und Umlaufgetriebesystem 11 nicht selbsthemmend, also rücktreibbar, ausgestaltet ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn während des Zuziehvorgangs ein Einklemmfall auftritt, der zu einem Abschalten des Scheibenläufermotors 6 führt. Durch die Rücktreibbarkeit des Antriebsstrangs 28 kann die Einklemmsituation leicht aufgelöst werden.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass eine nicht dargestellte Federanordnung die Rückstellung des Antriebsstrangs 28 im Rahmen eines oben angesprochenen Zuziehvorgangs bewirkt. Mit einer solchen Federanordnung ist lediglich eine einzige Antriebsrichtung des Scheibenläufermotors 6 notwendig.
Die Ausgangs-Getriebekomponente 13 kann zum Ausleiten von Antriebsbewegungen mit beliebigen weiteren Getriebestufen gekoppelt sein. Hier und vorzugsweise ist es allerdings so, dass die Ausgangs-Getriebekomponente 13 mit einer Seilscheibe 29 antriebstechnisch gekoppelt, insbesondere verbunden ist. Bei den in den 2 und 5 dargestellten Ausführungsformen ist es sogar so, dass die Seilscheibe 29 ein Bestandteil der Ausgangs-Getriebekomponente 13, also des Hohlrades 27 des Wolfromgetriebes 26 ist.
1 zeigt, dass der Schließhilfsantrieb 1 im montierten Zustand über ein Übertragungsmittel 30, hier und vorzugsweise über ein flexibles Übertragungsmittel, und insbesondere über einen Bowdenzug 31, antriebstechnisch mit dem Kraftfahrzeugschloss 2, hier mit der Schlossfalle 3 gekoppelt oder koppelbar ist. Hierfür ist die Ausstattung der Ausgangs-Getriebekomponente 13 mit einer Seilscheibe 29, auf der die Seele 31a des Bowdenzugs 31 aufwickelbar ist, besonders vorteilhaft.
1 zeigt weiter, dass hier und vorzugsweise der Schließhilfsantrieb 1 ein eigenes Antriebsgehäuse 32 aufweist und im montierten Zustand separat von einem Schlossgehäuse 33 des Kraftfahrzeugschlosses 2 angeordnet ist.
Alternativ kann der Schließhilfsantrieb 1 im montierten Zustand aber auch an das Kraftfahrzeugschloss 2 angesetzt sein oder sogar integraler Bestandteil des Kraftfahrzeugschlosses 2 sein. In einer bevorzugten Variante übernimmt das Schlossgehäuse 33 dann auch die Gehäusefunktion des Antriebsgehäuses 32.
In der Zeichnung lediglich angedeutet ist eine Steuerung 34, die eine Ansteuerung des Schließhilfsantriebs 1, insbesondere des Scheibenläufermotors 6, übernimmt. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform mit elektromechanischer Kommutatoranordnung 16 beschränkt sich die Funktion der Steuerung 34 auf die Beschaltung des Scheibenläufermotors 6 mit Gleichspannungen. Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform umfasst die Steuerung 34 die oben angesprochene, elektronische Kommutatoranordnung, so dass das gewünschte, um die geometrische Läuferachse 7a umlaufende magnetische Drehfeld erzeugt wird.
Eine weitere Funktion der obigen Steuerung 34 besteht darin, das Ein-, Aus- und Umschalten des Scheibenläufermotors 6 jeweils zum richtigen Zeitpunkt auszulösen. Hierfür ist es vorzugsweise vorgesehen, dass innerhalb des Schließhilfsantriebs 1 Sensoren, im einfachsten Fall Mikroschalter, vorgesehen sind, die die jeweilige Stellung einer Getriebekomponente, insbesondere der Ausgangs-Getriebekomponente 13, ermitteln. Alternativ oder zusätzlich können solche Sensoren aber auch im Kraftfahrzeugschloss 2 angeordnet sein.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Kraftfahrzeugschlossanordnung 35 mit einem obigen Kraftfahrzeugschloss 2 und einem dem Kraftfahrzeugschloss 2 in obiger Weise zugeordneten, vorschlagsgemäßen Schließhilfsantrieb 1 beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem Kraftfahrzeugschloss 2 und dem vorschlagsgemäßen Schließhilfsantrieb 1 darf verwiesen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1603213 A2 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„elektrische Maschinen und Aktoren: Eine anwendungsorientierte Einführung”, Wolfgang Gerke, 2012, Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, ISBN 978-3-486-71265-0, Kapitel 10.10 [0008]

Claims

Schließhilfsantrieb für ein Kraftfahrzeugschloss (2), wobei ein Antriebsmotor (6) mit einem Läufer (7) mit geometrischer Läuferachse (7a) und einem Ständer (8) vorgesehen ist, wobei der Läufer (7) und/oder der Ständer (8) eine Spulenanordnung (9, 10) zur Erzeugung eines magnetischen Arbeitsfeldes aufweist bzw. aufweisen, wobei dem Antriebsmotor (6) nachgeschaltet ein Umlaufgetriebesystem (11) mit geometrischer Zentral-Getriebeachse (11a) ist, das eine Eingangs-Getriebekomponente (12) und eine Ausgangs-Getriebekomponente (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (6) als Scheibenläufermotor mit scheibenförmigem Läufer (7) ausgestaltet ist, dass der Läufer (7) mit der Eingangs-Getriebekomponente (12) verbunden oder Bestandteil der Eingangs-Getriebekomponente (12) ist und dass die geometrische Zentral-Getriebeachse (11a) identisch zu der geometrischen Läuferachse (7a) ist.
Schließhilfsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugschloss (2) die Schließelemente Schlossfalle (3) und Sperrklinke (4) aufweist, wobei die Schlossfalle (3) mit einem Schließkeil (5) o. dgl. in haltenden Eingriff bringbar ist und wobei der Schließhilfsantrieb (1) der motorischen Verstellung der Schlossfalle (3) von einer Vorschließstellung in eine Hauptschließstellung oder der motorischen Verstellung des Schließkeils (5) o. dgl. von einer Vorschließstellung in eine Hauptschließstellung eingerichtet ist.
Schließhilfsantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (7) eine Spulenanordnung (9) aufweist und dass der Ständer (8) eine Permanentmagnetanordnung (14) aufweist, oder, dass der Läufer (7) eine Permanentmagnetanordnung (15) und dass der Ständer (8) eine Spulenanordnung (10) aufweist.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine abwechselnde, vorzugsweise bezogen auf die geometrische Läuferachse (7a) umlaufende, Bestromung der Spulen (9a, 10a) der Spulenanordnung (9, 10) des Läufers (7) und/oder des Ständers (8) eine elektromechanische Kommutatoranordnung (16) mit einem Kollektor (17) und mindestens zwei Bürstenkontakten (18, 19) vorgesehen ist und dass der Kollektor (17) mechanisch mit dem Läufer (7) gekoppelt ist.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine abwechselnde, vorzugsweise bezogen auf die geometrische Läuferachse (7a) umlaufende, Bestromung der Spulen (9a, 10a) der Spulenanordnung (9, 10) des Läufers (7) und/oder des Ständers (8) eine elektronische Kommutatoranordnung (16) vorgesehen ist.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangs-Getriebekomponente (12) eine Spulenanordnung (9) des Läufers (7) oder eine Permanentmagnetanordnung (15) des Läufers (7) aufnimmt, vorzugsweise, dass die Eingangs-Getriebekomponente (12) ein scheibenartiges Element (12a) oder ein topfartiges Element aufweist, das eine Spulenanordnung (9) des Läufers (7) oder eine Permanentmagnetanordnung (15) des Läufers (7) aufnimmt.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangs-Getriebekomponente (12) zumindest zum Teil aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, vorzugsweise, dass eine Spulenanordnung (9) des Läufers (7) oder eine Permanentmagnetanordnung (15) des Läufers (7) im Kunststoff-Spritzgießverfahren in die Eingangs-Getriebekomponente (12) eingespritzt ist.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (9) des Läufers (7) oder die Permanentmagnetanordnung (15) des Läufers (7) bezogen auf die geometrische Läuferachse (7a) radial außen angeordnet ist, und/oder, dass die Spulenanordnung (10) des Ständers (8) oder die Permanentmagnetanordnung (14) des Ständers (8) bezogen auf die geometrische Läuferachse (7a) radial außen angeordnet ist.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgetriebesystem (11) ein Getriebegehäuse (20) aufweist und dass das Getriebegehäuse (20) eine Spulenanordnung (10) oder eine Permanentmagnetanordnung (14) des Ständers (8) aufnimmt.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgetriebesystem (11) eine dritte, feste oder feststellbare Getriebekomponente (21) aufweist, die eine Spulenanordnung (10) oder eine Permanentmagnetanordnung (14) des Ständers (8) aufnimmt, vorzugsweise, dass die dritte Getriebekomponente (21) zumindest einen Teil eines Getriebegehäuses (20) bereitstellt.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ständer (8) aufnehmende Komponente (20, 21) zumindest zum Teil aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, vorzugsweise, dass eine Spulenanordnung (10) des Ständers (8) oder eine Permanentmagnetanordnung (14) des Ständers (8) im Kunststoff-Spritzgießverfahren in die den Ständer (8) aufnehmende Komponente (20, 21) eingespritzt ist.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgetriebesystem (11) ein Planetenradgetriebe (22) aufweist und dass eine der Getriebekomponenten Sonnenrad (23), Planetenradträger (24) oder Hohlrad (25) zumindest einen Teil der Eingangs-Getriebekomponente (12) bereitstellt.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuziehvorgang eine Verstellung des Antriebsstrangs (28) aus Antriebsmotor (6) und Umlaufgetriebesystem (11) in einer ersten Verstellrichtung und eine Rückstellung dieses Antriebsstrangs (28) in einer zweiten, entgegegengesetzten Verstellrichtung umfasst.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (28) aus Antriebsmotor (6) und Umlaufgetriebesystem (11) nicht selbsthemmend ausgestaltet ist, vorzugsweise, dass eine Federanordnung vorgesehen ist, die die Rückstellung des Antriebsstrangs (28) bewirkt.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließhilfsantrieb (1) im montierten Zustand über ein Übertragungsmittel (30), vorzugsweise über ein flexibles Übertragungsmittel (30), weiter vorzugsweise über einen Bowdenzug (31), antriebstechnisch mit dem Kraftfahrzeugschloss (2) gekoppelt oder koppelbar ist.
Schließhilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließhilfsantrieb (1) ein eigenes Antriebsgehäuse (32) aufweist und im montierten Zustand separat von einem Schlossgehäuse (33) des Kraftfahrzeugschlosses (2) angeordnet ist, oder, dass der Schließhilfsantrieb (1) im montierten Zustand an das Kraftfahrzeugschloss (2) angesetzt ist oder integraler Bestandteil des Kraftfahrzeugschlosses (2) ist.
Kraftfahrzeugschlossanordnung mit einem Kraftfahrzeugschloss (2) und einem dem Kraftfahrzeugschloss (2) zugeordneten Schließhilfsantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.