-
Die Erfindung betrifft einen elektrischen rotatorischen Antrieb eines Kraftfahrzeugschlosses mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, ein Kraftfahrzeugschloss mit einem solchen Antrieb gemäß Anspruch 12 sowie ein Verfahren zur Montage eines solchen Antriebs gemäß Anspruch 13.
-
Der in Rede stehende Antrieb ist einem Kraftfahrzeugschloss zugeordnet. Ein solches 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.
-
Der bekannte Antrieb (
WO 2015/025033 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, weist einen Rotor und einen Ständer auf. Der Ständer weist eine Spulenanordnung mit mehreren Spulen auf, die jeweils von einem Pol aus magnetisch leitendem Material durchdrungen sind. In einer Variante sind die Pole über ein Rückflussblech magnetisch miteinander gekoppelt, so dass sich ein resultierender Magnetkreis basierend auf dem von der Spulenanordnung erzeugten Magnetfeld ausbildet. Für einen spaltfreien Übergang zwischen den einander zugewandten Grenzflächen der Pole einerseits und des Rückflussblechs andererseits sind nur geringe mechanische Toleranzen der mechanischen Bauteile zuzulassen, was mit entsprechend hohem Herstellungsaufwand verbunden ist. Oft lässt sich eine gewisse Spaltbildung auch bei besonders genauer Fertigung der betreffenden mechanischen Komponenten nicht vermeiden, was zu ungewünschten Streuverlusten und damit zu Einbußen im Wirkungsgrad des Antriebs führt.
-
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den bekannten Antrieb derart auszugestalten und weiterzubilden, dass ein hoher Wirkungsgrad mit geringem Herstellungsaufwand realisierbar ist.
-
Das obige Problem wird bei einem Antrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
-
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass ungewünschte Spaltbereiche in der Leitanordnung des Antriebs, die auf geometrische Toleranzen der Leitanordnung zurückgehen, durch das Einbringen einer Ausgleichsmasse in den Übergang zweier aneinander angrenzender Leitabschnitte der Leitanordnung ausgeglichen, insbesondere gefüllt werden.
-
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass zum Ausgleich geometrischer Toleranzen der Leitanordnung mindestens ein Übergang, der durch Grenzflächen aneinander angrenzender Leitabschnitte der Leitanordnung gebildet ist, zwischen seinen Grenzflächen mit einer magnetleitenden, die Spaltfreiheit des Übergangs herstellenden Ausgleichsmasse versehen ist. Eine solche Ausgleichsmasse, die vorzugsweise fließfähig ausgestaltet ist, erlaubt grundsätzlich ein selbsttätiges Füllen eventueller Spaltbereiche während des Fügens der aneinander angrenzenden, den Übergang bildenden Leitabschnitte. Durch die resultierende Spaltfreiheit wird ein hoher Wirkungsgrad des Antriebs selbst bei hohen auftretenden mechanischen Toleranzen gewährleistet.
-
Für die Erzeugung der Magnetleitung der Ausgleichsmasse sind verschiedene vorteilhafte Varianten denkbar. Bei dem bevorzugten Anspruch 2 sind beispielsweise in der Ausgleichsmasse magnetisch leitende Partikel verteilt. Es ist aber auch denkbar, dass ein Trägermaterial der Ausgleichsmasse selbst magnetleitend ausgestaltet ist.
-
Die besonders bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 3 bis 7 betreffen bevorzugte Varianten für die Auslegung der Ausgleichsmasse. Dabei betreffen die Ansprüche 3 und 4 Varianten, die auf einfache Weise eine selbsttätige Anpassung der Ausgleichsmasse an die geometrischen Gegebenheiten der Leitanordnung erlauben.
-
Bei den weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 8 und 9 ist der mit der Ausgleichsmasse versehene Übergang aus dem Rückflussblech und einem Pol gebildet. Dabei erstrecken sich das Rückflussblech einerseits und der Pol andererseits vorzugsweise in zueinander senkrechten Richtungen, was eine Spaltbildung bereits bei geringen geometrischen Toleranzen der Leitanordnung unterstützt. Insoweit ist dann Herstellung der Spaltfreiheit mittels der Ausgleichsmasse von besonderer Bedeutung.
-
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 13, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Montage eines obigen Antriebs als solches beansprucht.
-
Wesentlich für das vorschlagsgemäße Verfahren ist die grundsätzliche Überlegung, dass die Ausgleichsmasse sich während des Fügens der beiden Grenzflächen der betreffenden Leitabschnitte selbsttätig so verteilen kann, dass sie den gewünschten, spaltfreien Übergang zwischen den Grenzflächen herstellt. Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass mindestens eine Grenzfläche zweier im montierten Zustand aneinander angrenzender Leitabschnitte der Leitanordnung mit der Ausgleichsmasse versehen wird und dass anschließend die beiden Grenzflächen der Leitabschnitte gefügt werden und dabei die Ausgleichsmasse zum Ausgleich geometrischer Toleranzen der Leitanordnung einen spaltfreien Übergang zwischen den Grenzflächen herstellt.
-
Durch das vorschlagsgemäße, selbsttätige Herstellen des spaltfreien Übergangs zwischen den betreffenden Grenzflächen ergibt sich durch das vorschlagsgemäße Verfahren eine besonders kostengünstige Herstellung des vorschlagsgemäßen Antriebs.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
-
1 einen vorschlagsgemäßen Antrieb eines vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses in einer ganz schematischen Darstellung,
-
2 den Antrieb gemäß 1 ohne Gehäuse und
-
3 den Antrieb gemäß 2 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie III-III.
-
Der vorschlagsgemäße elektrische rotatorische Antrieb
1 eines Kraftfahrzeugschlosses
2 dient der motorischen Verstellung des Funktionszustands einer Schlossmechanik
3 des Kraftfahrzeugschlosses. Hierfür arbeitet der Antrieb
1 nach Art eines Schrittmotors auf ein Stellelement
4, das vorzugsweise als Steuerwelle ausgestaltet ist. Die grundsätzliche Funktionsweise des Kraftfahrzeugschlosses
2 wird weiter unten erläutert. Im Übrigen, insbesondere hinsichtlich des Zusammenwirkens des Antriebs
1 mit dem Kraftfahrzeugschloss
2 über die Steuerwelle
4, darf auf die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2012 003 698 A1 verwiesen werden, die auf die Anmelderin zurückgeht und deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht wird.
-
Der Antrieb 1 weist einen Rotor 5 und einen Ständer 6 auf, wobei der Ständer 6 wiederum eine Spulenanordnung 7 mit mindestens einer Spule, hier mit den Spulen 8–11, aufweist.
-
Der Antrieb 1, hier und vorzugsweise der Ständer 6 des Antriebs 1, weist zum Leiten des von der Spulenanordnung 7 erzeugten Magnetfelds eine Leitanordnung 12 aus magnetisch leitenden Material auf. Die Leitanordnung 12 dient hier dem Leiten des magnetischen Flusses über eine Permanentmagnetanordnung 13 des Rotors 5, so dass sich in an sich üblicher Weise ein Antriebsmoment einstellt.
-
Die Leitanordnung 13 besteht aus einer Reihe separater, aneinander angrenzender Leitabschnitte 14–16, deren Grenzflächen 17–20 entsprechende Übergänge 21, 22 zwischen den Leitabschnitten 14–16 bilden. Dabei kommt es darauf an, dass die Übergänge 21, 22 spaltfrei sind, so dass magnetische Streuverluste weitgehend vermieden werden.
-
Wesentlich ist nun, dass zum Ausgleich geometrischer Toleranzen der Leitanordnung 12 mindestens ein Übergang 21, 22 zwischen seinen Grenzflächen 17–20 mit einer magnetleitenden, die Spaltfreiheit des Übergangs 21, 22 herstellenden Ausgleichsmasse 23, 24 versehen ist. Dies ergibt sich am besten durch eine Zusammenschau der 2 und 3. Hier zeigt sich, dass durch die Ausgleichsmasse 23, 24 geometrische Toleranzen in den Grenzflächen 17–20 ohne weiteres ausgeglichen werden können.
-
Die obigen geometrischen Toleranzen in den Grenzflächen 17–20 können beispielsweise auf eine Unebenheit des Rückflussblechs 27 zurückgehen. Ein anderer Grund für solche Toleranzen kann eine Grübchenbildung in den Grenzflächen 17, 18 der Pole 25, 26 sein, die beispielweise auftritt, wenn die Pole 25, 26 aus einem Strangmaterial durch Abscheren hergestellt werden. Weiter können sich Toleranzen durch Abweichungen in der Lage der einzelnen Leitabschnitte 14–16 zueinander ergeben. All diese Toleranzen lassen sich nach der vorschlagsgemäßen Lösung mit der Ausgleichsmasse 23, 24 ausgleichen.
-
Für die Auslegung der Ausgleichsmasse 23, 24 sind zahlreiche vorteilhafte Varianten denkbar. Vorzugsweise weist die Ausgleichsmasse 23, 24 ein Trägermaterial auf, in dem magnetisch leitende Partikel, hier und vorzugsweise Eisenpartikel, verteilt sind. Hiermit lässt sich die für die vorschlagsgemäße Lösung notwendige Magnetleitung der Ausgleichsmasse 23, 24 auf einfache Weise erzeugen. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass das Trägermaterial der Ausgleichsmasse 23, 24 bereits magnetisch leitend ist.
-
In besonders bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei der Ausgleichsmasse 23, 24 um ein elastisches Material. Dabei kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass stets ein gewisser Kraftschluss zwischen den Leitabschnitten 14–16 herrscht, der auf die Elastizität der Ausgleichsmasse 23, 24 zurückgeht.
-
Weiter vorzugsweise ist es so, dass die Ausgleichsmasse 23, 24 ein fließfähiges Material ist, insbesondere kann es sich bei der Ausgleichsmasse 23, 24 um ein pastenartiges Material handeln. Damit lässt sich die Ausgleichsmasse 23, 24 auf einfache Weise auf den betreffenden Grenzflächen 17–20 verteilen.
-
Grundsätzlich kann die Ausgleichsmasse 23, 24 auch im betriebsbereiten Zustand des Antriebs 1 von pastenförmiger Konstitution sein. Hier und vorzugsweise ist es allerdings so, dass die Ausgleichsmasse 23, 24 ein aushärtbares Material ist, die weiter vorzugsweise in betriebsbereitem Zustand des Antriebs 1 ausgehärtet ist. Dabei kann die Ausgleichsmasse 23, 24 auch im ausgehärteten Zustand noch eine gewisse Elastizität und/oder Fließfähigkeit aufweisen. Das Aushärten wird im Zusammenhang mit dem vorschlagsgemäßen Verfahren noch erläutert.
-
In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei der Ausgleichsmasse 23, 24 um ein Klebstoffmaterial, das eine stoffschlüssige Verbindung mit zumindest einer der Grenzflächen 17, 20 eingeht. Dabei kann die Ausgleichsmasse 23, 24 der Befestigung der aneinander angrenzenden Leitabschnitte 14–16 bereitstellen. Im Einzelnen ist es hier so, dass die Ausgleichsmasse 23, 24 eine mechanische, stoffschlüssige Verbindung zwischen den aneinander angrenzenden Leitabschnitten 14–16 bereitstellt.
-
Zusätzlich zu der obigen, stoffschlüssigen Verbindung über die Ausgleichsmasse 23, 24 können kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindungen zwischen den Leitabschnitten 14–16 vorgesehen sein. Bei diesen Verbindungen kann es sich um Clipse, Nieten o. dgl. handeln.
-
Eine besonders einfache Applikation der Ausgleichsmasse 23, 24 auf die Grenzflächen 17–20 ergibt sich in einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch, dass die Ausgleichsmasse 23, 24 nach Art eines Klebestreifens ausgestaltet ist. Die Ausgleichsmasse 23, 24 kann dabei handhabungstechnisch einfach von einer Rolle abgerollt werden.
-
Die Basis für die Ausgleichsmasse 23, 24 bildet vorzugsweise ein Epoxidharz mit einer Viskosität im nicht ausgehärteten Zustand zwischen 20.000 mPas und 40.000 mPas, vorzugsweise von 30.000 mPas. Bei dem Füllstoff für die Ausgleichsmasse 23, 24 handelt es sich in besonders bevorzugter Ausgestaltung um Eisenpulver, um die oben angesprochene magnetische Leitfähigkeit zu erzeugen.
-
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt die Ausgleichsmasse 23, 24 eine durchgehende Trennlage zwischen den einander jeweils zugewandten Grenzflächen 17–20 bereit. Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass die jeweils einander zugewandten Grenzflächen 17–20 zumindest abschnittsweise in Kontakt miteinander stehen, so dass die Ausgleichsmasse 23, 24 lediglich bereichsweise mit den jeweiligen Grenzflächen 17, 20 in Eingriff steht.
-
Vorzugsweise ist der Antrieb 1 mit Polen 25, 26 sowie mit einem Rückflussblech 27 ausgestattet, die jeweils einen Leitabschnitt 14–16 der Leitanordnung 12 bilden. Dabei ist es so, dass das Rückflussblech 27 dem Leiten des durch den mindestens einen Pol 25, 26 verlaufenden Magnetfelds dient. Der mit der Ausgleichsmasse 23, 24 versehene Übergang 21, 22 ist entsprechend aus dem Rückflussblech 27 und den jeweiligen Polen 25, 26 gebildet. Dabei darf darauf hingewiesen werden, dass der Antrieb 1 zwei weitere Pole 28, 29 sowie ein weiteres Rückblech 30 aufweist, die in entsprechender Weise zusammenwirken.
-
Hier und vorzugsweise ist es so, dass die Leitanordnung 12 ein obiges Rückflussblech 27 zum Leiten des durch zwei Pole 25, 26 verlaufenden Magnetfelds aufweist, wobei ein erster mit der Ausgleichsmasse 23, 24 versehener Übergang 21 aus dem Rückflussblech 27 und einem Pol 25 und ein zweiter mit der Ausgleichsmasse versehener Übergang 22 aus dem Rückflussblech 27 und dem anderen Pol 26 gebildet ist.
-
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Leitanordnung 12 mindestens einen der Spulenanordnung 7 zugeordneten Pol 25, 26 zum Leiten des von der Spulenanordnung 7 erzeugten Magnetfelds aufweist, wobei ein mit der Ausgleichsmasse 23, 24 versehener, hier nicht dargestellter Übergang aus zwei Polabschnitten des Pols gebildet ist. Beispielsweise könnte es vorgesehen sein, dass sich der Pol aus einem halsartigen Abschnitt und einem Polschuh, der sich an den halsartigen Abschnitt anschließt, zusammensetzt. In einem solchen Fall kann die vorschlagsgemäß Ausgleichsmasse 23, 24 zwischen den halsartigen Abschnitt und den Polschuh appliziert sein. Hier kann die Ausgleichsmasse 23, 24 in besonders vorteilhafter Weise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem halsartigen Abschnitt und dem Polschuh bilden.
-
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Spulenanordnung 7 mindestens einen Spulenträger 31–34 für die mindestens eine Spule 8–11 aufweist, wobei der Spulenträger 31–34 von einem Pol 25, 26, 28, 29 durchdrungen ist. Interessant dabei ist die in 3 dargestellte Tatsache, dass sich der Spulenträger 31–34 auf der Ausgleichsmasse 23, 24 abstützt. Vorliegend bedeutet dies, dass sich ein Kraftschluss zwischen dem Spulenträger 31, 32 und dem Rückflussblech 27 ergibt. Insoweit kommt der Ausgleichsmasse 23, 24 eine Doppelfunktion zu, nämlich einerseits die Funktion der Herstellung der obigen Spaltfreiheit und andererseits die Funktion der Abstützung der Spulenträger 31–34.
-
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Antrieb 1 um einen Antriebsmotor nach Art eines Axialflussmotors. Dies bedeutet, dass das Arbeitsfeld, das mit der Permanentmagnetanordnung 13 zusammenwirkt, im Wesentlichen axial ausgerichtet ist. Alternativ kann es sich aber auch um einen Antriebsmotor nach Art eines Radialflussmotors handeln, bei dem das entsprechende Arbeitsfeld radial ausgerichtet ist.
-
Bei der Ausgestaltung des Antriebs 1 nach Art eines Axialflussmotors sind die Pole 25, 26, 28, 29 jeweils parallel zu der geometrischen Rotorachse 5a ausgerichtet. Hier und vorzugsweise ist es zusätzlich so, dass auch die Spulen 8–11 entsprechend parallel zu der geometrischen Rotorachse 5a ausgerichtet sind.
-
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Kraftfahrzeugschloss 2 mit einem vorschlagsgemäßen Antrieb 1 als solches beansprucht. Wie oben erläutert, ist dem Kraftfahrzeugschloss 1 ein Stellelement 4 zugeordnet, das mittels des Antriebs 1 motorisch verstellbar ist.
-
Wie schon angedeutet, dient der Antrieb 1 der Einstellung verschiedener Funktionszustände des Kraftfahrzeugschlosses 2. Hierfür weist das Kraftfahrzeugschloss 2 die schon angesprochene Schlossmechanik 3 auf, die in unterschiedliche Funktionszustände wie „verriegelt”, „entriegelt”, „diebstahlgesichert”, „verriegelt-kindergesichert” und „entriegelt-kindergesichert” bringbar ist. In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, dass die Schlossmechanik 3 mittels des Antriebs 1 in jede beliebige Auswahl der obigen Funktionszustände bringbar ist. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Schlossmechanik 3 mittels des Antriebs 1 nur in die Funktionszustände „verriegelt” und „entriegelt” bringbar ist. Denkbar ist weiter, dass zusätzlich zu den beiden letztgenannten Funktionszuständen der Funktionszustand „diebstahlgesichert” mittels des Antriebs 1 einstellbar ist.
-
Hier und vorzugsweise ist das Stellelement
4, insbesondere die Steuerwelle, mittels des Antriebs
1 in mindestens zwei Steuerstellungen bringbar, um die obigen Funktionszustände der Schlossmechanik
3 einzustellen. Insoweit darf wiederum durch Bezug auf die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2012 003 698 A1 verwiesen werden.
-
Alternativ zu der Einstellung von Funktionszuständen der Schlossmechanik 3 kann es vorgesehen sein, dass der Antrieb 1 dem motorischen Öffnen des Kraftfahrzeugschlosses dient. Bei einem Kraftfahrzeugschloss, das in üblicher Weise mit den Schließelementen Schlossfalle und Sperrklinke ausgestattet ist, kann der Antrieb 1 dem Ausheben der Sperrklinke dienen.
-
Ferner kann es vorteilhaft sein, dass der Antrieb 1 im Rahmen der Zuziehhilfe eines Kraftfahrzeugschlosses Anwendung findet. Eine solche Zuziehhilfe überführt die Schlossfalle eines Kraftfahrzeugschlosses 2 von einer Vorschließstellung in eine Hauptschließstellung, um die dem Kraftfahrzeugschloss 2 zugeordnete Kraftfahrzeugtür oder -klappe von einer entsprechenden Vorschließstellung in eine entsprechende Hauptschließstellung zu verstellen. Andere Anwendungsmöglichkeiten für den vorschlagsgemäßen Antrieb 1 innerhalb des Kraftfahrzeugschlosses 2 sind denkbar.
-
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Montage eines vorschlagsgemäßen Antriebs 1 beansprucht.
-
Wesentlich nach dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist, dass mindestens eine Grenzfläche 17–20 zweier im montierten Zustand aneinander angrenzender Leitabschnitte 14–16 der Leitanordnung 12 mit der Ausgleichsmasse 23, 24 versehen wird, wobei anschließend die beiden Grenzflächen 17–20 der Leitabschnitte 14–16 gefügt werden. Der Begriff „Fügen” ist so zu verstehen, dass die einander zugewandten Grenzflächen 17–20 der jeweiligen Leitabschnitte 14–16 aufeinander zubewegt werden. Während des Fügens kommt es zu einer Verteilung der hier und vorzugsweise fließfähigen Ausgleichsmasse 23, 24 und im Ergebnis zu einer Herstellung eines spaltfreien Übergangs 21, 22 zwischen den Grenzflächen 17–20 zum vorschlagsgemäßen Ausgleich geometrischer Toleranzen der Leitanordnung 12.
-
In besonders bevorzugter Ausgestaltung schließt sich dem Fügen der betreffenden Grenzflächen 17–20 ein Aushärteschritt an, in dem die Ausgleichsmasse 23, 24 entsprechend aushärtet. Der Aushärteschritt erfolgt vorzugsweise unter Wärmeeinwirkung, die in einer bevorzugten Variante von einer von dem Antrieb 1 separaten Heizanordnung bewerkstelligt wird. Hier ist die Heizanordnung Bestandteil eines Montagesystems für den Antrieb 1. Alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, dass die Wärmeeinwirkung durch ein Bestromen der Spulenanordnung 7 und die dadurch erzeugte Verlustleistung des Antriebs 1 erzeugt wird. In diesem Fall kann auf eine separate Heizanordnung verzichtet werden.
-
Im Übrigen darf zur Erläuterung des vorschlagsgemäßen Verfahrens auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Antrieb 1 verwiesen werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2015/025033 A1 [0003]
- DE 102012003698 A1 [0018, 0041]
