DE102020100405A1

DE102020100405A1 - Intelligente verriegelungsanordnung mit aktuator-modul

Info

Publication number: DE102020100405A1
Application number: DE102020100405.2A
Authority: DE
Inventors: Francesco CUMBO
Original assignee: Magna Closures Inc
Current assignee: Magna Closures Inc
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-07-16
Also published as: CN111425079A; US20200224464A1

Abstract

Verschluss-Verriegelungsanordnung, umfassend ein Verriegelungsmodul mit einem Mechanismus, der in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand betreibbar ist, ein Aktuator-Modul mit einem Kraft-Aktuator zum Verschieben des Mechanismus von seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand und eine Steuereinheit zum Steuern der Betätigung des Kraft-Aktuators und eine Befestigungsanordnung zum Befestigen des Aktuator-Moduls an dem Verriegelungsmodul.

Description

FELD
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf kraftbetätigte Verschluss-Verriegelungsanordnungen, wie sie in Verschlusssystemen zur lösbaren Verriegelung eines Verschlusspaneels an einem Karosserieteil eines Kraftahrzeugs verwendet werden. Insbesondere richtet sich die vorliegende Offenbarung auf eine Verschluss-Verriegelungsanordnung mit einem standardisierten Aktuator-Modul, das an einer Anzahl verschiedener Verriegelungsmodule angebracht werden kann und so ausgebildet ist, dass es eine ECU/Aktuator-Anordnung und eine ECU-Abdeckung umfasst.
HINTERGRUND
Die kontinuierliche Zunahme der Technologie, die durch die Nachfrage der Verbraucher nach fortschrittlichen Komfort- und Bequemlichkeitsmerkmalen angetrieben wird, hat dazu geführt, dass mehr Elektronik in moderne Kraftahrzeuge integriert wird. Zu diesem Zweck werden heute elektronische Steuerungen und elektronisch gesteuerte Geräte zur Steuerung einer Anzahl von Funktionen im Fahrzeug eingesetzt. Beispielsweise sind viele moderne Fahrzeuge heute mit einem passiven (d.h. „schlüssellosen“) Zugangssystem ausgestattet, das das Ver- und Entriegeln sowie das Lösen von Verschlusspaneelen (d.h. Türen, Heckklappen, Hubtüren, Deckeln usw.) ohne die Verwendung eines herkömmlichen schlüsselartigen Zugangssystems ermöglicht. In dieser Hinsicht sind einige beliebte Funktionen, die jetzt mit solchen passiven Zugangssystemen zur Verfügung stehen, wie z.B. angetriebene Ver-/Entriegelung, angetriebener Anzug und angetriebenes Lösen. So werden „angetriebene“ Funktionen durch eine Verschluss-Verriegelungsanordnung bereitgestellt, die an dem Verschlusspaneel montiert ist und die mit einem Verriegelungsmodul mit einem Ratschen-/Klinkenmechanismus ausgestattet ist, der selektiv durch die Betätigung mindestens eines elektrischen Stellglieds betätigt wird. Eine Verriegelungssteuereinheit ist elektronisch mit dem elektrischen Stellglied verbunden, um die Betätigung des elektrischen Stellglieds zu steuern.
Die Bewegung des Verschlusspaneels aus einer offenen Position in eine geschlossene Position führt dazu, dass ein (an einem Strukturteil des Fahrzeugs befestigter) Schließer in die Ratsche eingreift und diese zwangsweise dreht, entgegen einer Vorspannkraft, die normalerweise über ein Ratschen-Spannelement auf die Ratsche ausgeübt wird, aus einer Schließer-Freigabeposition in eine Schließer-Fangposition. Sobald sich die Ratsche in ihrer Schließer-Fangposition befindet, bewegt sich die Klinke aufgrund des Drängens eines Klinken-Spannelements in eine Ratschen-Halteposition, in der die Klinke mechanisch eingreift und die Ratsche in ihrer Schließer-Fangposition hält, wodurch der Verriegelungsmechanismus verriegelt und das Verschlusspaneel in seiner geschlossenen Position gehalten wird. Ein Verriegelungs-Freigabemechanismus ist üblicherweise mit dem Verriegelungsmodul verbunden, um eine Bewegung der Klinke aus ihrer Ratschen-Halteposition in eine Ratschen-Freigabeposition zu bewirken, in der die Klinke von der Ratsche gelöst wird. Danach treibt das Ratschen-Spannelement die Ratsche in die Schließer-Freigabeposition zurück, wodurch der Verriegelungsmechanismus freigegeben wird und die Bewegung des Verschlusspaneels in sine offene Position ermöglicht wird.
Bei Verschluss-Verriegelungsanordnungen, die eine Kraftfreigabeeinrichtung bieten, ist der elektrische „Kraftfreigabe-Aktuator“ normalerweise so ausgebildet, dass er den Verriegelungs-Freigabemechanismus zum Lösen des Verriegelungsmechanismus betätigt. Der elektrische Kraftfreigabe-Aktuator ist Teil des Verriegelungsmoduls und wird über die Verriegelungs-Steuereinheit als Reaktion auf ein Freigabesignal des passiven Zugangssystems (d.h. über einen Schlüsselanhänger oder einen am Griff montierten Schalter) gesteuert. In vielen Fällen ist die Verriegelungs-Steuereinheit Teil eines Moduls der elektronischen Steuereinheit (ECU). Konventionell wurde das ECU-Modul entfernt von der Verschluss-Verriegelungsanordnung platziert und ist über einen Kabelbaum elektrisch mit dem elektrischen Kraftfreigabe-Aktuator verbunden. In jüngerer Zeit wurden Verschluss-Verriegelungsanordnungen entwickelt, bei denen das ECU-Modul direkt auf dem Verriegelungsmodul montiert ist, um eine integrierte Konfiguration zu ermöglichen, die den Verzicht auf den Kabelbaum ermöglicht.
Typischerweise umfasst das ECU-Modul mindestens eine Leiterplatte, z.B. eine gedruckte Schaltung (PCB), die so ausgebildet ist, dass sie den Kraft-Aktuator auf der Grundlage der Steuerschaltungen und der elektrischen Komponenten auf der Leiterplatte mit elektrischer Energie versorgt und dessen Betrieb steuert. Darüber hinaus kann das ECU-Modul Backup-Stromversorgungsgeräte (d.h. Kondensatoren, Superkondensatoren, Backup-Batterien usw.) enthalten, die ebenfalls auf der Leiterplatte montiert sind und bei einem Stromausfall der Fahrzeugbatterie elektrische Energie liefern. Diese Notstromvorrichtungen sind in Bezug auf Masse und Größe viel größer als die anderen auf der Leiterplatte montierten elektrischen Komponenten. Da die Leiterplatte(n), die elektrischen Komponenten und die Notstromvorrichtungen empfindlich auf Umweltschäden reagieren, umfasst das ECU-Modul normalerweise eine schützende, flüssigkeitsdichte Gehäuseanordnung, um das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit zu verhindern.
Ein weiteres Problem bei konventionellen ECU-Modulen, insbesondere bei solchen, die an einem beweglichen Verschlusspaneel montiert sind, ist, dass die elektrischen Komponenten und die Notstromversorgung hohen Verzögerungskräften ausgesetzt sind, wenn das Verschlusspaneel seine Endposition (d.h. die offene und vollständig geschlossene Position) erreicht. Diese Verzögerungskräfte können erheblich sein und möglicherweise dazu führen, dass die elektrischen Komponenten und/oder die Notstromvorrichtungen durchgeschüttelt werden und schließlich die Leiterplatte beschädigen oder sich von ihr lösen. Dementsprechend ist die Gehäuseanordnung auch so ausgelegt, dass sie diese Verzögerungskräfte absorbiert oder anderweitig dämpft.
Während Verschluss-Verriegelungsanordnungen mit einer integrierten Konfiguration für das Verriegelungsmodul und das ECU-Modul Größen- und Verpackungsvorteile bieten, erhöht die Notwendigkeit, ein spezifisches oder „dediziertes“ ECU-Modul zu entwickeln, das für die Verbindung mit jedem Verriegelungsmodul ausgebildet ist, die Komplexität und die Kosten. Zu diesem Zweck wäre es wünschenswert, ein standardisiertes oder „eigenständiges“ ECU-Modul zu entwickeln, das eine Gehäuseanordnung hat, die an verschiedene Verriegelungsmodule angeschlossen werden kann, um austauschbare Konfigurationen zu ermöglichen. Zusätzlich zu den logistischen Vorteilen eines standardisierten ECU-Moduls, das mit verschiedenen Verriegelungsmodulen oder verschiedenen Versionen desselben Verriegelungsmoduls verwendet werden kann, könnte das ECU-Modul unabhängig vom Verriegelungsmodul getestet, kalibriert und/oder von Programmfehlern bereinigt werden.
In Anbetracht dessen besteht ein anerkannter Bedarf an der Entwicklung eines eigenständigen ECU-Moduls, das so ausgebildet ist, dass es die elektrischen Komponenten und Notstromvorrichtungen vor Schäden durch die Einwirkung von Umweltelementen und hohen Verzögerungskräften schützt, das kostengünstig zu entwickeln und herzustellen ist und das leicht an eine Anzahl verschiedener Verriegelungsmodule angepasst werden kann. Außerdem, während die derzeitigen kraftbetriebenen Verschluss-Verriegelungsanordnungen ausreichend sind, um alle gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen und die gewünschten Erwartungen der Verbraucher an mehr Komfort und Bequemlichkeit zu erfüllen, besteht ein Bedarf, der auf die Weiterentwicklung der Technologie und die Bereitstellung alternativer kraftbetriebener Verschluss-Verriegelungsanordnungen gerichtet ist, die zumindest einige der bekannten Mängel, die mit konventionellen Anordnungen verbunden sind, ansprechen und überwinden.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Aspekt bietet diese Offenbarung eine Verschluss-Verriegelungsanordnung, die ein Verriegelungsmodul und ein Aktuator-Modul umfasst, die so ausgebildet sind, dass sie mit dem Verriegelungsmodul montiert und daran befestigt werden können.
In einem verwandten Aspekt ist das Aktuator-Modul ein eigenständiges, standardisiertes Gerät, das so ausgebildet ist, dass es direkt an einer Anzahl von verschiedenen Verriegelungsmodulen befestigt werden kann.
In einem anderen Aspekt umfasst das Aktuator-Modul einen Kraft-Aktuator, der zur Betätigung eines mit dem Verriegelungsmodul verbundenen Mechanismus betrieben werden kann, um eine „angetriebene“ Funktion bereitzustellen, sowie eine ECU, die die Betätigung des Kraft-Aktuators steuert.
In Übereinstimmung mit diesen und anderen Aspekten umfasst die Verschluss-Verriegelungsanordnung der vorliegenden Offenbarung ein Verriegelungsmodul mit einem Mechanismus, der in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand betrieben werden kann, ein Aktuator-Modul mit einem Kraft-Aktuator zum Verschieben des Mechanismus von seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand und einer Steuereinheit zum Steuern der Betätigung des Kraft-Aktuators und eine Befestigungsanordnung zum Befestigen des Aktuator-Moduls an dem Verriegelungsmodul.
In einem verwandten Aspekt umfasst das Aktuator-Modul eine Gehäuseplatte mit einer ersten Seite, die dem Verriegelungsmodul zugewandt ist, und einer gegenüberliegenden zweiten Seite und mit einer Öffnung, die sich von der ersten Seite zur gegenüberliegenden zweiten Seite erstreckt, und der Kraft-Aktuator umfasst einen Elektromotor, der auf der gegenüberliegenden zweiten Seite vorgesehen ist, wobei der Elektromotor eine Motorwelle aufweist, die sich durch die Öffnung erstreckt.
Das Aktuator-Modul, das mit der Verschluss-Verriegelungsanordnung der vorliegenden Offenbarung verbunden ist, umfasst eine ECU/Aktuator-Anordnung und eine ECU-Abdeckung. Die ECU/AktuatorAnordnung umfasst eine Gehäuseplatte, und die Steuereinheit ist auf der Gehäuseplatte montiert und zumindest teilweise überspritzt. Die Steuereinheit umfasst eine Leiterplatte (PCB), die mindestens eines von einem elektrischen Verbinder und einer Notstromvorrichtung aufweist, und die Steuereinheit und der Kraft-Aktuator sind Teil einer gemeinsamen Anordnung. Der Kraft-Aktuator umfasst eine an der Gehäuseplatte befestigte Trägerplatte, einen an der Trägerplatte befestigten Elektromotor, der ein Antriebsritzel antreibt, ein drehbar an der Trägerplatte montiertes und mit dem Antriebsritzel kämmendes Antriebszahnrad sowie einen an der Trägerplatte befestigten Zahnrad-Anschlagdämpfer. Das Antriebszahnrad umfasst eine Betätigungseinrichtung, die operativ mit dem Mechanismus innerhalb des Verriegelungsmoduls verbunden ist, so dass die Drehung des Antriebszahnrads von der ersten Position in eine zweite Position durch die Erregung des Elektromotors zu einer Verschiebung des Mechanismus von seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand führt.
In Übereinstimmung mit diesen und anderen Aspekten ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Aktuator-Moduls gerichtet, das einen Kraft-Aktuator zum Verschieben von Zuständen eines Verriegelungsmoduls mit einem Mechanismus umfasst, der in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand betreibbar ist, wobei der Kraft-Aktuator eine Trägerplatte, einen Elektromotor, der an der Trägerplatte befestigt werden kann, und eine Motorwelle aufweist, die ein Antriebsritzel antreibt, und ein Antriebszahnrad umfasst, das drehbar an der Trägerplatte montiert ist und mit dem Antriebsritzel in Eingriff steht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Umspritzen der Trägerplatte zu einer Gehäuseplatte, die eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, Ausbilden einer Öffnung in der Gehäuseplatte zur Aufnahme der Motorwelle, die sich von der ersten Seite zur zweiten Seite erstreckt, Abdichten der Öffnung, Befestigen des Elektromotors an der Trägerplatte auf der ersten Seite der Gehäuseplatte, Positionieren einer Steuereinheit zur Steuerung der Betätigung des Kraft-Aktuators auf der ersten Seite der Gehäuseplatte, und Verbinden der Steuereinheit mit dem Elektromotor.
In Übereinstimmung mit diesen und anderen Aspekten umfasst das Aktuator-Modul der vorliegenden Offenbarung eine ECU/Aktuator-Anordnung, eine ECU-Abdeckung und eine Befestigungsanordnung zur Befestigung der ECU-Abdeckung an der ECU/Aktuator-Anordnung und zur Befestigung des Aktuator-Moduls an dem Verriegelungsmodul. Die ECU/Aktuator-Anordnung ist im Allgemeinen so ausgebildet, dass sie eine Gehäuseplatte und eine Steuereinheit umfasst, die auf der Gehäuseplatte montiert und zumindest teilweise überspritzt ist. Die Steuereinheit ist in der Regel so ausgebildet, dass sie eine Leiterplatte mit elektrischen Kontakten und mindestens einer darauf montierten Reservestromquelle sowie einen Kraft-Aktuator umfasst. Der Kraft-Aktuator umfasst eine Trägerplatte, die an der Gehäuseplatte befestigt werden kann, einen Elektromotor, der an der Trägerplatte befestigt ist und eine Motorwelle aufweist, die ein Antriebsritzel antreibt, ein Antriebszahnrad, das drehbar an der Trägerplatte montiert ist und in ständigem Eingriff mit dem Antriebsritzel steht, ein Betätigungselement, das sich vom Antriebszahnrad erstreckt und so ausgebildet ist, dass es mit einem Verriegelungsmechanismus des Verriegelungsmoduls zusammenwirkt, und einen Zahnrad-Anschlagdämpfer, der an der Trägerplatte montiert ist. Die Drehachse der Motorwelle ist im Allgemeinen parallel zu einem schwenkbaren Element des Verriegelungsmechanismus ausgerichtet.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt ist eine Verschluss-Verriegelungsanordnung vorgesehen, die ein Verriegelungsmodul mit einem Mechanismus, der in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand betreibbar ist, und ein Aktuator-Modul mit einer Gehäuseplatte, die eine erste, dem Verriegelungsmodul zugewandte Seite und eine gegenüberliegende zweite Seite sowie eine Öffnung aufweist, die sich von der ersten Seite bis zur gegenüberliegenden zweiten Seite erstreckt, einen Kraft-Aktuator, der auf der gegenüberliegenden zweiten Seite vorgesehen ist und eine Motorwelle aufweist, die sich durch die Öffnung erstreckt, den Kraft-Aktuator zum Verschieben des Mechanismus aus seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand und eine Steuereinheit aufweist, die auf der gegenüberliegenden zweiten Seite zur Steuerung der Betätigung des Kraft-Aktuators vorgesehen ist.
Diese und andere Aspekte und Anwendungsbereiche werden aus der hier gegebenen Beschreibung ersichtlich.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter, nicht einschränkender Ausführungsformen und nicht aller möglichen oder erwarteten Implementierungen davon und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.

1 ist eine isometrische Ansicht eines Kraftahrzeugs, das mit einem Verschlusssystem einschließlich einer an einer Fahrzeugtür montierten Verschlussverriegelung ausgestattet ist,
2 ist eine isometrische Ansicht einer Verschluss-Verriegelungsanordnung, die für die Verwendung in dem in 1 gezeigten Verschlusssystem angepasst ist und die so ausgebildet ist, dass sie ein Verriegelungsmodul und ein Aktuator-Modul umfasst, die so aufgebaut sind, dass sie die erfinderischen Konzepte der vorliegenden Offenbarung verkörpern,
3 ist eine Draufsicht auf die in 2 gezeigte Verschluss-Verriegelungsanordnung,
4 ist eine Draufsicht auf die in 2 gezeigte Verschluss-Verriegelungsanordnung,
5 ist eine Seitenansicht der in 2 gezeigten Verschluss-Verriegelungsanordnung,
6 ist eine schematische Darstellung der in den 2-5 gezeigten Verschluss-Verriegelungsanordnung, die verschiedene Komponenten des Verriegelungsmoduls und des Aktuator-Moduls veranschaulicht,
7A bis 7D zeigen ein nicht einschränkendes Beispiel für die Verkörperung des Verriegelungsmoduls,
8 und 9 sind isometrische Ansichten des Aktuator-Moduls, das gemäß einer ersten Verkörperung der vorliegenden Offenbarung aufgebaut wurde und eine ECU-Abdeckung und eine ECU/Aktuator-Anordnung umfasst,
10 und 11 sind isometrische Ansichten der ECU/Aktuator-Anordnung, die mit dem in den 8 und 9 gezeigten Aktuator-Modul verbunden ist und eine Gehäuseplatte und eine auf der Gehäuseplatte überspritzte Steuereinheit umfasst,
12 und 13 sind isometrische Ansichten der Steuereinheit, die mit der in 10 und 11 gezeigten ECU/Aktuator-Anordnung verbunden ist und eine Leiterplatte (PCB), ein Paket von Superkondensatoren und einen Kraft-Aktuator umfasst,
14 und 15 sind isometrische Ansichten des mit der in 12 und 13 gezeigten Steuereinheit verbundenen Kraft-Aktuators, der eine Trägerplatte, einen an der Trägerplatte montierten Elektromotor, der ein Antriebsritzel antreibt, ein drehbar auf der Trägerplatte gelagertes und mit dem Antriebsritzel in Eingriff stehendes Antriebszahnrad und einen an der Trägerplatte montierten Dämpfungsanschlag umfasst,
16 veranschaulicht eine Schnittstelle und eine funktionelle Beziehung zwischen einer Betätigungseinrichtung am Antriebsrad und einer Löseeinrichtung an einer Klinke in Verbindung mit einem beispielhaften Ratschen-Verriegelungsmechanismus innerhalb des Verriegelungsmoduls,
17 und 18 zeigen ein Aktuator-Modul für die Verschluss-Verriegelungsanordnung, das jetzt gemäß einer zweiten Verkörperung der vorliegenden Offenbarung aufgebaut wurde und eine modifizierte ECU-Abdeckung und Dichtungsanordnung aufweist, um einen maximierten Glasführungskanal in der Fahrzeugtür unterzubringen,
19 zeigt ein Aktuator-Modul für die Verschluss-Verriegelungsanordnung, das jetzt gemäß einer dritten Verkörperung der vorliegenden Offenbarung aufgebaut wurde und eine modifizierte ECU-Abdeckung und eine modifizierte ECU/Aktuator-Anordnung aufweist, wobei die Leiterplatte und die zugehörigen Gehäusekomponenten überarbeitet wurden, um einen maximierten Glasführungskanal in der Fahrzeugtür unterzubringen,
20 illustriert ein Aktuator-Modul für die Verschluss-Verriegelungsanordnung, das jetzt gemäß einer vierten Verkörperung der vorliegenden Offenbarung aufgebaut wurde und eine modifizierte ECU-Abdeckung und ECU/Aktuator-Anordnung aufweist, wobei die Leiterplatte und die zugehörigen Gehäusekomponenten in Kombination mit einer Neuanordnung des Elektromotors und des Verbinders überarbeitet wurden, um einen maximalen Glasführungskanal innerhalb der Fahrzeugtür unterzubringen,
21 veranschaulicht ein Verfahren zur Montage des Aktuator-Moduls,
22 zeigt ein Verfahren zur Montage eines Aktuator-Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel,
23 ist eine isometrische Draufsicht auf das Aktuator-Modul, das nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut wurde,
24 ist eine untere isometrische Ansicht des Aktuator-Moduls aus 23, die zwei Betätigungsmerkmale auf einer ersten Seite der Gehäuseplatte des Aktuator-Moduls zeigt,
25 ist eine perspektivische Ansicht des Aktuator-Moduls von 23 von unten, die zwei Komponenten zeigt, die sich durch abgedichtete Öffnungen in der Gehäuseplatte des Aktuator-Moduls entsprechend einem Ausführungsbeispiel erstrecken,
26 ist eine isometrische Ansicht der Steuereinheit, die mit dem Aktuator-Modul von 23 verbunden ist und eine Leiterplatte (PCB), ein Paket von Superkondensatoren und ein Paar von Kraft-Aktuatoren gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst,
27 ist eine vergrößerte isometrische Ansicht der Steuereinheit von 26, die das Paar von Kraft-Aktuatoren, die jeweils mit einem Betätigungsmerkmal versehen sind, entsprechend einem Ausführungsbeispiel zeigt, und
28 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Aktuator-Moduls von 24 von unten, die eine gemeinsame Trägerplatte zeigt, die das Paar von Kraft-Aktuatoren entsprechend einem Ausführungsbeispiel trägt.

Entsprechende Referenznummern werden verwendet, um die entsprechenden Komponenten in den verschiedenen Ansichten, die mit den oben genannten Zeichnungen verbunden sind, zu kennzeichnen,
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsbeispiele werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird der Ausdruck „Verschluss-Verriegelungsanordnung“ verwendet, um allgemein, als illustratives Beispiel, jede kraftbetätigte Verriegelungsvorrichtung anzugeben, die für die Verwendung mit einem Fahrzeug-Verschlusspaneel geeignet ist, um eine „kraftbetätigte“ Funktion (d.h. Entriegelung, Sicherung, Ver-/Entriegelung usw.) zu gewährleisten. Darüber hinaus wird der Ausdruck „Verschlusspaneel“ verwendet, um jedes Element zu bezeichnen, das zwischen einer offenen und mindestens einer geschlossenen Stellung beweglich ist, d.h. einen Zugang zum Innenraum eines Kraftahrzeugs öffnet bzw. schließt, und umfasst daher ohne Einschränkung auch Kofferraumdeckel, Heckklappen, Hubtüren und Schiebedächer sowie Schiebe- oder Schwenkseitentüren eines Kraftahrzeugs, auf die in der folgenden Beschreibung lediglich als Beispiel ausdrücklich Bezug genommen wird.
Bezugnehmend zunächst auf 1 der Zeichnungen ist dargestellt, dass ein Kraftahrzeug 10 eine Fahrzeugkarosserie 12 umfasst, die eine Öffnung 14 zu einem inneren Fahrgastraum definiert. Ein Verschlusspaneel 16 ist schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie 12 angebracht, um zwischen einer offenen Position (abgebildet), einer teilweise geschlossenen Position und einer vollständig geschlossenen Position relativ zur Öffnung 14 bewegt werden zu können. Eine Verschluss-Verriegelungsanordnung 18 ist starr an dem Verschlusspaneel 16 angrenzend an einen Randabschnitt 16A davon befestigt und kann lösbar mit einem Schließer 20 in Eingriff gebracht werden, der fest an einem ausgesparten Randabschnitt 14A der Fahrzeugkarosserie 12 befestigt ist, der einen Teil der Öffnung 14 bildet. Wie im Detail erläutert wird, besteht die Verschluss-Verriegelungsanordnung 18 im Allgemeinen aus einem Verriegelungsmodul 22, einem Aktuator-Modul 24 und einer Befestigungsanordnung 26, die das Aktuator-Modul 24 mit dem Verriegelungsmodul 22 verbindet und eine abgedichtete Grenzfläche dazwischen bietet. Das Verriegelungsmodul umfasst einen Verriegelungsmechanismus 32 (6 und 7), der den Schließer 20 ergreift und das Verschlusspaneel 16 in einer seiner teilweise oder ganz geschlossenen Positionen lösbar hält. Ein äußerer Griff 21 und ein innerer Griff 23 sind für die Betätigung (d.h. mechanisch und/oder elektrisch) der Verschluss-Verriegelungsanordnung 18 vorgesehen, um den Schließer 20 freizugeben und die anschließende Bewegung des Verschlusspaneels 16 in ihre offene Stellung zu ermöglichen. Es ist ein optionaler Verriegelungsknopf 25 dargestellt, der eine visuelle Anzeige des verriegelten Zustands der Verschluss-Verriegelungsanordnung 18 bietet und der auch zur mechanischen Änderung des verriegelten Zustands der Verschluss-Verriegelungsanordnung 18 betätigt werden kann. Eine Dichtung 28 ist auf dem Randteil 14A der Öffnung 14 in der Fahrzeugkarosserie 12 montiert und so ausgelegt, dass sie beim Eingriff mit einer passenden Dichtungsfläche an dem Verschlusspaneel 16 elastisch zusammengedrückt wird, wenn das Verschlusspaneel 16 von der Verschluss-Verriegelungsanordnung 18 in seiner vollständig geschlossenen Position gehalten wird, so dass eine abgedichtete Grenzfläche dazwischen entsteht, die so ausgebildet ist, dass das Eindringen von Regen und Schmutz in den Fahrgastraum verhindert wird und gleichzeitig hörbare Windgeräusche minimiert werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und der funktionalen Verbindung mit dem Kraftahrzeug 10 wird das Verschlusspaneel im Folgenden als Tür 16 bezeichnet. Die 2 bis 5 zeigen verschiedene Ansichten der Verschluss-Verriegelungsanordnung 18 vor dem Einbau in die Tür 16 und zeigen die allgemeine Ausrichtung des Aktuator-Moduls 24 in Bezug auf das Verriegelungsmodul 22.
Unter Bezugnahme auf 6 veranschaulicht eine schematische Version der Verschluss-Verriegelungsanordnung 18 die allgemeine Ausrichtung des Verriegelungsmoduls 22, des Aktuator-Moduls 24 und der Befestigungsanordnung 26. Das Verriegelungsmodul 22 umfasst im Allgemeinen ein Verriegelungsgehäuse 30, in dem die Komponenten des Verriegelungsmechanismus 32 und des Entriegelungsmechanismus 33 untergebracht sind. Nur zur Veranschaulichung ist in den 7A-7D eine nicht einschränkende Version des Verriegelungsmechanismus 32 dargestellt, die im Allgemeinen eine Verriegelungsrahmenplatte 34, eine Ratsche 36 und eine Klinke 38 mit einer Eingriffsvorrichtung 40 vom Rollentyp als Beispiel und ohne Einschränkung umfasst, wie in der US-Offenbarung Nr. 2019/0242163, eingereicht unter der US-Anmeldenr. 16/268,603 am 16. Februar 2019, die sich im Besitz des Antragstellers befindet, offenbart ist und hier als Referenz vollständig aufgenommen wird. Die Ratsche 36 ist auf der Verriegelungs-Rahmenplatte 34 durch einen Ratschen-Schwenkzapfen 42 für die Bewegung zwischen einer gelösten oder „Schließer-Freigabeposition“ (7B), einer „weich schließenden“ oder „sekundären Schließer-Fang“-Position (7C) und einer „hart schließenden“ oder „primären Schließer-Fang“-Position (7A und 7D) gelagert. Die Ratsche 36 umfasst einen Schließer-Führungskanal 44, der in einer Schließer-Haltekammer 46 endet. Wie man sieht, umfasst die Verriegelungs-Rahmenplatte 34 einen Fischmaulschlitz 48, der so ausgerichtet ist, dass er die Bewegung des Schließers 20 relativ dazu bei der Bewegung der Tür 16 in ihre geschlossene Position zulässt. Die Ratsche 36 umfasst eine primäre Verriegelungsnut 50, eine sekundäre Verriegelungsnut 52 und eine äußere Umfangsrandfläche 54. Auch ist an der Ratsche 36 eine seitlich nach außen verlaufende, erhöhte Führungsfläche 56 gebildet. Der Pfeil 58 (7B und 7C) zeigt ein Ratschen-Spannelement an, das so angeordnet ist, dass es normalerweise die Ratsche 36 in Richtung ihrer Schließer-Freigabeposition vorspannt.
Die Klinke 38 ist um einen Klinken-Schwenkzapfen 62 schwenkbar an der Verriegelungs-Rahmenplatte 34 montiert und umfasst ein erstes Klinken-Schenkelsegment 64 und ein zweites Klinken-Schenkelsegment 66, die eine Klinken-Eingriffsfläche 68 definieren. Die Eingriffsvorrichtung 40 vom Rollentyp ist am zweiten Klinken-Schenkelsegment 66 der Klinke 38 befestigt und umfasst ein Paar gegenüberliegend angeordnete Seitenwände 70, die einen Käfig 72 definieren, und eine Rolle, dargestellt als Pendelkugellager 74, die vom Käfig 72 in ausgerichteten Rollenschlitzen 76 in den Seitenwänden 70 gehalten wird. Die Klinke 38 ist zwischen einer Ratschen-Löseposition (7B) und einer Ratschen-Halteposition (7A, 7C und 7D) schwenkbar. Die Klinke 38 wird normalerweise durch ein Klinken-Spannelement in Richtung ihrer Ratschen-Halteposition vorgespannt, was durch Pfeil 80 dargestellt ist (7B und 7C).
Wie in 7B dargestellt ist, wird die Klinke 38 in ihrer Ratschen-Freigabeposition gehalten, wenn sich die Ratsche 36 in ihrer Schließer-Freigabeposition befindet, und zwar durch den Eingriff der Kugel 74 mit der Klinken-Eingriffsfläche 68 an der Klinke 38 und mit der Randfläche 54 an der Ratsche 36, wodurch ein freigegebener Betriebszustand für den Verriegelungsmechanismus 32 hergestellt wird. Wie in 7C dargestellt ist, befindet sich die Kugel 74 in Eingriff mit der Klinken-Eingriffsfläche 68 an der Klinke 38 und mit der sekundären Verriegelungsnut 52 an der Ratsche 36, so dass die Klinke 38, die sich jetzt in ihrer Ratschen-Halteposition befindet, die Ratsche 36 in ihrer sekundären Schließer-Fangposition hält. In dieser Ausrichtung wird der Schließer 20 zwischen dem Ratschen-Führungskanal 46 und dem Fischmaulschlitz 48 in der Verriegelungsplatte 34 gehalten, um die Tür 16 in einer teilweise geschlossenen Position zu halten und einen sekundären Verriegelungszustand für den Verriegelungsmechanismus 32 herzustellen. Die 7A und 7D zeigen schließlich die Klinke 38, die sich in ihrer Ratschen-Halteposition befindet, wobei die Kugel 74 in Eingriff mit der Klinken-Eingriffsfläche 68 auf der Klinke 38 und mit der primären Verriegelungsnut 50 auf der Ratsche 36 steht, so dass die Klinke 38 die Ratsche 36 in ihrer primären Schließer-Fangposition hält, um die Tür 16 in ihrer vollständig geschlossenen Position zu halten und einen primären verriegelten Betriebszustand für den Verriegelungsmechanismus 32 herzustellen.
Der Verriegelungs-Freigabemechanismus 33 ist schematisch dargestellt und wird mit dem ersten Klinken-Schenkelsegment 64 der Klinke 38 verbunden. Der Verriegelungs-Freigabemechanismus 33 bewirkt eine Bewegung der Klinke 38 aus ihrer Ratschen-Halteposition in ihre Ratschen-Freigabeposition, wenn der Verriegelungsmechanismus 32 in seinen freigegebenen Betriebszustand versetzt werden soll. Ein innerer Verriegelungs-Lösemechanismus (siehe Kabel 80 in 3-5) verbindet den inneren Griff 23 mit dem Verriegelungs-Lösemechanismus 33, um das manuelle Lösen des Verriegelungsmechanismus 32 aus dem Innenraum des Fahrzeugs 10 zu ermöglichen. Ebenso verbindet ein äußerer Verriegelungs-Lösemechanismus (siehe Kabel 82 in 4-5) den Außengriff 21 mit dem Verriegelungs-Lösemechanismus 33, um die manuelle Freigabe des Verriegelungsmechanismus 32 von außerhalb des Fahrzeugs 10 zu ermöglichen.
Zusätzlich ist ein Kraftfreigabe-Aktuator, auch als Kraft-Aktuator 102 bezeichnet, der mit dem Aktuator-Modul 24 verbunden ist, in den 7A-7D schematisch mit dem Verriegelungs-Freigabemechanismus 33 verbunden. Es ist anzuerkennen, dass jede geeignete Anordnung von Stellantrieben hierin berücksichtigt wird, wie sie in der US-Offenbarung Nr. 2019/0136590, eingereicht unter der US-Anmeldenr. 16/182,790 am 7. November 2018, die sich im Besitz des Antragstellers befindet, die hierin durch Verweis in seiner Gesamtheit einbezogen ist, offengelegt wird. Die Betätigung des Kraftfreigabe-Aktuators 102 bewirkt, dass der Verriegelungs-Freigabemechanismus 33 die Klinke 38 aus ihrer Ratschen-Halteposition in ihre Ratschen-Freigabeposition bewegt. Wie im Einzelnen beschrieben, ist der Kraftfreigabe-Aktuator 102 eine elektromotorisch angetriebene Anordnung. Ein Ratschenschalthebel (nicht abgebildet) ist an der Ratsche 36 montiert und arbeitet mit einem Ratschenfreigabesensor (nicht abgebildet) zusammen, um ein „Tür offen“-Signal zu liefern, wenn sich die Ratsche 36 in ihrer Schließer-Freigabeposition befindet, und ein sekundärer Verriegelungssensor (nicht abgebildet), um ein „Tür offen“-Signal zu liefern, wenn sich die Ratsche 36 in ihrer sekundären Schließer-Fangposition befindet. Bekanntlich werden diese Sensorsignale von einem in das Aktuator-Modul 24 integrierten Verriegelungssteuerungssystem verwendet, um den Betrieb des Kraftfreigabe-Aktuators 102 zu steuern.
Unter Bezugnahme auf 6 ist dargestellt, dass das Aktuator-Modul 24 im Allgemeinen eine ECU/Aktuator-Anordnung 110 und eine ECU-Abdeckung 112 umfasst, die zusammen über die Befestigungsanordnung 26 am Verriegelungsgehäuse 30 des Verriegelungsmoduls 22 befestigt sind. Die ECU/Aktuator-Anordnung 110 umfasst im Allgemeinen eine Gehäuseplatte 114, einen Kraft-Aktuator 102 und eine Steuereinheit 116. Wie im Folgenden näher beschrieben wird, ist der Kraft-Aktuator 102 vor der Montage auf der Gehäuseplatte 114 vormontiert und umfasst im Allgemeinen ein Stützelement, auch als Trägerplatte 120 bezeichnet, einen Elektromotor 122, der auf der Trägerplatte 120 montiert ist und eine Motorwelle 194 hat, die ein Ritzel 124 antreibt, sowie ein Kraftfreigabe-Zahnrad, auch als Antriebsrad 126 bezeichnet, in ständigem Zahneingriff mit dem Ritzel 124 und mit einem Betätigungsmerkmal 128, wie z.B. einem hochstehenden Bolzen oder einem Nockenelement, das beispielsweise und ohne Beschränkung so ausgebildet ist, dass es in betriebsbereiter Kommunikation entweder direkt (im Eingriff) oder indirekt über ein Zwischenelement (betriebsbereit) mit dem Verriegelungs-Lösemechanismus 33 und einem Zahnrad-Anschlagdämpfer 130 interagiert (14-16), der auf der Trägerplatte 120 montiert ist.
In dieser nicht-beschränkenden Konfiguration interagiert der Kraft-Aktuator 102 mit dem Verriegelungsmodul 22, um eine „Kraftfreigabefunktion“ bereitzustellen, indem der Verriegelungs-Freigabemechanismus 33 betätigt wird, um die Klinke 38 aus ihrer Ratschen-Halteposition in ihre Ratschen-Freigabeposition zu bewegen. Der Kraft-Aktuator 102 könnte jedoch zusätzlich oder alternativ dazu so ausgebildet werden, dass er eine oder mehrere andere „angetriebene“ Funktionen des Verriegelungsmoduls 22 bereitstellt, wie z.B. Kraft-Anzug oder Kraft-Ver-/Entriegelung. Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der Kraft-Aktuator 102 mit dem Aktuator-Modul 24 statt mit dem Verriegelungsmodul 22 verbunden. Konventionell wurden kraftbetätigte Verschluss-Verriegelungsanordnungen mit dem im Verriegelungsmodul installierten Kraft-Aktuator so ausgebildet, dass ein ECU-Modul nur den Kraft-Aktuator mit Strom und Steuersignalen versorgt. Die vorliegende Offenbarung sieht dagegen mindestens einen Kraft-Aktuator 102 in Kombination mit einem solchen ECU-Modul 116 vor und definiert damit den hier verwendeten Begriff „Aktuator-Modul“, der die ECU/Aktuator-Anordnung 110 einschließt.
Die 8 und 9 illustrieren die ECU-Abdeckung 112, die um die Gehäuseplatte 114 angeordnet und an der ECU/Aktuator-Anordnung 110 mit einer Anzahl von Montageöffnungen 140 in der ECU-Abdeckung angebracht ist, die mit einer ähnlichen Anzahl von Ausrichtungsbohrungen 142 in der Gehäuseplatte 114 der ECU/Aktuator-Anordnung 110 ausgerichtet sind. Ein geeigneter Befestigungsmechanismus, wie z.B. mechanische Befestigungselemente, einschließlich Nieten, Schrauben und Bolzen, definieren beispielhaft und ohne Einschränkung die Befestigungsanordnung 26 und werden in ausgerichteten Paaren von Montageöffnungen 140 in der ECU-Abdeckung 112 und Ausrichtungsbohrungen 142 in der Gehäuseplatte 114 installiert, um das Aktuator-Modul 24 am Verriegelungsmodul 22 zu befestigen. Die ECU-Abdeckung 112 ist am besten in 9 dargestellt und umfasst ein Plattensegment 143, ein peripheres Verkleidungssegment 144, das sich von einer Ebene des Plattensegments 143 nach außen erstreckt, und eine Anzahl von aufrechten Gehäusesegmenten 146, 148, 150, die sich ebenfalls von einer Ebene des Plattensegments 143 nach außen erstrecken, wobei dargestellt ist, dass sie sich in entgegengesetzter Richtung vom Plattensegment 143 als das Verkleidungssegment 144 erstrecken. Die Gehäusesegmente 146, 148, 150 der ECU-Abdeckung 112 sind so ausgebildet, dass sie verschiedene Komponenten, die mit der Steuereinheit 116 verbunden sind, aufnehmen und umschließen. Insbesondere ist das Plattensegment 143 so angeordnet, dass es eine Leiterplatte 160 (12 und 13) aufnimmt und umschließt, die auf eine erste Oberfläche der Gehäuseplatte 114 aufgekapselt/überspritzt wurde. Ebenso ist das Gehäusesegment 146 ein Verbindergehäuse, das eine Anzahl von Verbinderkontakten 162 umgibt, die sich von der PCB 160 aus erstrecken, um einen elektrischen Verbinder 162 zu definieren. Darüber hinaus ist das Gehäusesegment 148 ein Motorgehäuse, das so ausgebildet ist, dass es den Elektromotor 122 umschließt, der auf der Trägerplatte 120 montiert ist und der wiederum auf der ersten Oberfläche der Gehäuseplatte 114 gekapselt/überspritzt ist. Das Gehäusesegment 150 schließlich ist ein Kondensatorgehäuse, das so ausgebildet ist, dass es ein oder mehrere Notstromvorrichtungen, wie z.B. Superkondensatoren 164, die elektrisch mit PCB 160 verbunden sind, umschließt. Eine Umfangsdichtung 170 umgibt das Plattensegment 143 der Gehäuseplatte 114 und dichtet die erste Oberfläche der Gehäuseplatte 114 gegenüber der ECU-Abdeckung 112 hermetisch ab, um das Eindringen von Flüssigkeit und andere Formen möglicher Kontamination dazwischen zu verhindern. Die 10 und 11 zeigen die ECU/Aktuator-Anordnung 110 mit der ECU-Abdeckung 112, die zur besseren Veranschaulichung der Komponenten entfernt wurde. Es ist zu berücksichtigen, dass 10 am besten illustriert, wie die PCB 160 auf das Plattensegment 143 der Gehäuseplatte 114 gekapselt/überspritzt wird, wobei die Referenzzahl 172 diese Schicht aus überspritztem Material identifiziert (Material, das auf die PCB 160 überspritzt wird, um die PCB einzukapseln und zu schützen).
Die 12 und 13 zeigen die Steuereinheit 116, die vor dem Umspritzen in fester Beziehung auf die erste Oberfläche der Gehäuseplatte 114 montiert wird. Zusätzlich zu den Superkondensatoren 164 und den Verbinderkontakten 162 sind weitere elektrische Komponenten 180, 182, 184 und 186 auf der Unterseite der PCB 160 montiert. Diese zusätzlichen Komponenten befinden sich in entsprechenden Aufnahmehohlräumen, die in der Gehäuseplatte 114 ausgebildet sind, wie gestrichelt in den 10 und 11 dargestellt ist. Die Linie 190 (12) zeigt eine Motorachse für den Elektromotor 122 und um die sich die Motorwelle 194 und das Ritzel 124 drehen. Die Linie 192 bezeichnet eine Getriebeachse für das Antriebsrad 126, um die sich das Betätigungselement 128 dreht. Die Getriebeachse 192 ist so ausgerichtet, dass sie im Allgemeinen parallel zur Motorachse 190 verläuft. Darüber hinaus ist die Motorachse 190 so ausgerichtet, dass sie im Allgemeinen parallel zur Klinkenachse 62' des Klinken-Schwenkzapfens 62 verläuft, um den sich die Klinke 38 dreht. Dies steht in krassem Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen, bei denen der Elektromotor im Verriegelungsmodul untergebracht ist und seine Motorachse quer zur Klinkenachse ausgerichtet ist. Diese verbesserte Anordnung ermöglicht die Verwendung von Schrägverzahnungen mit dem Ritzel 124 und dem Antriebsrad 126 anstelle eines Schneckenradsatzes, obwohl auch Stirnverzahnungen verwendet werden können. Zu beachten ist auch, dass die Welle 194 des Motors 122 durch einen Zugangsanschluss 195 verläuft, der durch die Gehäuseplatte 114 verläuft. Dies ist die einzige Zugangsöffnung durch die abgedichtete Grenzfläche PCB 160/Gehäuseplatte 114, die eine einfache und effektive Möglichkeit bietet, um die elektronischen Komponenten und das Motorgehäuse abzudichten. Eine Verschluss-Verriegelungsanordnung 18 ist veranschaulicht mit einem Verriegelungsmodul, z.B. Verriegelungsmodul 22, einschließlich eines oder mehrerer Mechanismen, die in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand betrieben werden können, und einem Aktuator-Modul, z.B. Aktuator-Modul 24, 24A, 24B, 24C, 24D, das so ausgebildet ist, dass es am Verriegelungsmodul 22 montiert werden kann. Das Aktuator-Modul umfasst eine Gehäuseplatte, wie z.B. die Gehäuseplatte 114, 114', die eine erste Seite 199, 199' hat, die dem Verriegelungsmodul 22 zugewandt ist, wenn das Aktuator-Modul am Verriegelungsmodul 22 montiert ist, und eine gegenüberliegende zweite Seite 201, 201', die vom Verriegelungsmodul 22 abgewandt ist. Die Gehäuseplatte umfasst eine Öffnung, wie z.B. die Öffnung 195, 195' 195", die sich von der ersten Seite 199, 199' bis zur gegenüberliegenden zweiten Seite 201, 201' erstreckt, z.B. als Öffnung in der Gehäuseplatte, um einen Durchgang durch die Gehäuseplatte 114, 114' zu schaffen, der die erste Seite 199, 199' mit der zweiten Seite 201, 201' verbindet. Das Aktuator-Modul umfasst ferner einen Kraft-Aktuator, wie z.B. Kraft-Aktuator 102, 102', 102", der auf der zweiten Seite 201, 201' vorgesehen ist und eine Welle, wie z.B. die Motorwelle 194, 194', 194", umfasst, die sich durch die Öffnung 195, 195', 195" erstreckt, um der Welle, wie z.B. der Motorwelle 194, 194', 194", zu ermöglichen, z.B. jeweils mit dem/den Mechanismus(en) des Verriegelungsmoduls zu interagieren, so dass der Kraft-Aktuator dazu dient, den/die Mechanismus(e) von seinem/ihren ersten Zustand in seinen/ihren zweiten Zustand zu versetzen, z.B. durch Betätigung der Welle 194, 194', 194", z.B. eine Drehung oder Hin- und Herbewegung, der Welle 194, 194', 194". Das Aktuator-Modul umfasst ferner eine Steuereinheit, die auf der zweiten Seite 201, 201' vorgesehen ist, wie z.B. die Steuereinheit 116, zur Steuerung der Betätigung des Kraft-Aktuators. Der Anschluss 195, 195' 195" kann mit einer Dichtung versehen werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit, Wasser, Schmutz, Fett und/oder anderen Materialien, die sich auf der ersten Seite 199, 199' befinden, in das Aktuator-Modul zu verhindern, oder weiter zur gegenüberliegenden zweiten Seite 201, 201' über den Anschluss 195, 195' 195", für die erste Seite 199, 199', um eine Wechselwirkung solcher Materialien mit der Elektronik und den Motorkomponenten des abgedichteten Aktuator-Moduls zu verhindern.
Die 14 und 15 zeigen den Kraft-Aktuator 102, der vor der Montage auf der Gehäuseplatte 114 und vor dem Umspritzen der Schicht 172, die die Leiterplatte 160 umschließt, als eigenständige Einheit vormontiert wird. Während der Elektromotor 122 vor dem Umspritzen auf der Trägerplatte 120 montiert wird, umfasst der vormontierte Kraft-Aktuator 102 möglicherweise nicht den Elektromotor 122, der nach dem Umspritzen mit dem Kraft-Aktuator 102 zusammengebaut werden kann. Die Trägerplatte 120 umfasst ein Motorbefestigungssegment 200, ein Getriebeträgersegment 202 und ein Dämpfer-Befestigungssegment 204. Alternativ kann das Dämpfer-Befestigungssegment 204 als ein Paar Dämpfer-Befestigungssegmente 204 vorgesehen werden, die an den Anschlagnasen 220 und 222 angebracht sind und mit dem Niet 214 in Eingriff gebracht werden. Ein Paar Schrauben 206 wird verwendet, um ein Motorgehäuse 210 des Motors 122 starr an das Motorbefestigungssegment 200 der Trägerplatte 120 zu montieren. Das Antriebszahnrad 126 ist drehbar auf einer Schwenkwelle, auch als Schwenkniet 212 bezeichnet, die sich vom Zahnradträgersegment 202 der Trägerplatte 120 aus erstreckt. Zusätzlich wird der Zahnrad-Anschlagdämpfer 130 über einen Niet 214 am Dämpfer-Montagesegment 204 der Trägerplatte 120 befestigt. Es ist dargestellt, dass das Antriebsrad 126 einen Hohlraum 218 definiert, in dem sich der Zahnrad-Anschlagdämpfer 130 befindet. Die im Hohlraum 218 gebildeten Anschlagnasen 220 und 222 definieren die Rotationsgrenzen für das Antriebsrad 126 aufgrund des Eingriffs mit dem Zahnrad-Anschlagdämpfer 130 als Reaktion auf die Rotation des Antriebsrads 126. Die für die Kraft-Freigabefunktion erforderliche Drehzahl des Antriebsrads 126 kann für jede Anwendung gewählt werden. Außerdem ist ein Magnet 226, der mit einem Hall-Effekt-Sensor 228 (6) verbunden ist, an der Anschlagnase 220 befestigt. Eine O-Ring-Dichtung 230 dichtet die Motorwelle 194 ab, die durch die Gehäuseplatte 114 verläuft. Die Motorleitungen 232 sind elektrisch mit den Leiterbahnen auf der PCB 160 verbunden und werden anschließend über die Umspritzschicht 172 überspritzt. Die Vormontage des Elektromotors 122 und des Antriebsrads 126 sorgt für den korrekten Eingriff zwischen dem Ritzel 124 und dem Antriebsrad 126 und verbessert die Sensoraktivierung (zwischen dem Magneten 226 und dem Hall-Effekt-Sensor 228) aufgrund der geringeren Variation der Ausrichtung während der Montage.
16 zeigt das Betätigungsmerkmal 128, das in einer nicht begrenzenden Anordnung als Antriebszapfen ausgebildet ist, der in Bezug auf einen Sektorarm 250 (oder das Segment des ersten Schenkels der Klinke 64 von 7A-7D) ausgerichtet ist, der auf der Klinke 38 ausgebildet ist und der als Verriegelungs-Freigabemechanismus 33 wirkt. Insbesondere bewirkt die Drehung des Antriebszahnrads 126 aus einer Ausgangsposition in eine Freigabeposition durch Erregung des Elektromotors 122 als Reaktion auf einen Freigabekommando, dass der Antriebsstift 128 in den Sektorarm 250 eingreift und die Klinke 38 aus ihrer Ratschen-Halteposition in ihre Ratschen-Freigabeposition bewegt wird. Nach der Freigabe der Stromversorgung wird dem Elektromotor 122 befohlen, das Antriebsrad 126 in die entgegengesetzte Richtung zurück in seine Ausgangsposition zu drehen, um den Verriegelungs-Freigabemechanismus 33 zurückzusetzen, damit sich die Klinke 38 anschließend wieder in ihre Ratschen-Halteposition bewegen kann.
Unter Bezugnahme auf die 17 und 18 ist nun dargestellt, dass eine zweite, nicht einschränkende Ausführungsform eines Aktuator-Moduls 24A zur Verwendung mit dem Verriegelungsmodul 22 zur Definition der Verschlussverriegelung 18 im Allgemeinen als leicht modifizierte Version des Aktuator-Moduls 24 ausgebildet ist. Im Allgemeinen umfasst das Aktuator-Modul 24A eine ECU/Aktuator-Anordnung 110 und eine modifizierte ECU-Abdeckung 112A, die so ausgebildet ist, dass sie eine Aussparung 145A zwischen dem Plattensegment 143A und dem peripheren Abdeckungssegment 144A bildet. Der vertiefte Teil 145A definiert eine längliche Nut mit einem Höhenmaß „X“ und einem Breitenmaß „Y“, deren spezifische Werte für verschiedene Anwendungen ausgewählt werden können. Eine Anwendung ist, wenn ein maximaler Glaslaufkanal innerhalb der Tür 16 erforderlich ist. Die Gehäuseplatte (nicht abgebildet) und die Dichtung (nicht abgebildet) können ebenfalls leichte Modifikationen erfordern, aber die Abmessungen und die Ausrichtung der elektronischen Komponenten werden nicht verändert.
19 zeigt eine dritte, nicht einschränkende Ausführung eines Aktuator-Moduls 24B zur Verwendung mit dem Verriegelungsmodul 22, um die Verschlussverriegelung 18 zu definieren. 19 zeigt das Aktuator-Modul 24B mit dem Umriss einer modifizierten Version der ECU/Aktuator-Anordnung 110B (durch gestrichelte Linien dargestellt), die über die ECU/Aktuator-Anordnung 110 gelegt wurde, wobei die ECU-Abdeckung 112 entfernt wurde. Die ECU/AktuatorAnordnung 110B reduziert die Breite der PCB 160B und erhöht gleichzeitig die Länge der PCB 160B. Als Teil davon würde die Elektronik auf der PCB 160B verlagert werden. Daher zeigt 19 lediglich eine alternative Konfiguration für ein Aktuator-Modul 24B, das alle zuvor in Bezug auf das Aktuator-Modul 24 offengelegten Funktionen bietet.
20 illustriert eine überarbeitete Version des Aktuator-Moduls 24C gemäß einer vierten Ausführungsform, die im Allgemeinen dem Aktuator-Modul 24B (19) ähnelt, mit der Ausnahme, dass die Position des Elektromotors 122 und des Verbinders 162 auf der Leiterplatte 160C gewechselt wurde. Diese veränderte Ausrichtung ermöglicht es, dass die PCB 160C im Vergleich zur PCB 160B von 19 geringere Breiten- und Längenabmessungen aufweist.
21 ist ein Blockdiagramm eines vereinfachten Verfahrens zur Herstellung und Montage der Aktuator-Module 24, 24A, 24B, 24C. Im Allgemeinen umfasst das Verfahren 300 eine Reihe von Schritten und/oder Prozessen, die Folgendes umfassen: 302 - Vormontage des Kraft-Aktuators 102, 304 - Montage der elektronischen Komponenten auf der PCB 160, 306 - Montage des Kraft-Aktuators 102 und der aufgebauten PCB 160 zur Definition der Steuereinheit 116, 308 - Montage der Steuereinheit 116 auf der Gehäuseplatte 114, 310 - Umspritzen der Gehäuseplatte, z.B. durch eine Schicht aus Isoliermaterial auf der PCB 160, um die PCB 160 relativ zur Gehäuseplatte 114 zu umschließen, um die ECU/Aktuator-Anordnung 110 zu definieren, und 312 - Montage der ECU-Abdeckung 112 auf der ECU/Aktuator-Anordnung 110, um das Aktuator-Modul zu definieren.
Unter Bezugnahme auf 22 wird nun gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Verfahren 1000 zur Herstellung eines Aktuator-Moduls 24, 24A, 24B, 24C vorgestellt. Das Aktuator-Modul 24, 24A, 24B, 24C umfasst einen Kraft-Aktuator 102 zum Verschieben von Zuständen eines Verriegelungsmoduls 22 einschließlich eines Verriegelungsmechanismus 32, der in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand betrieben werden kann. Der Kraft-Aktuator 102 umfasst eine Trägerplatte 120, einen Elektromotor 122, der an der Trägerplatte 120 befestigt werden kann, wobei der Elektromotor 122 eine Motorwelle 194 umfasst, die ein Ritzel 124 antreibt. Der Kraft-Aktuator 102 umfasst außerdem ein Antriebsrad 126, das drehbar auf der Trägerplatte 120 montiert ist und mit dem Ritzel 124 in Eingriff steht. Das Verfahren 1000 umfasst den Schritt 1002 des Umspritzens der Trägerplatte 120 mit einer Gehäuseplatte 114, die eine erste Seite und eine zweite Seite umfasst, und den Schritt 1004 des Ausbildens einer Öffnung 195 in der Gehäuseplatte 114 zur Aufnahme der Motorwelle 194, die sich von der ersten Seite zur zweiten Seite erstreckt. Das Verfahren 1000 kann ferner den Schritt 1006 des Verschließens der Öffnung 195, z.B. mit einer Dichtung 230, beinhalten. Das Verfahren 1000 kann ferner den Schritt 1008 der Befestigung des Elektromotors 122 an der Trägerplatte 120 auf der ersten Seite der Gehäuseplatte 114, den Schritt 1010 der Positionierung einer Steuereinheit 116 zur Steuerung der Betätigung des Kraft-Aktuators 102 auf der ersten Seite der Gehäuseplatte 114 und den Schritt 1012 der Verbindung der Steuereinheit 116 mit dem Elektromotor 122 umfassen. Das Verfahren 1000 kann ferner den Schritt 1014 beinhalten, einen Hallsensor 228 der Steuereinheit 116 mit einem Magneten 226 auszurichten, der auf dem Antriebsrad 126 vorgesehen ist.
In Übereinstimmung mit einer anderen, nicht einschränkenden Konfiguration der vorliegenden Offenbarung, bei der dieselben Referenzzahlen mit einem Apostrophsymbol (') zur Bezeichnung ähnlicher Merkmale verwendet werden, ist nun zusätzlich zu den 23 bis 28 ein Aktuator-Modul 24D vorgesehen, auf das ebenfalls mit der Referenzzahl 24' Bezug genommen wird und das zwei Kraft-Aktuatoren 102', 102" umfasst, die mit einem Verriegelungsmodul interagieren, um zwei „angetriebene“ Funktionen durch das Verriegelungsmodul 22 bereitzustellen, wie z.B. eine angetriebene Freigabe und eine Leistungsverriegelung/Entriegelung. Die Kraft-Aktuatoren 102', 102" sind beide mit dem Aktuator-Modul 24' anstelle des Verriegelungsmoduls 22 verbunden, so dass zwei Kraft-Aktuatoren 102', 102" in Kombination mit dem ECU-Modul 116' zur Verfügung stehen, wodurch der hier verwendete Begriff „Aktuator-Modul“ definiert wird, der die ECU/Aktuator-Anordnung 110' einschließt. Mehr als zwei Kraft-Aktuatoren können auf ähnliche Weise vorgesehen werden.
Eine ECU-Abdeckung 112' ist am besten in 23 dargestellt und umfasst ein Plattensegment 143', ein peripheres Verkleidungssegment 144', das sich von einer Ebene des Plattensegments 143' nach außen erstreckt, und eine Anzahl von aufrechten Gehäusesegmenten 146', 148', 150', die sich ebenfalls von einer Ebene des Plattensegments 143' nach außen erstrecken, wobei dargestellt ist, dass sie sich in entgegengesetzter Richtung vom Plattensegment 143' als das Verkleidungssegment 144' erstrecken. Die Gehäusesegmente 146', 148', 150' der ECU-Abdeckung 112' sind so ausgebildet, dass sie verschiedene Komponenten, die mit der Steuereinheit 116' verbunden sind, aufnehmen und umschließen. Insbesondere ist das Plattensegment 143' so angeordnet, dass es eine Leiterplatte (PCB) 160' ( 26 und 27) aufnimmt und umschließt, die auf einer ersten Oberfläche der Gehäuseplatte 114' auf die oben beschriebene Weise eingekapselt/überspritzt wurde. Ebenso ist das Gehäusesegment 146' ein Verbindergehäuse, das eine Anzahl von Verbinderkontakten 162' umgibt, die sich von der PCB 160' aus erstrecken, um einen elektrischen Verbinder 162' zu definieren. Darüber hinaus ist das Gehäusesegment 148' ein Motorgehäuse, das so ausgebildet ist, dass es nun zwei nebeneinander angeordnete Elektromotoren 122', 122" umschließt, deren Motorwellen parallel zueinander und senkrecht zu einer Ebene der PCB 160' angeordnet sind, ähnlich den oben beschriebenen Ausführungsformen, die beide auf einer gemeinsamen Trägerplatte 120' oder auf separaten Trägerplatten montiert werden können, und die wiederum auf der ersten Oberfläche der Gehäuseplatte 114' gekapselt/überspritzt werden. Das Gehäusesegment 150' schließlich ist ein Kondensatorgehäuse, das so ausgebildet ist, dass es ein oder mehrere Notstromvorrichtungen, wie z.B. Superkondensatoren 164', die elektrisch mit der PCB 160' verbunden sind, umschließt. Die 25 bis 27 zeigen die ECU/Aktuator-Anordnung 110', wobei die ECU-Abdeckung 112' zur besseren Veranschaulichung der Komponenten entfernt wurde.
Die Linie 190' (siehe 26) zeigt eine Motorachse für den Elektromotor 122' und um die sich die Motorwelle 194' und das Ritzel 124' drehen, um über einen Getriebezug die zugehörige Drehung des Betätigungsmerkmals 128', wie oben beschrieben, zu bewirken. Die Linie 190" (siehe 26) gibt eine Motorachse für den Elektromotor 122" an, um die sich die Motorwelle 194" und ein radial verlaufender Träger 125" drehen, um die Drehung eines anderen Betätigungsmerkmals 128" zu bewirken. Das zweite Betätigungselement 128" ist als direkt mit der Motorwelle 194" über eine vorstehende Halterung 125' von der Motorwelle 194" gekoppelt dargestellt, um einen gemeinsamen Drehpunkt zu teilen, z.B. koaxial um die Linie 190". Diese Anordnung ermöglicht eine direkte Interaktion des Betätigungsmerkmals 128" mit einem Verriegelungsmodul 22-Mechanismus, wie z.B. einem Ver-/Entriegelungshebel, und ohne zwischen dem Motor 122" und dem Betätigungsmerkmal 128" angeordnetes Getriebe, um den Verriegelungsmechanismus zwischen einem Entriegelungszustand als ein Beispiel für einen ersten Zustand und einem verriegelten Zustand als ein Beispiel für einen zweiten Zustand zu betätigen. Bemerkenswert ist, dass die Welle 194" des Motors 122" durch eine zugehörige Zugangsöffnung 195" verläuft, die sich durch die Gehäuseplatte 114' erstreckt. Diese Zugangsöffnung 195" ist eine weitere Zugangsöffnung durch die Gehäuseplatte 114' zusätzlich zur Zugangsöffnung 195', die für die Aufnahme der Welle 194' des Motors 122' durch die abgedichtete Grenzfläche zwischen PCB 160'/Gehäuseplatte 114' ausgebildet ist, die eine einfache und effektive Möglichkeit zur Abdichtung der elektronischen Komponenten und des Motorgehäuses bietet. Die Wellen 194, 194', 194" werden hier illustrativ dargestellt als Übertragung einer Betätigung, z.B. Drehung 197', einer betätigbaren Komponente, z.B. Die Wellen 194, 194', 194" erstrecken sich zwischen einer ersten Seite 199' von einer zweiten Seite 201' der Gehäuseplatte 114' in abgedichteter Weise, aber es können auch andere Arten der Bewegung eines solchen betätigbaren Bauteils vorgesehen werden, z.B. können die Wellen 194, 194', 194" so vorgesehen werden, dass sie sich entlang ihrer jeweiligen Achse der Wellen 194, 194', 194" innerhalb der Öffnungen 195, 195', 195" hin- und herbewegen, um eine Druck- oder Zugwirkung auf einen Verriegelungsmechanismus auszuüben, als Beispiel und ohne Einschränkung.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 28 kann die hier beschriebene Verschluss-Verriegelungsanordnung 18 in ein Verschlusspaneel eines Kraftahrzeugs, wie z.B. das Verschlusspaneel 16, eingebaut werden.
Daher bietet die vorliegende Offenbarung eine integrierte ECU- und Kraft-Aktuatoranordnung, die als ECU-/Aktuator-Anordnung 110 bezeichnet wird, zur Verwendung in einem Aktuator-Modul 24, 24A, 24B, 24C, 24D, das für die Montage an einem unabhängigen Verriegelungsmodul 22 ausgebildet ist. Dementsprechend kann dieses Aktuator-Modul 24, 24A, 24B, 24C, 24D mit verschiedenen Verriegelungsmodulen und/oder verschiedenen Versionen desselben Verriegelungsmoduls verwendet werden. Das Aktuator-Modul 24, 24A, 24B, 24C, 24D der vorliegenden Offenbarung umfasst nun den Kraft-Aktuator 102, der aus dem Verriegelungsmodul 22 entfernt wurde, um die Elektronik und die elektrisch betätigten Geräte in eine gemeinsame Anordnung zu integrieren. Zu den Vorteilen der vorliegenden Offenbarung gehören: die Möglichkeit, das Aktuator-Modul 24, 24A, 24B, 24C, 24D unabhängig vom Verriegelungsmodul 22 zu testen, von Softwarefehlern zu bereinigen und zu kalibrieren, die Präzision der Getriebepositionserfassung durch Bereitstellung eines vormontierten Kraft-Aktuators 102 zu erhöhen, der die Stapeltoleranz zwischen den ineinander greifenden Zahnrädern und den Komponenten des Getriebepositionssensors reduziert, und die Befestigung des Motors 122, des Antriebszahnrads 126 und des Dämpfers 130 an einer gemeinsamen Strukturkomponente, die vom Verriegelungsgehäuse 30 des Verriegelungsmoduls 22 isoliert ist und Geräusche und übertragene Vibrationen reduziert.

Claims

Verschluss-Verriegelungsanordnung (18) mit: einem Verriegelungsmodul (22) mit einem Verriegelungsmechanismus (32), der in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand betrieben werden kann, einem Aktuator-Modul (24, 24A, 24B, 24C, 24D) mit einem Kraft-Aktuator (102) zum Verschieben des Verriegelungsmechanismus (32) von seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand und einer Steuereinheit (116) zum Steuern der Betätigung des Kraft-Aktuators (102) und einer Befestigungsanordnung (26) zum Befestigen des Aktuator-Moduls (24, 24A, 24B, 24C, 24D) an dem Verriegelungsmodul (22).
Verschluss-Verriegelungsanordnung (18) nach Anspruch 1, wobei das Aktuator-Modul (24, 24A, 24B, 24C, 24D) eine ECU/Aktuator-Anordnung (110) und eine ECU-Abdeckung (112) umfasst.
Verschluss-Verriegelungsanordnung (18) nach Anspruch 2, wobei die ECU/Aktuator-Anordnung (110) eine Gehäuseplatte (114) umfasst und wobei die Steuereinheit (116) an der Gehäuseplatte (114) montiert und zumindest teilweise überspritzt ist.
Verschluss-Verriegelungsanordnung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit (116) eine Leiterplatte (PCB) mit einem elektrischen Verbinder (162) und/oder einer Reservestromversorgungseinrichtung (162) umfasst und wobei die Steuereinheit (116) und der Kraft-Aktuator (102) Teil einer gemeinsamen Anordnung sind.
Verschluss-Verriegelungsanordnung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kraft-Aktuator (102) eine an der Gehäuseplatte (114) befestigte Trägerplatte (120), einen an der Trägerplatte (120) befestigten Elektromotor (122), der ein Ritzel (124) antreibt, umfasst, ein Antriebszahnrad (126), das drehbar an der Trägerplatte (120) angebracht ist und mit dem Ritzel (124) kämmt, und einen an der Trägerplatte (120) befestigten Zahnrad-Anschlagdämpfer (130), wobei vorzugsweise eine Achse (190) des Ritzels (124) parallel zu einer Achse (192) des Antriebszahnrads (126) ist und das Antriebszahnrad (126) wahlweise als Schrägzahnrad vorgesehen werden kann.
Verschluss-Verriegelungsanordnung (18) nach Anspruch 5, wobei das Antriebszahnrad (126) ein Betätigungsmerkmal (128) aufweist, das für eine funktionsfähige Kommunikation mit dem Verriegelungsmechanismus (32) innerhalb des Verriegelungsmoduls (22) ausgebildet ist, so dass eine Drehung des Antriebszahnrads (126) aus der ersten Position in eine zweite Position durch Erregung des Elektromotors (122) zu einer Verschiebung des Verriegelungsmechanismus (32) aus seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand führt.
Verschluss-Verriegelungsanordnung (18) nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Antriebszahnrad (126) ein Kraft-Freigabezahnrad ist, so dass die Drehung des Antriebszahnrads (126) von seiner ersten Position in seine zweite Position einen Verriegelungs-Freigabemechanismus (33) zum Verschieben des Verriegelungsmechanismus (32) von einem verriegelten Zustand in einen freigegebenen Zustand verschiebt.
Verschluss-Verriegelungsanordnung (18) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Verriegelungsmechanismus (32) eine Ratsche (36) und eine Klinke (38) aufweist, wobei die Klinke (38) in einer Ratschen-Halteposition betätigt werden kann, um die Ratsche (36) in einer Schließer-Fangposition zu halten, und in einer Ratschen-Freigabeposition betätigt werden kann, um es der Ratsche (36) zu ermöglichen, sich in eine Schließer-Freigabeposition zu bewegen, und wobei die Drehachse (190) des von dem Elektromotor (122) angetriebenen Ritzels (124) parallel zur Drehachse (62') der Klinke (38) verläuft.
Verschluss-Verriegelungsanordnung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kraft-Aktuator (102) eine Trägerplatte (120), die an der Gehäuseplatte (114) überspritzt ist, und einen Elektromotor (122) umfasst, der an der Trägerplatte (120) befestigt ist und eine Motorwelle (194) umfasst, die sich durch eine Öffnung (195) in der Gehäuseplatte (114) erstreckt und ein Ritzel (124) antreibt, ein Antriebszahnrad (126), das drehbar an der Trägerplatte (120) angebracht ist und mit dem Ritzel (124) kämmt, und einen an der Trägerplatte (120) befestigten Zahnrad-Anschlagdämpfer (130), wobei vorzugsweise eine Achse (190) des Ritzels (124) parallel zu einer Achse (192) des Antriebszahnrads (126) ist und das Antriebszahnrad (126) wahlweise als Schrägzahnrad vorgesehen werden kann.
Verschluss-Verriegelungsanordnung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Aktuator-Modul eine Gehäuseplatte (114, 114') mit einer ersten Seite (199, 199'), die dem Verriegelungsmodul zugewandt ist, und einer gegenüberliegenden zweiten Seite (201, 201') und mit einer Öffnung (195, 195', 195"), die sich von der ersten Seite zur gegenüberliegenden zweiten Seite erstreckt, umfasst und der Kraft-Aktuator einen Elektromotor umfasst, der auf der gegenüberliegenden zweiten Seite vorgesehen ist, wobei der Elektromotor eine Motorwelle (194, 194', 194") aufweist, die sich durch die Öffnung erstreckt.