DE102021121474A1

DE102021121474A1 - motor vehicle lock assembly

Info

Publication number: DE102021121474A1
Application number: DE102021121474.2A
Authority: DE
Inventors: Dario BOCCADAMO; Mohamed Haji; Markus Kothe; Tatjana Schmidt
Original assignee: Brose Schliesssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Brose Schliesssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2021-08-18
Filing date: 2021-08-18
Publication date: 2023-02-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugschlossanordnung mit einem Kraftfahrzeugschloss (2), das einen elektrischen Stellantrieb (8) zur Einstellung von Schlosszuständen aufweist, und mit einem Türsteuergerät (9), das mit elektrischen Schlossanschlüssen (2a, 2b) des Kraftfahrzeugschlosses (2) zur Ansteuerung des Stellantriebs (8) verbunden ist, wobei der Stellantrieb (8) die beiden Komponenten Stator (10) und Rotor (11) aufweist und wobei eine der beiden Komponenten eine Spule (12) und die andere der beiden Komponenten eine Permanentmagnetanordnung (13) ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Rotor (11), jeweils in einem Verstellvorgang, durch Beschaltung der Schlossanschlüsse (2a. 2b) mit einer Bordgleichspannung (UB) je nach deren Polarität in zwei magnetisch stabile Stellungen bringbar ist, die jeweils einem Schlosszustand entsprechen, und dass der Verstellvorgang im Übrigen frei von die Spule (12) betreffenden Schaltvorgängen ist, dass die Induktivität der Spule (12) in einem Bereich zwischen 9 mH und 15 mH liegt und dass der zeitliche Verlauf der Abschaltphase (A) zur Erfüllung der EMV-Anforderungen derart auf die Induktivität der Spule (12) abgestimmt ist, dass die Amplitude (Us) des an den Schlossanschlüssen (2a, 2b) anliegenden Störspannungsimpulses (S), vorzugsweise gemessen nach ISO 7637-2, bei einer Bordgleichspannung (UB) von 12 V weniger als 160 V, insbesondere weniger als 150 V, beträgt.The invention relates to a motor vehicle lock arrangement with a motor vehicle lock (2) which has an electric actuator (8) for setting lock states, and with a door control device (9) which is connected to electric lock connections (2a, 2b) of the motor vehicle lock (2) for controlling the Actuator (8) is connected, wherein the actuator (8) has the two components stator (10) and rotor (11) and wherein one of the two components is a coil (12) and the other of the two components is a permanent magnet arrangement (13). It is proposed that the rotor (11) can be brought into two magnetically stable positions, each in one adjustment process, by connecting the lock connections (2a. 2b) to an on-board DC voltage (UB), depending on its polarity, which each correspond to a lock state, and that the adjustment process is otherwise free of switching processes affecting the coil (12), that the inductance of the coil (12) is in a range between 9 mH and 15 mH and that the timing of the switch-off phase (A) is designed to meet the EMC requirements is matched to the inductance of the coil (12) in such a way that the amplitude (Us) of the interference voltage pulse (S) present at the lock connections (2a, 2b), preferably measured according to ISO 7637-2, with an on-board DC voltage (UB) of 12 V is less than 160 V, in particular less than 150 V.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugschlossanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a motor vehicle lock arrangement according to the preamble of claim 1.

Die in Rede stehende Kraftfahrzeugschlossanordnung weist ein Kraftfahrzeugschloss und ein Türsteuergerät zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugschlosses auf. Das Kraftfahrzeugschloss kann jedwedem Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs zugeordnet sein. Dazu gehören Seitentüren, Hecktüren, Heckdeckel, Motorhauben oder dergleichen.The motor vehicle lock arrangement in question has a motor vehicle lock and a door control unit for controlling the motor vehicle lock. The motor vehicle lock can be assigned to any locking element of a motor vehicle. This includes side doors, rear doors, boot lids, engine hoods or the like.

Das Kraftfahrzeugschloss lässt sich in unterschiedliche Schlosszustände bringen. Üblicherweise handelt es sich bei den Schlosszuständen jedenfalls um einen der Zustände „verriegelt“, in dem das zugeordnete Verschlusselement von innen, nicht jedoch von außen geöffnet werden kann, und „entriegelt“, in dem das Verschlusselement von innen und von außen geöffnet werden kann. Zur komfortablen Einstellung der Schlosszustände ist das Kraftfahrzeugschloss mit einem elektrischen Stellantrieb ausgestattet, der sich über das Türsteuergerät ansteuern lässt. Meist kommen für den Stellantrieb Kleinstmotoren zum Einsatz, die als Gleichstrommotor mit Kommutator ausgestaltet sind. Dabei trägt der Rotor eine Spule, die mit einer Permanentmagnetanordnung des Stators wechselwirkt.The motor vehicle lock can be brought into different lock states. The lock states are usually one of the states “locked”, in which the associated closure element can be opened from the inside but not from the outside, and “unlocked”, in which the closure element can be opened from the inside and from the outside. The motor vehicle lock is equipped with an electric actuator, which can be controlled via the door control unit, for easy setting of the lock states. Micromotors are usually used for the actuator, which are designed as direct current motors with a commutator. The rotor carries a coil that interacts with a permanent magnet arrangement of the stator.

Während eines Verstellvorgangs zwischen zwei Schlosszuständen kommt es in dem Kleinstmotor zu einer Vielzahl von Schaltvorgängen über den Kommutator, die mit einer gewissen Funkenbildung verbunden sein können. Dies wird auch als „Bürstenfeuer“ bezeichnet. Diese Schaltvorgänge erzeugen leitungsgebundene Störungen, Störungen durch elektrische und magnetische Felder sowie Störungen durch Strahlungswellen, insbesondere Funkwellen. Dies ist ganz allgemein mit einer Reduzierung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) verbunden. Um diese Störungen in einem vorbestimmten Rahmen zu halten, sind in den letzten Jahren verschiedene EMV-Anforderungen standardisiert worden. Ein Beispiel hierfür ist die internationale Norm IEC, CISPR25 Edition 4,0, 216-10, die eine Beschränkung funkwellenbasierter Störungen betrifft. Die internationale Norm ISO 7637-2, third edition 2011-03-01 betrifft im zweiten Teil auch EMV-Anforderungen im Hinblick auf leitungsgebundene Störungen. Ganz allgemein ist die in Rede stehende Kraftfahrzeugschlossanordnung eingerichtet, einen vorbestimmten EMV-Anforderungssatz aus verschiedenen EMV-Anforderungen zu erfüllen.During an adjustment process between two lock states, a large number of switching processes occur in the micromotor via the commutator, which can be associated with a certain amount of sparking. This is also known as "brush fire". These switching operations generate line-bound interference, interference from electrical and magnetic fields, and interference from radiated waves, particularly radio waves. This is generally associated with a reduction in electromagnetic compatibility (EMC). In order to keep this interference within a predetermined range, various EMC requirements have been standardized in recent years. An example of this is the international standard IEC, CISPR25 Edition 4.0, 216-10, which concerns a limitation of radio wave-based interference. The second part of the international standard ISO 7637-2, third edition 2011-03-01 also relates to EMC requirements with regard to line-bound interference. In very general terms, the motor vehicle lock arrangement in question is set up to meet a predetermined set of EMC requirements from various EMC requirements.

Die bekannte Kraftfahrzeugschlossanordnung ( DE 103 48 670 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, ist zur Erfüllung der EMV-Anforderungen mit einer separaten EMV-Schaltung ausgestattet. Zur Reduzierung leitungsgebundener Störungen sorgt eine solche separate EMV-Schaltung dafür, dass ungewünschte, schnelle Strom- und/oder Spannungsänderungen nicht auftreten oder zumindest abgebaut werden. Solche EMV-Schaltungen stellen im Hinblick auf die Erfüllung der EMV-Anforderungen auch nur einen Kompromiss dar und sind mit unerwünschten Zusatzkosten verbunden.The well-known motor vehicle lock arrangement ( DE 103 48 670 A1 ), From which the invention is based, is equipped to meet the EMC requirements with a separate EMC circuit. In order to reduce line-related interference, such a separate EMC circuit ensures that undesired, rapid changes in current and/or voltage do not occur or are at least reduced. Such EMC circuits also only represent a compromise with regard to meeting the EMC requirements and are associated with undesirable additional costs.

Alternativ zu den oben beschriebenen, kommutatorbasierten Gleichstrommotoren sind für den Stellantrieb auch andere Arten von Motoren bekannt geworden. Ein Beispiel hierfür ist der Aufbau nach Art eines Schrittmotors, wie in der DE 20 2016 105 005 U1 gezeigt.As an alternative to the commutator-based DC motors described above, other types of motors have also become known for the actuator. An example of this is the construction in the manner of a stepping motor, as in FIG DE 20 2016 105 005 U1 shown.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Kraftfahrzeugschlossanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass leitungsbezogene und strahlungswellenbezogene EMV-Anforderungen mit geringem Aufwand erfüllt werden können.The invention is based on the problem of designing and developing the known motor vehicle lock arrangement in such a way that line-related and radiation wave-related EMC requirements can be met with little effort.

Wesentlich ist zunächst die grundsätzliche Überlegung, den Stellantrieb nach Art eines Schrittmotors auszugestalten derart, dass der Verstellvorgang zwischen zwei Schlosszuständen genau einem Schritt des Stellantriebs entspricht. Dabei ist der vorschlagsgemäße Aufbau gerade so getroffen, dass der Stellantrieb nur über einen einzigen Schritt verfügt, sodass der Rotor durch Beschaltung der Schlossanschlüsse mit einer Bordgleichspannung je nach deren Polarität in zwei magnetisch stabile Stellungen bringbar ist. Der Begriff „magnetisch stabile Stellung“ bedeutet, dass während der Beschaltung der Schlossanschlüsse mit der Bordgleichspannung der Rotor durch die magnetische Wechselwirkung mit dem Stator in seiner Stellung gehalten wird. Diese magnetische Wechselwirkung führt dazu, dass jede Auslenkung des Rotors aus der magnetisch stabilen Stellung eine Rückstellung des Rotors bewirken würde.First of all, the fundamental idea of configuring the actuator in the manner of a stepping motor is essential in such a way that the adjustment process between two lock states corresponds to exactly one step of the actuator. The proposed design is such that the actuator has only a single step, so that the rotor can be brought into two magnetically stable positions by connecting the lock connections to an on-board DC voltage depending on their polarity. The term "magnetically stable position" means that while the lock connections are being connected to the on-board DC voltage, the rotor is held in its position by the magnetic interaction with the stator. This magnetic interaction means that any deflection of the rotor from the magnetically stable position would cause the rotor to reset.

Im Übrigen ist der Verstellvorgang frei von die Spule betreffenden Schaltvorgängen. Dies bedeutet, dass Schaltstörungen, wie beispielsweise die Störung durch ein Bürstenfeuer, bei der vorschlagsgemäßen Lösung systembedingt nicht auftreten. Damit ist bei dem vorschlagsgemäßen Stellantrieb lediglich dafür Sorge zu tragen, dass das Einschalten und Abschalten der Bordgleichspannung im Rahmen des Verstellvorgangs den EMV-Anforderungen gerecht wird. Das Abschalten der Bordgleichspannung steht vorliegend im Vordergrund.Otherwise, the adjustment process is free of switching processes that affect the coil. This means that switching faults, such as faults caused by brush sparking, do not occur in the proposed solution due to the system. With the proposed actuator, it is only necessary to ensure that the on-board DC voltage is switched on and off as part of the adjustment process and meets the EMC requirements. The focus here is on switching off the on-board DC voltage.

Vorschlagsgemäß wurde herausgefunden, dass eine Einstellung der Schlosszustände einerseits und eine Erfüllung der EMV-Anforderungen andererseits mit einer Induktivität der Spule in einem Bereich zwischen 9 mH und 15 mH möglich ist. Vorschlagsgemäß ist hierfür eine spezielle Abstimmung des zeitlichen Verlaufs der Abschaltphase auf die Induktivität der Spule vorgesehen, um den Störspannungsimpuls an den Schlossanschlüssen, der im Rahmen der Abschaltphase auf die Gegeninduktion in der Spule zurückgeht, innerhalb der EMV-Anforderungen zu halten. Bei der vorschlagsgemäßen Lösung bedeutet dies, dass die Amplitude des an den Schlossanschlüssen anliegenden Störspannungsimpulses bei einer Bordgleichspannung von 12 V weniger als 160 V, insbesondere weniger als 150 V, beträgt.According to the proposal, it was found that setting the lock states on the one hand and meeting the EMC requirements on the other hand is possible with an inductance of the coil in a range between 9 mH and 15 mH is. According to the proposal, a special tuning of the timing of the switch-off phase to the inductance of the coil is provided in order to keep the interference voltage pulse at the lock connections, which is due to the mutual induction in the coil during the switch-off phase, within the EMC requirements. In the proposed solution, this means that the amplitude of the interference voltage pulse present at the lock connections is less than 160 V, in particular less than 150 V, with an on-board DC voltage of 12 V.

Im Einzelnen wird also vorgeschlagen, dass der Rotor, jeweils in einem Verstellvorgang, durch Beschaltung der Schlossanschlüsse mit einer Bordgleichspannung je nach deren Polarität in zwei magnetisch stabile Stellungen bringbar ist, die jeweils einem Schlosszustand entsprechen, und dass der Verstellvorgang im Übrigen frei von die Spule betreffenden Schaltvorgängen ist. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Induktivität der Spule in einem Bereich zwischen 9 mH und 15 mH liegt, wobei das Türsteuergerät die Bordgleichspannung aus der magnetisch stabilen Stellung heraus in einer Abschaltphase abschaltet und dadurch eine Gegeninduktion in der Spule hervorruft, die einen Störspannungsimpuls an den Schlossanschlüssen erzeugt und wobei der zeitliche Verlauf der Abschaltphase zur Erfüllung der EMV-Anforderungen derart auf die Induktivität der Spule abgestimmt ist, dass die Amplitude des an den Schlossanschlüssen anliegenden Störspannungsimpulses, vorzugsweise gemessen nach ISO 7637-2, bei einer Bordgleichspannung von 12 V weniger als 160 V, insbesondere weniger als 150 V beträgt.In detail, it is therefore proposed that the rotor can be brought into two magnetically stable positions, each in one adjustment process, by connecting the lock connections to an on-board DC voltage depending on their polarity, which each correspond to a lock state, and that the adjustment process is otherwise free of the coil relevant switching operations. It is also proposed that the inductance of the coil should be in a range between 9 mH and 15 mH, with the door control unit switching off the on-board DC voltage from the magnetically stable position in a switch-off phase, thereby causing counter-induction in the coil, which would cause an interference voltage pulse at the lock connections generated and the timing of the switch-off phase is matched to the inductance of the coil to meet the EMC requirements in such a way that the amplitude of the interference voltage pulse present at the lock connections, preferably measured according to ISO 7637-2, is less than 160 with an on-board DC voltage of 12 V V, in particular less than 150 V.

Mit der vorschlagsgemäßen Lösung ist es nicht nur gelungen, Störungen, die im Stand der Technik auf ein Bürstenfeuer zurückgehen ganz zu beseitigen, sondern auch Störungen, die mit der Abschaltphase im Rahmen des Verstellvorgangs verbunden sind, hinreichend zu reduzieren. All dies ist gelungen, ohne die Betriebssicherheit im Hinblick auf die Einstellung der Schlosszustände zu beeinträchtigen.With the proposed solution, it has not only been possible to completely eliminate faults that can be traced back to brush fire in the prior art, but also to sufficiently reduce faults that are associated with the switch-off phase as part of the adjustment process. All of this has been achieved without compromising operational safety with regard to setting the lock states.

Die Ansprüche 2 bis 4 betreffen eine Konkretisierung der EMV-Anforderungen, die durch die vorschlagsgemäße Lösung ebenfalls leicht erfüllt werden können.Claims 2 to 4 relate to a specification of the EMC requirements, which can also be easily met by the proposed solution.

Die weiter bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 betrifft eine spezielle Auslegung der Spule, die sich hinsichtlich des Spannungsfelds zwischen hoher Betriebssicherheit und der Erfüllung der EMV-Anforderungen als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Grundsätzlich ist es denkbar, dass zur weiteren Optimierung des EMV-Verhaltens eine separate EMV-Schaltung gemäß Anspruch 6 vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist aber die Alternative gemäß Anspruch 7, bei der gerade keine separate EMV-Schaltung zur Reduzierung der leitungsgebundenen Störungen vorgesehen ist.The further preferred embodiment according to claim 5 relates to a special design of the coil, which has proven to be particularly advantageous with regard to the tension between high operational reliability and the fulfillment of EMC requirements. In principle, it is conceivable that a separate EMC circuit according to claim 6 is provided for further optimization of the EMC behavior. However, the alternative according to claim 7 is particularly preferred, in which no separate EMC circuit is provided to reduce the line-bound interference.

Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 8 bis 11 betreffen vorteilhafte Auslegungsvarianten zum Antriebsstrom, zur Bordgleichspannung und zum resultierenden Störspannungsimpuls, die sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen haben.The further preferred configurations according to claims 8 to 11 relate to advantageous design variants for the drive current, for the on-board DC voltage and for the resulting interference voltage pulse, which have also proven to be advantageous.

Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 12 und 13 betreffen das Antriebs-Drehmoment sowie die Energieaufnahme des Stellantriebs. Durch diese Reduzierung der mechanischen Anforderungen, insbesondere der Reduzierung des Antriebs-Drehmoments, lässt sich der resultierende Antriebsstrom und damit der Störspannungsimpuls deutlich reduzieren.The further preferred configurations according to claims 12 and 13 relate to the drive torque and the energy consumption of the actuator. This reduction in the mechanical requirements, in particular the reduction in the drive torque, allows the resulting drive current and thus the interference voltage pulse to be significantly reduced.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

1) eine Kraftfahrzeugtür mit einer vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlossanordnung und
2) jeweils während eines Verstellvorgangs in einem Zeitdiagramm a) die an den Schlossanschlüssen anliegende Spannung und b) den die Spule des Stellantriebs durchfließenden Antriebsstrom.

The invention is explained in more detail below with reference to a drawing that merely shows an exemplary embodiment. Show in the drawing

1 ) a motor vehicle door with a proposed motor vehicle lock arrangement and
2 ) during an adjustment process in a time diagram a) the voltage applied to the lock connections and b) the drive current flowing through the coil of the actuator.

Die in der Zeichnung dargestellte Kraftfahrzeugschlossanordnung 1 und insbesondere das dortige Kraftfahrzeugschloss 2 dient der Herstellung einer haltenden Verbindung zwischen einem Verschlusselement 3, insbesondere einer Kraftfahrzeugtür oder dergleichen, und einer Kraftfahrzeugkarosserie. Hinsichtlich der weiten Auslegung des Begriffs „Verschlusselement“ darf auf den einleitenden Teil der Beschreibung verwiesen werden.The motor vehicle lock arrangement 1 shown in the drawing, and in particular the motor vehicle lock 2 there, is used to produce a holding connection between a closure element 3, in particular a motor vehicle door or the like, and a motor vehicle body. With regard to the broad interpretation of the term “closure element”, reference may be made to the introductory part of the description.

Das Kraftfahrzeugschloss 1 ist mit einem Gesperre 4 ausgestattet, das vorzugsweise die üblichen Schließelemente Schlossfalle 5 und Sperrklinke 6 aufweist. Dies ist der unteren Teildarstellung von 1) zu entnehmen.The motor vehicle lock 1 is equipped with a locking mechanism 4, which preferably has the usual closing elements, lock latch 5 and pawl 6. This is the lower partial representation of 1 ) refer to.

Das Kraftfahrzeugschloss 2 ist mit einer Schlossmechanik 7 ausgestattet, die in unterschiedliche Schlosszustände wie „verriegelt“ und „entriegelt“ bringbar ist. In Abhängigkeit vom Schlosszustand lässt sich das Kraftfahrzeugschloss 1 im eingebauten Zustand von innen und/oder von außen öffnen, wie weiter oben erläutert worden ist.The motor vehicle lock 2 is equipped with a lock mechanism 7 that can be brought into different lock states such as “locked” and “unlocked”. Depending on the state of the lock, the motor vehicle lock 1 can be opened from the inside and/or from the outside in the installed state, as has been explained above.

Vorliegend steht die Einstellung unterschiedlicher Schlosszustände des Kraftfahrzeugschlosses 2 mittels eines elektrischen Stellantriebs 8 des Kraftfahrzeugschlosses 2 im Vordergrund. Dabei kommt der Auslegung des Stellantriebs 8 besondere Bedeutung zu.This is the setting of different lock states of the motor vehicle lock 2 by means of an electric actuator 8 of the motor vehicle lock 2 in the foreground. The design of the actuator 8 is of particular importance.

Die vorschlagsgemäße Kraftfahrzeugschlossanordnung 1 ist ferner mit einem Türsteuergerät 9 ausgestattet, das mit elektrischen Schlossanschlüssen des Kraftfahrzeugschlosses 2 zur Ansteuerung des Stellantriebs 8 verbunden ist. Das Türsteuergerät 9 kann, wie in 1) dargestellt, separat vom Kraftfahrzeugschloss 2 ausgestaltet und angeordnet sein. Denkbar ist aber auch, dass das Kraftfahrzeugschloss 2 und das Türsteuergerät 9 zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.The motor vehicle lock arrangement 1 according to the proposal is also equipped with a door control device 9 which is connected to electrical lock connections of the motor vehicle lock 2 in order to control the actuator 8 . The door control unit 9 can, as in 1 ) shown, be designed and arranged separately from the motor vehicle lock 2. However, it is also conceivable that the motor vehicle lock 2 and the door control device 9 are combined to form a structural unit.

Der Stellantrieb 8 weist die beiden Komponenten Stator 10 und Rotor 11 auf, wobei eine der beiden Komponenten, hier der Rotor 11, eine Spule 12 und die andere der beiden Komponenten, hier der Stator 10, eine Permanentmagnetanordnung 13 ist. Der Begriff „Spule“ ist hier weit auszulegen und umfasst jegliche Wickelarten, was dazu führen kann, dass sich die Spule aus mehreren Teilspulen, die seriell oder parallel verschaltet sind, zusammensetzt. Wesentlich ist, dass der Spule 12 zwei Spulenanschlüsse 12a, 12b zugeordnet sind, zwischen denen eine resultierende und der Spule insgesamt zuzuordnende Induktivität wirkt.The actuator 8 has the two components stator 10 and rotor 11 , one of the two components, here the rotor 11 , being a coil 12 and the other of the two components, here the stator 10 , being a permanent magnet arrangement 13 . The term "coil" is to be interpreted broadly here and includes any type of winding, which can result in the coil being composed of several partial coils that are connected in series or in parallel. It is essential that the coil 12 is assigned two coil connections 12a, 12b, between which a resulting inductance, which is to be assigned to the coil as a whole, acts.

Der Rotor 11 ist vorzugsweise aus einem weichen magnetischen Material ausgestaltet, sodass das Rotor-Magnetfeld, das von der Spule 12 erzeugt worden ist, über den Rotor 11 geführt wird.The rotor 11 is preferably made of a soft magnetic material so that the rotor magnetic field generated by the coil 12 is guided across the rotor 11 .

Der Stator 10 mit seiner Permanentmagnetanordnung 13 dient der Erzeugung eines Stator-Magnetfelds. Der Aufbau des Stators 10 lässt sich am besten der linken Detaildarstellung in 1) entnehmen.The stator 10 with its permanent magnet arrangement 13 serves to generate a stator magnetic field. The structure of the stator 10 can best be seen in the detailed illustration on the left in 1 ) remove.

Der Stator 10 bildet mindestens zwei magnetische, ungleichnamige Pole der Permanentmagnetanordnung 13 aus. Der Begriff „ungleichnamig“ ist darauf bezogen, dass ein magnetischer Pol stets ein Nordpol oder ein Südpol ist. Sofern zwei Pole jeweils ein Nordpol oder jeweils ein Südpol sind, so handelt es sich um gleichnamige Pole. Ist dagegen ein Pol ein Nordpol und der andere Pol ein Südpol, so handelt es sich um ungleichnamige Pole. Je nach Polarität der Beschaltung der Spule 12 stehen sich gleichnamige Pole von Stator 10 und Rotor 11 gegenüber, was zu einer entsprechenden Kraftwirkung auf den Rotor 11 führt.The stator 10 forms at least two magnetic, opposite poles of the permanent magnet arrangement 13 . The term "dissimilar" refers to the fact that a magnetic pole is always a north pole or a south pole. If two poles are either a north pole or a south pole, they are poles with the same name. If, on the other hand, one pole is a north pole and the other pole is a south pole, then they are poles of opposite names. Depending on the polarity of the wiring of the coil 12 , like poles of the stator 10 and rotor 11 face each other, which leads to a corresponding force effect on the rotor 11 .

Ganz allgemein wird vorgeschlagen, dass der Rotor 11, jeweils in einem Verstellvorgang, durch Beschaltung der Schlossanschlüsse 2a, 2b mit einer vorbestimmten Bordgleichspannung je nach deren Polarität in zwei magnetisch stabile Stellungen bringbar ist, die jeweils einem oben angegebenen Schlosszustand entsprechen. Der Verstellvorgang im Übrigen ist damit frei von die Spule 12 betreffenden Schaltvorgängen.In general, it is proposed that the rotor 11 can be brought into two magnetically stable positions, each in one adjustment process, by connecting the lock connections 2a, 2b to a predetermined on-board DC voltage depending on its polarity, each of which corresponds to a lock state specified above. The rest of the adjustment process is thus free of the switching processes affecting the coil 12 .

Hinsichtlich der grundsätzlichen Funktionsweise und einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung des Stellantriebs 8 darf auf die DE 20 2016 105 005 U1 verwiesen werden, die auf die Anmelderin zurückgeht und deren Inhalt insofern zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.With regard to the basic functioning and a preferred structural design of the actuator 8 must be on the DE 20 2016 105 005 U1 referenced, which goes back to the applicant and whose content is made the subject of the present application.

Der Auslegung der Induktivität der Spule 12 derart, dass antriebstechnische Anforderungen einerseits und EMV-Anforderungen andererseits erfüllt werden, kommt vorliegend besondere Bedeutung zu. Vorschlagsgemäß ist es so, dass die Induktivität der Spule 12 in einem Bereich zwischen 9 mH und 15 mH liegt.The design of the inductance of the coil 12 in such a way that drive requirements on the one hand and EMC requirements on the other hand are met is of particular importance in the present case. According to the proposal, the inductance of the coil 12 is in a range between 9 mH and 15 mH.

Wesentlich für die vorschlagsgemäße Lösung ist nun weiter, dass das Türsteuergerät 9 die Bordgleichspannung U_B aus der magnetisch stabilen Stellung heraus in einer Abschaltphase A abschaltet und dadurch eine Gegeninduktion in der Spule 12 hervorruft, die einen Störspannungsimpuls S an den Schlossanschlüssen 2a, 2b erzeugt. Dies ist in 2) für einen beispielhaften Verstellvorgang gezeigt.It is now also essential for the proposed solution that the door control unit 9 switches off the on-board DC voltage U _B from the magnetically stable position in a switch-off phase A, thereby causing a counter-induction in the coil 12, which generates an interference voltage pulse S at the lock connections 2a, 2b. this is in 2 ) for an exemplary adjustment process.

Ein Verstellvorgang wird gemäß 2a) dadurch eingeleitet, dass zum Zeitpunkt t_ein die Bordgleichspannung an die Schlossanschlüsse 2a, 2b angelegt wird, was zu einem sprungartigen Anstieg des Antriebsstroms gemäß 2b) führt. Durch die Wechselwirkung zwischen Stator 10 und Rotor 11 nimmt der Stellantrieb 8 anschließend die entsprechende, magnetisch stabile Stellung ein. Aus dieser magnetisch stabilen Stellung heraus schaltet das Türsteuergerät 8 die Bordgleichspannung U_B zum Zeitpunkt t_aus ab. Dies bedeutet vorliegend, dass die Bordgleichspannung U_B von den Schlossanschlüssen 2a, 2b getrennt wird.An adjustment is according to 2a) initiated in that at time t _{in the} on-board DC voltage is applied to the lock terminals 2a, 2b, resulting in a sudden increase in the drive current according to 2 B) leads. Due to the interaction between the stator 10 and the rotor 11, the actuator 8 then assumes the corresponding, magnetically stable position. From this magnetically stable position, the door control unit 8 switches _off the on-board DC voltage U _B at time t off. In the present case, this means that the on-board DC voltage U _B is separated from the lock connections 2a, 2b.

Durch die resultierende Änderung des Antriebsstroms Δl_a über der Schaltzeit Δt_I ergibt sich eine Gegeninduktion in der Spule 12, die den Störspannungsimpuls S erzeugt. Der Störspannungsimpuls S ist in 2a) gezeigt.The resultant change in the drive current Δl _a over the switching time Δt _I results in a mutual induction in the coil 12, which generates the interference voltage pulse S. The disturbance voltage pulse S is in 2a) shown.

Der Störspannungsimpuls S wird über die Schlossanschlüsse 2a, 2b an das Türsteuergerät 9 geleitet und stellt damit grundsätzlich eine leitungsgebundene EMV-Störung dar, die mit der vorschlagsgemäßem Lösung allein durch eine sachgerechte Auslegung beträchtlich reduziert werden kann. Denn nach der vorschlagsgemäßen Lösung ist es schließlich, dass der zeitliche Verlauf der Abschaltphase A zur Erfüllung der EMV-Anforderungen derart auf die Induktivität der Spule 12 abgestimmt ist, dass die Amplitude U_S des an den Schlossanschlüssen 2a, 2b anliegenden Störspannungsimpulses S bei einer Bordgleichspannung U_B von 12 V weniger als 160 V, insbesondere weniger als 150 V, beträgt.The interference voltage pulse S is routed to the door control unit 9 via the lock connections 2a, 2b and thus basically represents a line-bound EMC interference that can be reduced considerably with the proposed solution simply by a proper design. Because according to the proposed solution, it is finally that the time course of the switch-off phase A to meet the EMC requirements such is matched to the inductance of the coil 12 so that the amplitude U _S of the interference voltage pulse S present at the lock terminals 2a, 2b is less than 160 V, in particular less than 150 V, for an on-board DC voltage U _B of 12 V.

Vorschlagsgemäß ist also der Betrieb des Türsteuergeräts 9 genau auf die Induktivität der Spule 12 abgestimmt, sodass die obigen EMV-Anforderungen jederzeit erfüllt werden. Damit lassen sich mit der vorschlagsgemäßen Lösung nicht nur die strahlungswellenbasierten, sondern auch die leitungsbasierten Störungen hinreichend reduzieren.According to the proposal, the operation of the door control device 9 is precisely matched to the inductance of the coil 12, so that the above EMC requirements are met at all times. With the proposed solution, not only the radiation-based interference but also the line-based interference can be sufficiently reduced.

Vorzugsweise ist es so, dass die Amplitude U_S des an den Schlossanschlüssen 2a, 2b anliegenden Störspannungsimpulses S, insbesondere gemessen nach ISO 7637-2, bei einer Bordgleichspannung von 12 V weniger als 100 V, insbesondere sogar weniger als 80 V, beträgt.It is preferably the case that the amplitude U _S of the interference voltage pulse S present at the lock terminals 2a, 2b, measured in particular according to ISO 7637-2, is less than 100 V, in particular even less than 80 V, with an on-board DC voltage of 12 V.

Eine andere EMV-Anforderung sieht vor, dass bei einem Störspannungsimpuls S mit einer Impulsbreite von weniger als 2 ms, vorzugsweise weniger als 1 ms, die Amplitude U_S des an den Schlossanschlüssen 2a, 2b anliegenden Störspannungsimpulses S, wiederum vorzugsweise gemessen nach ISO 7637-2, bei einer Bordgleichspannung von 12 V weniger als 150 V, vorzugsweise weniger als 80 V, beträgt.Another EMC requirement provides that in the case of an interference voltage pulse S with a pulse width of less than 2 ms, preferably less than 1 ms, the amplitude U _S of the interference voltage pulse S present at the lock terminals 2a, 2b, again preferably measured according to ISO 7637- 2, with an on-board DC voltage of 12 V is less than 150 V, preferably less than 80 V.

Alternativ oder zusätzlich kann es gemäß einer weiteren EMV-Anforderung vorgesehen sein, dass bei einem Störspannungsimpuls S mit einer Impulsbreite Δt_U von mehr als 1 ms, vorzugsweise mehr als 2 ms, die Amplitude des an den Schlossanschlüssen 2a, 2b anliegenden Störspannungsimpulses S, wiederum vorzugsweise gemäß ISO 7637-2, bei einer Bordgleichspannung von 12 V weniger als 80 V beträgt.Alternatively or additionally, according to a further EMC requirement, provision can be made for an interference voltage pulse S with a pulse width Δt _U of more than 1 ms, preferably more than 2 ms, to increase the amplitude of the interference voltage pulse S present at the lock terminals 2a, 2b preferably according to ISO 7637-2, with an on-board DC voltage of 12 V is less than 80 V.

Für den vorschlagsgemäßen Anwendungsfall hat es sich als ganz besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die Induktivität der Spule 12 in einem Bereich zwischen etwa 11 mH und etwa 13 mH liegt. Die besonders bevorzugte Induktivität der Spule 12 liegt im Hinblick auf den optimalen Kompromiss zwischen Antriebstechnischen Anforderungen und EMV-Anforderungen bei etwa 12,2 mH.For the proposed application, it has turned out to be particularly advantageous that the inductance of the coil 12 is in a range between approximately 11 mH and approximately 13 mH. The particularly preferred inductance of the coil 12 is approximately 12.2 mH with regard to the optimal compromise between technical drive requirements and EMC requirements.

Grundsätzlich kann der Spule 12 eine separate EMV-Schaltung 14 zur Reduzierung der leitungsgebundenen Störungen zugeordnet sein. Dabei ist es vorzugsweise so, dass die separate EMV-Schaltung 14 zwischen den Schlossanschlüssen 2a, 2b eine Zener-Diode, einen Varistor oder ein RC-Glied aufweist.In principle, the coil 12 can be assigned a separate EMC circuit 14 to reduce line-bound interference. It is preferably the case that the separate EMC circuit 14 between the lock connections 2a, 2b has a zener diode, a varistor or an RC element.

Besonders bevorzugt ist es allerdings, dass der Spule 12 keine separate EMV-Schaltung zur Reduzierung der leitungsgebundenen Störungen zugeordnet ist, sodass die EMV-Anforderungen allein durch die Auslegung der Kraftfahrzeugschlossanordnung 1, und nicht etwa durch eine separate EMV-Schaltung realisiert wird. In dem Fehlen einer separaten EMV-Schaltung ist ein beträchtliches Kosteneinsparungspotential zu sehen.However, it is particularly preferred that the coil 12 is not assigned a separate EMC circuit to reduce the conducted interference, so that the EMC requirements are met solely by the design of the motor vehicle lock arrangement 1 and not by a separate EMC circuit. In the absence of a separate EMC circuit, there is considerable potential for cost savings.

Im Rahmen des Verstellvorgangs und vor der Abschaltphase stellt sich ein stationärer, ohmscher Antriebsstrom I_O ein. Dieser ohmsche Antriebsstrom I_O stellt sich insbesondere ein, wenn der Rotor 11 die betreffende magnetisch stabile Stellung erreicht hat. In besonders bevorzugter Ausgestaltung liegt der stationäre Antriebsstrom I_O in einem Bereich zwischen etwa 3 A und 5 A, vorzugsweise bei etwa 4 A. Die Abschaltphase A umfasst vorzugsweise eine Bestromungsänderung der Spule 12 von 100 Prozent auf unter zehn Prozent des stationären Antriebsstroms I_O in weniger als 5 ms.During the adjustment process and before the switch-off phase, a stationary, ohmic drive current I _O is established. This ohmic drive current I _O occurs in particular when the rotor 11 has reached the relevant magnetically stable position. In a particularly preferred embodiment, the steady-state drive current I _O is in a range between about 3 A and 5 A, preferably about 4 A. The switch-off phase A preferably includes a change in the energization of the coil 12 from 100 percent to less than ten percent of the steady-state drive current I _O in less than 5ms.

Während sich der stationäre Strom I_O durch die angelegte Bordgleichspannung U_B einerseits und durch den ohmschen Widerstand der Spule 12 einstellen lässt, geht die Bestromungsänderung Δt_I auf das Schaltverhalten des Türsteuergeräts 9 zurück.While the steady-state current I _O can be adjusted by the applied on-board DC voltage U _B on the one hand and by the ohmic resistance of the coil 12 , the change in current supply Δt _I is due to the switching behavior of the door control unit 9 .

Für die Beschaltung der Schlossanschlüsse 2a, 2b mit der Bordgleichspannung U_B ist das Türsteuergerät 9 mit einem Schaltelement 15 ausgestattet, das von einem Steuerelement 16 des Türsteuergeräts 9 angesteuert wird. Bei dem Schaltelement 15 kann es sich um ein mechanisch schaltendes Schaltelement, insbesondere um ein Relais, handeln. Alternativ kann es sich bei dem Schaltelement 15 auch um einen Halbleiterschalter handeln. Durch eine entsprechende Auswahl des Schaltelements 15 und/oder durch eine entsprechende Ansteuerung des Schaltelements 15 lässt sich der zeitliche Verlauf der Abschaltphase A in einem weiten Bereich einstellen.The door control unit 9 is equipped with a switching element 15 which is controlled by a control element 16 of the door control unit 9 for connecting the lock connections 2a, 2b to the on-board DC voltage U _B . The switching element 15 can be a mechanically switching switching element, in particular a relay. Alternatively, the switching element 15 can also be a semiconductor switch. By a corresponding selection of the switching element 15 and/or by a corresponding activation of the switching element 15, the time course of the switch-off phase A can be set within a wide range.

Die Impulsbreite Δt_U des resultierenden Störspannungsimpulses S beträgt in besonders bevorzugter Ausgestaltung weniger als 2 ms.In a particularly preferred embodiment, the pulse width Δt _U of the resulting interference voltage pulse S is less than 2 ms.

Die vorschlagsgemäße Lösung lässt sich in einem weiten Bereich von Bordgleichspannungen einsetzen. Hier und vorzugsweise liegt die Bordgleichspannung U_B in einem Bereich zwischen 9 V und 16 V, vorzugsweise bei etwa 12 V. Bei der Bordgleichspannung handelt es sich hier und vorzugsweise um die Bordnetzspannung, die von der Bordnetzbatterie des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird.The proposed solution can be used in a wide range of on-board DC voltages. Here and preferably the on-board DC voltage U _B is in a range between 9 V and 16 V, preferably around 12 V. The on-board DC voltage is here and preferably the on-board power supply voltage provided by the on-board power supply battery of the motor vehicle.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Bordgleichspannung U_B eine gegenüber der Bordnetzspannung hoch- oder tiefgesetzte Spannung ist.However, it can also be provided that the on-board DC voltage U _B is a voltage that is set high or low compared to the on-board power supply voltage.

Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schlossmechanik 7 so getroffen, dass für die Einstellung der Schlosszustände ein außerordentlich geringes Drehmoment von dem Stellantrieb 8 bereitgestellt werden muss. Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Schlossmechanik 7 darf wiederum auf die DE 20 2016 105 005 U1 verwiesen werden, deren Inhalt auch insoweit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.In the exemplary embodiment shown and in this respect preferred, the lock mechanism 7 is designed in such a way that an extraordinarily low torque has to be provided by the actuating drive 8 in order to set the lock states. With regard to the structural design of the lock mechanism 7 must turn to the DE 20 2016 105 005 U1 be referenced, the content of which is also made the subject of the present application in this respect.

Im Einzelnen erzeugt der Stellantrieb 8 während der Beschaltung mit der Bordgleichspannung U_B über den Rotor 11 ein Antriebs-Drehmoment von weniger als 60 Nmm, vorzugsweise weniger als 50 Nmm. Folgerichtig ist auch die auf die Verstellung des Rotors zurückgehende, mechanische Rotationsenergie entsprechend gering. Bei der durch das Antriebs-Drehmoment getriebenen Verstellung des Stellantriebs 8 zwischen der einen magnetisch stabilen Stellung und der anderen magnetisch stabilen Stellung beträgt die Rotationsenergie vorzugsweise weniger als 60 mJ.In detail, the actuator 8 generates a drive torque of less than 60 Nm, preferably less than 50 Nm, via the rotor 11 while it is connected to the on-board DC voltage U _B . Consequently, the mechanical rotational energy resulting from the adjustment of the rotor is correspondingly low. When the actuator 8 is adjusted between the one magnetically stable position and the other magnetically stable position, driven by the drive torque, the rotational energy is preferably less than 60 mJ.

Im Ergebnis lassen sich mit der vorschlagsgemäßen Lösung auch strenge EMV-Anforderungen erfüllen, indem einerseits eine spezielle Bauform eines schaltungsarmen Stellantriebs genutzt wird und indem andererseits das Schaltverhalten des Türsteuergeräts 9 auf die Induktivität der Spule 12 des Stellantriebs 8 innerhalb spezifischer Grenzen abgestimmt wird.As a result, the proposed solution can also be used to meet strict EMC requirements, on the one hand by using a special design of an actuator with few switching operations and on the other hand by the switching behavior of the door control device 9 being matched to the inductance of the coil 12 of the actuator 8 within specific limits.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 10348670 A1 [0005]
DE 202016105005 U1 [0006, 0028, 0047]

Claims

Motor vehicle lock arrangement with a motor vehicle lock (2) which has an electric actuator (8) for setting lock states, and with a door control device (9) which is connected to electric lock connections (2a, 2b) of the motor vehicle lock (2) for controlling the actuator (8). is connected, wherein the actuator (8) has the two components stator (10) and rotor (11) and wherein one of the two components is a coil (12) and the other of the two components is a permanent magnet arrangement (13), wherein the motor vehicle lock arrangement ( 1) is set up to meet a predetermined set of EMC requirements from EMC requirements, characterized in that the rotor (11), in each case in an adjustment process, by wiring the lock connections (2a. 2b) with an on-board DC voltage ( _UB ) depending on whose polarity can be brought into two magnetically stable positions, each corresponding to a lock state, and that the adjustment process in the rest en free of switching processes affecting the coil (12), that the inductance of the coil (12) is in a range between 9 mH and 15 mH, that the door control unit (9) changes the on-board DC voltage ( _UB ) from the magnetically stable position to a switch-off phase (A) and thereby causes a counter-induction in the coil (12), which generates an interference voltage pulse (S) at the lock connections (2a, 2b) and that the time profile of the switch-off phase (A) is such to meet the EMC requirements is matched to the inductance of the coil (12) so that the amplitude (Us) of the interference voltage pulse (S) present at the lock connections (2a, 2b), preferably measured according to ISO 7637-2, with an on-board DC voltage (U _B ) of 12 V is less than 160 V, in particular less than 150 V.

Motor vehicle lock arrangement claim 1 , characterized in that the amplitude (U _S ) of the interference voltage pulse (S) present at the lock connections (2a, 2b), preferably measured according to ISO 7637-2, is less than 100 V with an on-board DC voltage ( _UB ) of 12 V, in particular less than 80V.

Motor vehicle lock arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the event of an interference voltage pulse (S) with a pulse width (Δt _U ) of less than 2 ms, preferably less than 1 ms, the amplitude (U _S ) of the interference voltage pulse (S ), preferably measured according to ISO 7637-2, with an on-board DC voltage ( _UB ) of 12 V is less than 150 V, preferably less than 80 V.

Motor vehicle lock arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that with an interference voltage pulse (S) with a pulse width (Δt _U ) of more than 1 ms, preferably more than 2 ms, the amplitude (U _S ) of the at the lock connections (2a, 2b) applied interference voltage pulse (S), preferably measured according to ISO 7637-2, with an on-board DC voltage ( _UB ) of 12 V is less than 80 V.

Motor vehicle lock arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the inductance of the coil (12) is in a range between approximately 11 mH and approximately 13 mH, preferably approximately 12.2 mH.

Motor vehicle lock arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the coil (12) is assigned a separate EMC circuit (14) to reduce line-bound interference, preferably in that the EMC circuit (14) between the lock connections (2a, 2b) has a zener diode, a varistor or an RC element.

Motor vehicle lock arrangement according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the coil (12) is not associated with a separate EMC circuit (14) to reduce the conducted interference.

Motor vehicle lock arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that before the switch-off phase (A) a stationary, ohmic drive current (I _O ) sets in, preferably that the stationary drive current (I _O ) is in a range between approximately 3 A and 5 A, preferably about 4 A.

Motor vehicle lock arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the switch-off phase (A) includes a change in energization of the coil (12) from 100% to less than 10% of the stationary drive current (I _O ) in less than 5 ms.

Motor vehicle lock arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse width of the interference voltage pulse (S) is less than 2 ms.

Motor vehicle lock arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the on-board DC voltage (U _B ) is in a range between 9 V and 16 V, preferably around 12 V.

Motor vehicle lock arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (8) during the Wiring with the on-board DC voltage ( _UB ) via the rotor (11) generates a drive torque of less than 60 Nm, preferably less than 50 Nm.

Motor vehicle lock arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating drive (8), driven by the drive torque, can be adjusted between one magnetically stable position and the other magnetically stable position and the rotational energy is less than 60 mJ.