EP4392283A1

EP4392283A1 - Verriegelungsaktuator für kraftfahrzeugtechnische anwendungen

Info

Publication number: EP4392283A1
Application number: EP22765624.6A
Authority: EP
Inventors: Wenhong Gao; Saxon SUN; Boan Zheng
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2022-08-22
Publication date: 2024-07-03
Also published as: CN115714285A; JP2024532087A; WO2023026163A1; US12516553B2; US20250146333A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verriegelungsaktuator für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen, welcher mit einem Gehäuse (4), ferner mit einem im Gehäuse (4) angeordneten elektromotorischen Antrieb (5 bis 9) und mit einem durch eine Öffnung (15) im Gehäuse (4) nach außen geführten Riegelelement (11, 12) ausgerüstet ist. Der elektromotorische Antrieb (5 bis 9) weist zumindest einen Elektromotor (5), ein Abtriebselement (6), ein mit der Abtriebselement (6) kämmendes Abtriebsrad (7) und ein mit dem Abtriebsrad (7) kämmendes Getrieberad (8) zur Beaufschlagung des Riegelelementes (11, 12) auf. Erfindungsgemäß ist ein am Getrieberad (8) angreifendes sowie manuell beaufschlagbares Notbetätigungselement (17, 18) vorgesehen.

Description

Beschreibung

Verriegelungsaktuator für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen

Die Erfindung betrifft einen Verriegelungsaktuator für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen, mit einem Gehäuse, ferner mit einem im Gehäuse angeordneten elektromotorischen Antrieb, und mit einem durch eine Öffnung im Gehäuse nach außen geführten Riegelelement, wobei der elektromotorische Antrieb zumindest einen Elektromotor, ein Abtriebselement, ein mit dem Abtriebselement kämmendes Abtriebsrad und einem mit dem Abtriebsrad kämmendes Getrieberad zur Beaufschlagung des Riegelelementes aufweist.

Ein Verriegelungsaktuator des eingangs beschriebenen Aufbaus wird beispielsweise in der WO 2019/068279 A1 der Anmelderin beschrieben. Der Verriegelungsaktuator bzw. das auf diese Weise verfahrbare Riegelelement sorgt dabei in Verbindung mit einer elektrischen Anschlussvorrichtung für insbesondere Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuge dafür, dass ein Ladestecker innerhalb einer Ladesteckdose mithilfe des Riegelelementes lösbar verankert werden kann. Das hat sich grundsätzlich bewährt.

Darüber hinaus können solche Verriegelungsaktuatoren aber auch in anderem Kontext im oder am Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen. So oder so wird der elektromotorische Antrieb in der Regel mithilfe der kraftfahrzeugseitigen Batterie bzw. eines an dieser Stelle vorgesehenen Akkumulators mit der erforderlichen elektrischen Energie versorgt. An dieser Stelle kann es zu Störungen der elektrischen Energieversorgung beispielsweise dann kommen, wenn der fragliche Akkumulator nicht (mehr) über einen ausreichenden Ladezustand beispielsweise im Anschluss an eine längere Standzeit verfügt. In einem solchen Fall lässt sich beispielsweise eine mithilfe des Verriegelungsaktuators bzw. dessen Riegelelementes hervorgerufene Verriegelung nicht (mehr) so ohne weiteres aufheben. Hier setzt die Erfindung ein.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen derartigen Verriegelungsaktuator für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen so weiterzuentwickeln, dass ein Notbetrieb möglich ist.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßer Verriegelungsaktuator im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein am Getrieberad angreifendes manuell beaufschlagbares Notbetätigungselement vorgesehen ist.

Durch den erfindungsgemäßen Rückgriff auf das manuell beaufschlagbare Notbetätigungselement, welches am Getrieberad angreift, lässt sich der betreffende Verriegelungsaktuator auch dann zumindest manuell beaufschlagen, wenn eine elektrische Energieversorgung für den Elektromotor ausgefallen oder unterbrochen ist. Denn das Getrieberad zur Beaufschlagung des Riegelelementes wird in einem solchen Fall mithilfe des direkt am Getrieberad angreifenden, manuell beaufschlagbaren Notbetätigungselementes verfahren. Die Notbetätigung kann grundsätzlich sowohl zu einer Notverriegelung mithilfe des Riegelelementes als auch einer Notntriegelung mithilfe des Riegelelementes vorgenommen werden.

Erfindungsgemäß ist das Notbetätigungselement typischerweise als Notentriegelungselement ausgebildet, sorgt also im Regelfall dafür, dass das im verriegelten Zustand befindliche und gegenüber dem Gehäuse in einer exponierten Stellung ausgefahrene Riegelelement in seine entriegelte und zurückgezogene Position rücküberführt wird. Dadurch lässt sich auf manuelle Art und Weise ein zuvor mithilfe des Riegelelementes verriegeltes Kraftfahrzeug- Bauteil lösen. Hierbei kann es sich beispielhaft und nicht einschränkend um einen in einer Ladesteckdose aufgenommenen Ladestecker handeln. Generell lassen sich hierdurch aber auch andere zuvor verriegelte Kraftfahrzeug-Bauteile im Anschluss an die beschriebene manuelle Notbetätigung bzw. Notentriegelung (wieder) beaufschlagen respektive öffnen.

Zu diesem Zweck ist im Detail das Notbetätigungselement zweiteilig mit Scheibe und flexiblem Verbindungsmittel ausgebildet. Bei dem flexiblen Verbindungsmittel kann es sich zum Beispiel um einen an die Scheibe angeschlossenen Seilzug handeln. Die Scheibe greift dabei im Allgemeinen mit einem Zapfen in eine Zapfenaufnahme am Getrieberad ein.

Auf diese Weise werden etwaige mithilfe des flexiblen Verbindungsmittels auf die Scheibe übertragene Drehbewegungen auf das Getrieberad übertragen, weil die Drehbewegung der Scheibe durch den in die Zapfenaufnahme eingreifenden Zapfen dafür sorgt, dass hierdurch das Getrieberad bei der Drehbewegung der Scheibe mitgenommen wird.

Für die Führung des flexiblen Verbindungsmittels und vorteilhaft des Seilzuges an der Scheibe ist die Scheibe in der Regel mit einer Umfangsnut zum Eingriff des betreffenden flexiblen Verbindungsmittels ausgerüstet. Außerdem und nach besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist zusätzlich noch eine Führung für das Verbindungsmittel vorgesehen. Die Führung sorgt insgesamt dafür, dass das Verbindungsmittel größtenteils tangential an die Scheibe bzw. die Umfangsnut der Scheibe herangeführt wird.

Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Führung zweiteilig mit einer Innenführung und einer Außenführung ausgebildet ist. Die Innenführung ist dabei im Inneren des Gehäuses vorgesehen und ausgebildet. Dabei kann die Auslegung insgesamt so getroffen werden, dass die Innenführung beispielsweise an einen Deckel des Gehäuses angeschlossen ist. Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass das Gehäuse in der Regel zweiteilig mit Schale und Deckel ausgebildet ist.

Die Außenführung greift im Allgemeinen unter Zwischenschaltung einer Dichtung in eine Öffnung des Gehäuses ein. Mithilfe der Dichtung wird die Außenführung und damit das nach außen geführte flexible Verbindungsmittel gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. Das ist vor dem Hintergrund besonders wichtig, als derartige Verriegelungsaktuatoren für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen typischerweise im Innern einer Karosserie aber nicht notwendigerweise geschützt vor Staub oder Feuchtigkeit platziert werden.

Das Riegelelement verfügt im Allgemeinen über eine Zahnausbildung zum Eingriff eines Zahnrades an der Abtriebsschnecke. D. h., die Abtriebsschnecke ist im Allgemeinen mit dem fraglichen Zahnrad ausgebildet, welches in die Zahnausbildung des Riegelelementes eingreift, so dass entsprechende Drehungen des Zahnrades in eine Linearbewegung des Riegelelementes durch Eingriff des Zahnrades in die sich im Allgemeinen gradlinig erstreckende Zahnausbildung umgesetzt wird.

Das Riegelelement verfügt seinerseits über einen zapfenartigen Vorsprung, der eine Dichtung in der Öffnung des Gehäuses durchgreift. Mithilfe der Dichtung wird der zapfenartige Vorsprung gegenüber der Öffnung des Gehäuses abgedichtet und wird verhindert, dass etwaiges Spritzwasser oder allgemein Feuchtigkeit, Staub etc. ins Innere des Gehäuses eindringen kann. Das ist insofern von besonderer Bedeutung, als im Regelfall die sich im Inneren des Gehäuses befindlichen Bauteile, namentlich das Abtriebselement, das mit de Abtriebselement kämmende Abtriebsrad und auch die Scheibe als Bestandteil des Notbetätigungselementes üblicherweise aus Kunststoff hergestellt sind und jeweils Kunststoffspritzgussteile darstellen. Derartige Kunststoffspritzgussteile müssen insbesondere vor eindringendem Staub geschützt werden, um den Verschleiß niedrig zu halten.

Auch das Gehäuse bestehend aus Schale und Deckel ist typischerweise aus Kunststoff hergestellt. Gleiches gilt für die Führung bzw. die Innenführung und die Außenführung. Der durch die Außenführung nach außerhalb des Gehäuses tretende Seilzug kann zur Vereinfachung seiner manuellen Beaufschlagung beispielsweise mit einer an das Seil angeschlossenen Handhabe ausgerüstet sein. Tatsächlich handelt es sich bei dem Seilzug vorteilhaft um einen Bowdenzug mit Bowdenzugseele und Bowdenzughülle, wobei die Handhabe im Allgemeinen an die Bowdenzugseele angeschlossen ist. Dadurch lassen sich die gewünschten manuellen Beaufschlagungen des Getrieberades im Zuge der Notbetätigung und insbesondere die Notentriegelung wie beschrieben realisieren und umsetzen.

Im Ergebnis wird ein Verriegelungsaktuator für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen zur Verfügung gestellt, welcher besonders sicher und dauerhaft funktioniert. Das gilt selbst dann, wenn eine elektrische Energiequelle für den Elektromotor ausgefallen ist oder eine ungenügende elektrische Leistung zur Verfügung stellt. Denn in einem solchen Fall kann das Riegelelement mithilfe des manuell beaufschlagbaren Notbetätigungselementes notbetätigt und insbesondere notentriegelt werden. Zu diesem Zweck ist das Notbetätigungselement typischerweise mit dem Seilzug und der endseitigen Handhabe ausgerüstet, deren manuelle Beaufschlagung auf das Riegelelement übertragen wird.

Das alles wird in Verbindung mit einer abgedichteten und gekapselten Auslegung des Gehäuses umgesetzt, so dass Funktionsbeeinträchtigungen auch bei ungünstigen Umweltbedingungen nicht zu befürchten sind. Darüber hinaus sorgt die überwiegende Auslegung aus Kunststoff für ein geringes Gewicht und niedrige Kosten, so dass der erfindungsgemäße Verriegelungsaktuator für die beschriebenen kraftfahrzeugtechnischen Anwendungen besonders prädestiniert ist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine elektrische Anschlussvorrichtung in einer Übersicht in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuator schematisch,

Fig. 2 den Verriegelungsaktuator in einer perspektivischen Explosionsdarstellung und

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 2 in zusammengebautem und geöffnetem Zustand des Gehäuses.

In der Fig. 1 ist eine elektrische Anschlussvorrichtung für insbesondere Elektrooder Hybridkraftfahrzeuge dargestellt. Von dem fraglichen Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug erkennt man ausschnittsweise eine Karosserie 1 und eine Einbauöffnung 2 in der Karosserie 1 zur Aufnahme einer Ladesteckdose 3 sowie eines Gehäuses 4. Das Gehäuse 4 gehört dabei zu einem in den Fig. 2 und 3 im Detail dargestellten und nachfolgend noch näher beschriebenen Verriegelungsaktuator.

Darüber hinaus erkennt man grundsätzlich noch einen anschließend näher zu beschreibenden elektromotorischen Antrieb 5 bis 9. Der elektromotorische Antrieb 5 bis 9 dient zur Erzeugung von Stellbewegungen eines Riegelelementes 1 1 , 12. Das Riegelelement 11 , 12 sorgt dafür, dass ein in der Fig. 1 lediglich angedeuteter Ladestecker 13 lösbar in der Ladesteckdose 3 verankert werden kann. Der Ladestecker 13 mag dazu an eine nicht dargestellte Ladesäule als Bestandteil einer Ladeinfrastruktur angeschlossen sein, was im Detail nicht wiedergegeben ist.

Anhand der Fig. 2 kann man nachvollziehen, dass sich der elektromotorische Antrieb 5 bis 9 zunächst einmal aus einem Elektromotor 5 sowie einem auf einer Abtriebswelle des Elektromotors 5 angebrachten Abtriebselement 6 zusammensetzt. Das Abtriebselement 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kronradstufe mit einer Evoloid-Verzahnung ausgeführt. Durch die Evoloid- Verzahnung kann eine hohe Übersetzung erreicht werden. In alternativen Ausführungen kann das Abtriebselement 6 eine andere Verzahnung aufweisen, oder auch anstatt als Kronradstufe zum Beispiel als Abtriebsschnecke ausgeführt sein. Das Abtriebselement 6 kämmt seinerseits mit einem Abtriebsrad 7, welches seinerseits für den Antrieb eines Getrieberads 8 sorgt. Das Getrieberad 8 greift mit einem nach dem Ausführungsbeispiel unterseitig angeschlossenen Zahnrad 9 in eine geradlinig verlaufende Zahnausbildung 10 am Riegelelement 1 1 , 12 ein.

Das Riegelelement 11 , 12 setzt sich seinerseits aus einer die Zahnausbildung 10 aufweisenden Basis 11 und einem zapfenartigen Vorsprung 12 zusammen. Der zapfenartige Vorsprung 12 durchgreift eine Dichtung 14 in einer Öffnung 15 des Gehäuses 4. Tatsächlich setzt sich das Gehäuse 4 aus einer Schale 4b und einem Deckel 4a zusammen, wie man insbesondere anhand der Explosionsdarstellung nach der Fig. 2 nachvollziehen kann.

Neben dem elektromotorischen Antrieb 5 bis 9 und dem Riegelelement 1 1 , 12 ist zusätzlich noch eine Leiterplatte 16 mit darauf befindlicher und nicht ausdrücklich wiedergegebener Steuereinheit zur Ansteuerung des elektromotorischen Antriebes 5 bis 9 im Innern des Gehäuses 4 angeordnet. Die Leiterplatte 16 ist mit Zuleitungen 16‘ ausgerüstet, die nach außerhalb des Gehäuses 4 geführt werden. Außerdem ist im Gehäuse 4 ein am Getrieberad 8 angreifendes sowie manuell beaufschlagbares Notbetätigungselement 17, 18 angeordnet. Man erkennt bei einem Vergleich der Fig. 2 und 3, dass das Notbetätigungselement 17, 18 nach dem Ausführungsbeispiel zweiteilig mit einer Scheibe 17 und einem flexiblen Verbindungsmittel 18 ausgebildet ist. Das flexible Verbindungsmittel 18 ist nach dem Ausführungsbeispiel als an die Scheibe 17 angeschlossener Seilzug 18 ausgelegt. Bei dem Seilzug 18 mag es sich um einen Bowdenzug mit Bowdenzugseele und Bowdenzugmantel handeln. Nach dem Ausführungsbeispiel ist an den Seilzug 18 bzw. seine Bowdenzugseele eine angedeutete manuelle Handhabe 19 angeschlossen, mit deren Hilfe der Seilzug 18 und damit insgesamt das Notbetätigungselement 17, 18 manuell beaufschlagt werden kann. Dazu mag eine in der Fig. 3 durch einen Pfeil angedeutete Zugbeaufschlagung korrespondieren, die über den Seilzug 18 auf die Scheibe 17 übertragen werden kann. Die Scheibe 17 ist zu diesem Zweck mit einer Umfangsnut zum Eingriff des flexiblen Verbindungsmittels bzw. des Seilzuges 18 ausgerüstet. Außerdem verfügt die Scheibe 17 über einen radial sowie umfangseitig an der Unterseite vorgesehenen Zapfen 17a, welcher in eine Zapfenaufnahme 8a am Getrieberad 8 eingreift. Dadurch führen beispielsweise mit einer Zugbeaufschlagung des Seilzuges 18 in der in Fig. 3 angedeuteten Richtung einhergehende Drehungen der Scheibe 17 im in der Fig. 3 angedeuteten Uhrzeigersinn dazu, dass das Getrieberad 8 durch den Eingriff zwischen dem Zapfen 17a und der Zapfenaufnahme 8a bei dieser Uhrzeigersinndrehung der Scheibe 17 mitgenommen wird. Tatsächlich sind die Scheibe 17 und das Getrieberad 8 gleichachsig in Bezug auf eine gemeinsame Achse bzw. Drehachse 20 zueinander gelagert.

Bei einem Vergleich der Fig. 2 und 3 erkennt man schließlich noch, dass eine Führung 21 , 22 für das flexible Verbindungsmittel bzw. den Seilzug 18 vorgesehen und realisiert ist. Die Führung 21 , 22 ist dabei insgesamt zweiteilig mit einer Innenführung 21 und einer Außenführung 22 ausgebildet. Die Innenführung 21 mag dabei an den Deckel 4a des Gehäuses 4 angeschlossen sein. Außerdem sorgt die Innenführung 21 dafür, dass das flexible Verbindungsmittel 18 bzw. der Seilzug 18 im Innern des Gehäuses 4 einwandfrei geführt wird, und zwar ausgehend von einer mit einer Dichtung 23 ausgerüsteten Öffnung 24 im Gehäuse 4 bzw. dessen Schale 4b. Von dieser Öffnung 24 geht auch die Außenführung 22 für das flexible Verbindungsmittel bzw. den Seilzug 18 aus. Dabei greift die Außenführung 22 unter Zwischenschaltung der besagten Dichtung 23 in die Öffnung 24 des Gehäuses 4 ein.

Man erkennt, dass das Riegelelement 1 1 , 12 mit seinem zapfenartigen Vorsprung 12 aus dem Gehäuse 4 mit jeweils durch den elektromotorischen Antrieb 5 bis 9 vorgegebener Länge vorkragt und im Ausführungsbeispiel für die Verriegelung des Ladesteckers 13 gegenüber der Ladesteckdose 3 sorgt. Selbstverständlich kann der Vorsprung 12 bzw. das Riegelelement 1 1 , 12 auch für andersartige Verriegelungen genutzt und eingesetzt werden. In jedem Fall lässt sich insbesondere die Verriegelung für den Fall aufheben, dass die elektrische Energieversorgung des Elektromotors 5 und damit des gesamten elektromotorischen Antriebes 5 bis 9 ausgefallen ist. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Handhabe 19 endseitig des flexiblen Verbindungsmittels bzw. des Seilzuges 18 zu beaufschlagen, um beispielsweise eine Entriegelung zu erreichen und das Riegelelement 1 1 , 12 bzw. den Vorsprung 12 von seiner in der Fig. 3 dargestellten exponierten Position in eine zurückgezogene Stellung zurück zu überführen.

Bezugszeichenliste

Karosserie 1

Einbauöffnung 2

Ladesteckdose 3

Gehäuse 4

Deckel 4a

Schale 4b

Elektromotor 5 elektromotorischer Antrieb 5, 6, 7, 8, 9

Abtriebsschnecke 6

Abtriebsrad 7

Getrieberad 8

Zapfenaufnahme 8a

Zahnausbildung 10

Basis 11

Riegelelement 11 , 12 zapfenartiger Vorsprung 12

Ladestecker 13

Dichtung 14

Öffnung 15

Scheibe 17 Zapfen 17a

Verbindungsmittel 18

Seilzug 18

Notbetätigungselement 17, 18 manuelle Handhabe 19

Drehachse 20

Innenführung 21

Außenführung 22

Claims

Patentansprüche

1. Verriegelungsaktuator für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen, mit einem Gehäuse (4), ferner mit einem im Gehäuse (4) angeordneten elektromotorischen Antrieb (5 bis 9), und mit einem durch eine Öffnung (15) im Gehäuse (4) nach außen geführten Riegelelement (1 1 , 12), wobei der elektromotorische Antrieb (5 bis 9) zumindest einen Elektromotor (5), einem Abtriebselement (6), einem mit dem Abtriebselement (6) kämmendes Abtriebsrad (7) und einem mit dem Abtriebsrad (7) kämmendes Getrieberad (8) zur Beaufschlagung des Riegelelementes (11 , 12) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein am Getrieberad (8) angreifendes manuell beaufschlagbares Notbetätigungselement (17, 18) vorgesehen ist.

2. Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Notbetätigungselement (17, 18) zweiteilig mit Scheibe (17) und flexiblem Verbindungsmittel (18) ausgebildet ist.

3. Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Verbindungsmittel (18) als an die Scheibe (17) angeschlossener Seilzug (18) ausgebildet ist.

4. Aktuator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (17) mit einem Zapfen (17a) in eine Zapfenaufnahme (8a) am Getrieberad (8) eingreift.

5. Aktuator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (17) mit einer Umfangsnut zum Eingriff des flexiblen Verbindungsmittels (18) ausgerüstet ist.

6. Aktuator nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung (21 , 22) für das flexible Verbindungsmittel (18) vorgesehen ist.

7. Aktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (21 , 22) zweiteilig mit einer Innenführung (21 ) und einer Außenführung (22) ausgebildet ist.

8. Aktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenführung (22) unter Zwischenschaltung einer Dichtung (23) in eine Öffnung (24) des Gehäuses (4) eingreift.

9. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (11 , 12) eine Zahnausbildung (10) zum Eingriff eines Zahnrades (9) am Getrieberad (8) aufweist.

10. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (11 , 12) mit einem zapfenartigen Vorsprung (12) eine Dichtung (14) in der Öffnung (15) des Gehäuses (4) durchgreift.