WO2019138068A1 - Motorisiertes antriebssystem, verwendung des antriebssystems zur betätigung einer tür, herstellungsverfahren für ein antriebssystem - Google Patents

Motorisiertes antriebssystem, verwendung des antriebssystems zur betätigung einer tür, herstellungsverfahren für ein antriebssystem Download PDF

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drive
shaft
brake
drive system
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Marcel Schmengler
Magnus Hümmerich
Sergei Mazepa
Florian Höfer
Marian Bochen
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Stabilus Gmbh
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    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/531—Doors

Definitions

  • MOTORIZED DRIVE SYSTEM USE OF THE DRIVE SYSTEM FOR ACTUATING A DOOR, MANUFACTURING METHOD FOR A DRIVE SYSTEM
  • the invention relates to a motorized drive system, in particular for actuating a door, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a use of the drive system for actuating a door, in particular a vehicle door, and a steep Trentsbacter for a drive system.
  • Drive systems for, in particular electromechanical activation, for example of doors, in particular of vehicle doors and vehicle flaps, are known from the prior art.
  • a force of an electric motor for example via a threaded spindle, is transmitted to the vehicle door.
  • the drive systems for example, a clutch for protecting the vehicle door, in particular a connection element of the drive system to the vehicle door, overload, a brake for holding the vehicle door in a specific position, a transmission for adjusting the transmitted power and speed and / or Bearings for receiving forces input from the side of the drive door into the drive system include.
  • EP1940012A1 proposes in the paragraphs mentioned above the use of a hysteresis brake for a generic drive system.
  • EP 1664470 B1 discloses in the said paragraphs a generic moderate drive system and a reduced overall volume by an exact storage and axial guidance and alignment of the components of the drive system.
  • the assemblies in particular due to cost and space limitations, can not be designed to be voluminous and / or stable, so that premature failure of the drive systems can occur.
  • the object of the invention is therefore to provide a drive system, in particular for actuating a door, for example a vehicle door, and a manufacturing method for a drive system, which is particularly reliable, space-saving and at the same time inexpensive.
  • a motorized drive system in particular for actuating a door, for example a vehicle door, comprises at least one transmission assembly with a spindle axis and a drive axle.
  • the gear assembly is designed to translate a rotational movement about the drive axis into a rotational movement about the spindle axis.
  • the drive system may comprise at least one spindle assembly, in particular for actuating the door, with a threaded spindle which can be rotated about a spindle axis, wherein the threaded spindle is mechanically coupled to a part of the transmission assembly rotatable about the spindle axis.
  • the drive system comprises at least one drive assembly for driving the power transmission device such as a threaded spindle with a complementary power transmission device such as a drive shaft.
  • Complementary power transmission devices such as a drive shaft, are advantageously provided with a part of the transmission assembly rotatable about the drive axis. coupled with a chanic.
  • the embodiments according to the invention of power transmission devices and complementary power transmission devices will be described below by the example of threaded spindles or drive shafts.
  • door in the sense of the present invention encompasses any device for reversibly closing or at least partially covering, shading or covering at least one section and in particular an access opening of a technical device or a building.
  • doors for the access of persons for example, doors at loading and / or discharge openings and / or ventilation openings, in particular also windows, are encompassed by the term "door”.
  • a "vehicle door” in the sense of the invention in addition to doors for the access of passengers to the vehicle, for example, also trunk flaps and hoods or other openable surface portions of the vehicle, such as luggage flaps of a coach.
  • vehicle encompasses, for the purposes of the invention, in particular land, water and air vehicles.
  • mechanically coupled in the sense of the present invention includes any coupling designed to transmit a mechanical force and / or a torque. Such a coupling can be mediated for example by a materially and / or physically connected, in particular rigid, connection and / or a magnetic connection for the transmission of kinetic energy.
  • the spindle axis and the drive shaft may be arranged so that they are not coaxial with each other.
  • the drive assembly may be arranged laterally from the spindle axis.
  • a non-coaxial arrangement of spindle axis and drive axle advantageously prevents a force, for example from a door actuated by the drive system, from being conducted along the spindle axis into the drive system along the drive axis.
  • a non-coaxial arrangement results in mechanical decoupling or at least partial decoupling of the drive assembly from the spindle assembly and thus protecting the drive assembly from force applied across the spindle assembly along the spindle axis.
  • assemblies of the drive system arranged on the drive axle, in particular a drive assembly are protected against these forces.
  • the assemblies arranged on the drive axle can be arranged laterally from the spindle axis, in particular next to assemblies arranged along the spindle axis.
  • the laterally arranged assemblies are additionally protected from forces introduced along the spindle axis. Due to the lower mechanical load requirement resulting from the lower mechanical load, ability to the material in type, structure, volume and / or shape, the drive system, in particular with respect to its length along the spindle axis, be particularly compact and at the same time inexpensive. Thanks to its compact design, the drive system is particularly well-suited for vehicle doors, since in vehicles, for example in automobiles, only a small amount of space is often available.
  • the spindle axis and the drive shaft may include an angle that is from 45 ° to 90 °, preferably from 60 ° to 90 °, more preferably 90 °.
  • the "angle" of the smaller of the two angles, in its intersection - possibly after a parallel displacement of at least one of the axes lie gene between the two axes. The closer the angle is at 90 °, the more efficient can be a rotational movement about the An - Transmission axis are translated into a rotational movement about the spindle axis, whereby the drive system can work very efficiently and reliably.
  • at an angle of 90 ° cost-effective and easy to obtain standard transmission components can be used.
  • the at least one drive assembly may comprise at least one motor assembly for driving a rotary movement of the threaded spindle about the spindle axis with a motor shaft rotatable about the drive axis.
  • the motor shaft can be driven by an electric motor, for example.
  • the motor shaft may be comprised by the drive shaft and / or rigidly connected to the drive shaft. In particular, the motor shaft may be a part of the drive shaft or identical to the drive shaft.
  • the at least one transmission assembly may comprise a worm gear for translating a rotational movement about the drive axis into a rotational movement about the spindle axis.
  • a worm gear offers the advantages of a particularly quiet operation and a particularly high load capacity, so that even high torques can be transferred reliably. Low-noise operation is advantageous, in particular, for use in vehicle doors of high-priced vehicles, since this gives a customer a high value.
  • the worm gear can comprise a worm shaft rotatable about the drive axis and mechanically coupled to the drive shaft and a worm wheel rotatable about the spindle axis and mechanically coupled to the threaded spindle. Due to this configuration, in a particularly compact design, the worm gear can rotate the drive shaft about the drive axis into a rotational movement of the drive shaft. wind spindle are translated around the spindle axis. According to the invention, the worm wheel and the worm shaft can also be interchanged with one another.
  • the at least one drive assembly may comprise at least one brake assembly for braking a rotational movement of the threaded spindle about the spindle axis with a brake shaft rotatable about the drive axle and preferably guided by a bearing.
  • the brake assembly may prevent too fast movement, such as a door operated by the drive system, that could injure a user and / or damage the door.
  • the door can be held by the brake assembly in a certain position in which the door without brake assembly, for example due to the force acting on them gravity would not persist. Also, injury to a user and / or damage to the door can be avoided.
  • the brake assembly is preferably arranged on a side of the engine assembly facing the transmission assembly, in particular between the transmission assembly and the engine assembly.
  • control components and / or sensors which are controlled by the brake assembly and / or transmission assembly. Magnetic fields generated, heat and / or vibrations could be adversely affected, can be safely arranged.
  • the motor assembly can thus shield the control components and / or sensors against the magnetic fields, heat and / or vibrations, so that no separate shielding is necessary and a particularly cost-effective and compact design of the drive system is achieved.
  • the control components and / or sensors are facing away from the transmission assembly Side, for example, for connection with other components or for maintenance, more accessible than on the gear assembly side facing.
  • the motor assembly may include an angular position sensor, particularly a Hall sensor, for measuring an angular position of the motor shaft relative to the motor assembly, wherein the angular position sensor is preferably located on a side of the motor assembly remote from the brake assembly.
  • An angular position sensor in particular a Hall sensor, can easily be disturbed by magnetic fields, so that an arrangement on the side of the motor assembly facing away from the brake assembly is particularly advantageous for a reliable measurement.
  • the angular position sensor advantageously enables an angular position of the threaded spindle and thus a position of a component actuated by the drive system, for example an opening state of a door, to be determined simply, precisely and reliably, for example with the aid of a calibration function.
  • the brake assembly may include, for example, a mechanical friction brake, such as a disc brake and / or a felt brake.
  • a mechanical friction brake offers the advantages of low production costs and easy assembly.
  • the brake assembly may comprise an electromagnetic brake, for example a brake with a switchable energized electromagnet.
  • An electromagnetic brake has the advantage that its function can be controlled electrically, for example by switching on and / or off an electromagnet.
  • the bearing may comprise, for example, a plain bearing and / or rolling bearing, in particular a ball bearing.
  • the brake shaft may be comprised of the drive shaft and / or rigidly connected to the drive shaft.
  • the brake shaft may be a part of the drive shaft or identical to the drive shaft.
  • the brake shaft may be mechanically coupled to a motor shaft of an engine assembly, more preferably rigidly and / or coaxially connected.
  • a rigid and / or coaxial connection a particularly simple construction of the drive system and a particularly high braking effect is made possible.
  • a portion of the motor shaft may be crimped with a portion of the brake shaft.
  • the brake shaft can be releasably connected to the motor shaft during operation of the drive device, for example by an overrunning clutch and / or a, in particular electrically, switchable clutch for separating the brake shaft from the motor shaft, while the threaded spindle is driven by the motor assembly.
  • the brake assembly may comprise a hysteresis brake, in particular with at least one rotor rigidly connected to the brake shaft, preferably glued and / or compressed, and at least one stator fixedly arranged on a housing of the brake assembly, wherein the rotor comprises at least one permanent magnet through which the stator is magnetizable.
  • the stator may comprise at least one permanent magnet by which the rotor is magnetizable. If the rotor is glued to the brake shaft, the hysteresis brake can be produced particularly easily. If the rotor is crimped with the braking shaft, this results in a particularly long-term stable connection, in particular with respect to chemical solvents, and the hysteresis brake can be manufactured in particularly close tolerances.
  • a hysteresis brake offers the advantages that it can work odorless and noiselessly and is more resistant to wear than mechanical friction brakes, especially in a circumference of up to 20 million revolutions, which is relevant for the drive system. Furthermore, a hysteresis requires only a small space along the drive axle.
  • the braking torque of a hysteresis brake in comparison to a mechanical friction brake, in particular in a speed range of 0 to 3000 revolutions per minute, which is relevant for the drive system depends less on a rotational speed of the brake shaft and, in particular, in a temperature range relevant to the drive system from -30 ° C to +80 ° C, less from an ambient hysteresis brake temperature.
  • the brake torque of a hysteresis brake can be better predicted than with a mechanical friction brake, whereby a small relative tolerance of the brake torque can be achieved.
  • the braking torque can be designed substantially more accurately and with lower safety margins on the respective field of application of the drive system than in the case of mechanical friction brakes. This allows the drive system to work particularly efficiently and reliably.
  • the hysteresis brake can be designed, for example, as described in the publication EP2192675A1, whose corresponding paragraphs [0006] to [0021] and [0024] to [0048] are incorporated herein by reference.
  • the rotor When the rotor is arranged inside the stator, it is particularly advantageous if the rotor comprises at least one permanent magnet, by means of which the stator can be magnetized.
  • the stator can be magnetized.
  • heat is generated mainly in the component that is permanently being magnetized. If this component is the external stator, this heat can be dissipated more easily than if this component is the internal rotor.
  • the strength of the magnetic interaction between the rotor and the stator, and thus the braking torque, can be adjusted by selecting a length of the rotor and / or the stator along the brake shaft.
  • the braking torque is set by the choice of the length of the rotor arranged inside the stator.
  • a length of the stator of 5 mm to 50 mm, in particular 10 mm to 20 mm, for example 13 mm has proved to be particularly advantageous, wherein preferably the length of the rotor is less than or equal to Length of the stator, for example, 12.5 mm with a length of the stator of 13 mm is selected.
  • the rotor may be arranged in the stator and have a rotor length along the brake shaft and a rotor outer diameter orthogonal to the brake shaft, and the stator may have a stator length along the brake shaft and a stator inner diameter orthogonal to the brake shaft, the dimensions preferably being as follows Relative to each other and most preferably take the following values:
  • Rotor length from 5 mm to 50 mm, in particular from 10 mm to 20 mm, for example 12.5 mm;
  • Stator length from 5 mm to 50 mm, in particular from 10 mm to 20 mm, for example 13 mm;
  • Stator inner diameter of 5 mm to 50 mm, in particular from 10 mm to 20 mm, for example 14.5 mm.
  • a spacer preferably made of a polymer, can be arranged between the rotor and the brake shaft.
  • the spacer can reduce unwanted magnetization of the brake shaft.
  • the spacer can also ensure a spacing of other components which are not to be magnetized, for example a bearing.
  • the rotor can be attached directly to the brake shaft, for example glued.
  • the brake assembly can be particularly cost, especially cheaper than using a spacer made.
  • the brake shaft made of a magnetizable material, such as steel there is an additional advantage in a direct attachment of the rotor, that by a magnetization of the brake shaft, the magnetic interaction with the stator and thus the braking torque can be amplified.
  • the brake assembly may include a heat sink for receiving heat generated during magnetization reversal of the rotor or stator.
  • the heat sink can advantageously be used to prevent heat-sensitive parts of the drive system from overheating.
  • the heat sink may comprise, for example, a metal block, in particular heat-conductingly connected to the stator, in particular with heat radiating fins.
  • the rotor and / or the stator may consist of a number of along the brake shaft hinerei nander arranged modules.
  • the brake assembly may include a coil for amplifying and / or weakening a magnetic field of the permanent magnet. By means of an electrical current flowing through the coil, it is advantageously possible to set the magnetic interaction between rotor and stator and thus the braking torque of the brake assembly, in particular during operation of the drive system. For example, the braking torque can be reduced as a motor drives the lead screw for the drive system to operate more efficiently.
  • the permanent magnet may be made of a rare earth alloy, for example, a neodymium-iron-boron alloy, and the rotor or stator may be made of an aluminum-nickel-cobalt alloy.
  • a neodymium-iron-boron alloy is particularly suitable for the production of a permanent magnet with a high magnetization, while an aluminum-nickel-cobalt alloy can be magnetized especially well by a permanent magnet because of its low coercive field strength.
  • the permanent magnet may advantageously have at least one anticorrosion coating, for example a nickel, nickel-copper and / or plastic coating, in particular an epoxy resin coating.
  • a plastic coating offers the additional advantage, in particular if the permanent magnet consists of a generally brittle rare-earth alloy, that it can also protect the permanent magnet against mechanical stresses.
  • the at least one engine subassembly may be spaced from the at least one brake subassembly. This ensures that these two assemblies do not interfere with each other in their function, for example, by a transfer of heat and / or vibration. In particular, otherwise it could happen that a permanent magnet of the brake assembly is heated by its output from the engine assembly heat above its Curie temperature and thereby loses its magnetization, whereby the braking effect of the brake assembly would be affected. This danger exists in particular in the case of neodymium-iron-boron magnets, which have a relatively low Curie temperature in the region of 80 ° C.
  • the at least one transmission assembly and / or thermal insulation means may be disposed between the engine assembly and the brake assembly, and / or the engine assembly and the brake assembly may be disposed on opposite sides of the spindle axis.
  • the drive system may comprise at least one clutch assembly for decoupling a rotational movement of the threaded spindle about the spindle axis from a rotational movement of the drive shaft.
  • the clutch assembly may preferably comprise an overload clutch, in particular for protecting a door actuated by the drive system and / or a connection device of the drive system to the door, for example a ball pin, from overloading.
  • the drive system can be designed so that the overload clutch triggers at a load that is less than one of the door, the connection element and the drive system each recordable without damage maximum load. Furthermore, the drive system is advantageously designed so that its maximum load is less than the respective maximum load of the door and the connection element. This ensures that in the event of a malfunction or incorrect operation, not the door or the connection element but only the drive system, which is generally easier to replace, is damaged.
  • the spindle assembly may include a guide bush for guiding and / or a spindle bearing for supporting the threaded spindle.
  • the guide bushing and / or the spindle bearing can prevent undesired translational movements of the threaded spindle, which could impair, for example, the function of a coupling and / or a gear connected to the threaded spindle, resulting in reliable operation of the drive system.
  • the present invention comprises a use of a drive system according to the invention for actuating a door, in particular a vehicle door.
  • the drive system can also be used for moving other objects, for example for height adjustment of a table.
  • a production method according to the invention for a drive system, in particular according to the invention, in particular for actuating a door, for example a vehicle door, comprises at least the following steps:
  • the cohesive Bonding ensures a stable and permanent attachment of the rotor to the brake shaft.
  • the adhesive may in particular be chosen so that a permanently elastic connection between the rotor and the brake shaft is formed, so that possible vibrations of the brake shaft, which could damage the rotor, are only transmitted to the latter in a muffled manner.
  • a production method for a drive system may comprise the following steps:
  • the rotor comprises a permanent magnet, in particular a rare-earth magnet, for example of a neodymium-iron-boron alloy
  • the rotor is generally too brittle to be pressed directly with the brake shaft.
  • a spacer in particular of a polymer, is applied between the brake shaft and the rotor.
  • the spacer can, for example by plastic deformation, at least partially absorb forces occurring during pressing, so that the rotor is not exposed to any stresses which could lead to damage of the rotor.
  • the spacer can be applied, for example, cyclically around the brake shaft, in particular adjacent thereto, and / or the rotor is mounted cylindrically around the spacer, in particular adjacent thereto become.
  • the pressing may, for example, comprise widening the brake shaft, whereby a force directed radially outwards by the brake shaft acts on the spacer and the rotor in order to press them together and with the brake shaft.
  • the pressing can For example, an exposure of the spacer, which may be configured, for example, as a bushing applied to the brake shaft, with a force acting on the brake shaft axial force, whereby the spacer is pressed into a space between the brake shaft and the rotor.
  • the manufacturing method may include applying a securing element, in particular a securing ring, to the brake shaft for securing the rotor against displacement along the brake shaft.
  • a securing element in particular a securing ring
  • Fig. 1 is a schematic drawing of a drive system according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic drawing of a further drive system according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a drive assembly according to the invention
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of a further drive assembly according to the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a further drive assembly according to the invention.
  • Fig. 6 is a schematic sectional view of a brake assembly according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view of a further drive system according to the invention.
  • Fig. 8 is a schematic representation of a rotor according to the invention on a
  • Fig. 9 is a schematic representation of a stator according to the invention.
  • FIG. 10 is a schematic representation of a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic drawing of a drive system 100 according to the invention as a side view (FIG. 1 a) and as a section (FIG. 1 b) in the plane BB marked in FIG. 1 a.
  • the illustrated drive system 100 comprises a spindle assembly 1 10 and a drive assembly 200, which are interconnected by a gear assembly 220.
  • the spindle assembly 110 comprises a threaded spindle (not shown) rotatable about a spindle axis SA and the drive assembly 200 comprises a drive shaft 201 rotatable about a drive axis AA.
  • the threaded spindle and the drive shaft 201 are mechanically coupled to one another via the transmission assembly 200, for example - Drivetrain 220 is designed to translate a rotational movement about the drive axis AA in a rotational movement about the spindle axis SA.
  • the illustrated drive assembly 200 comprises a motor assembly 210 for driving a rotational movement of the threaded spindle about the spindle axis SA and a brake assembly 230 arranged on a side of the motor assembly 210 facing the transmission assembly 220 for braking a rotational movement of the threaded spindle about the spindle axis SA.
  • the gear assembly 220 is disposed, for example, between the engine assembly 210 and the brake assembly 230.
  • the drive axis AA and the spindle axis SA are not arranged coaxially in the example shown and include an angle a, which is for example 90 °.
  • a supply line 130 in particular for supplying the drive system 100 with energy and / or control signals, is arranged on the drive assembly 200.
  • a connection device 120 is arranged at the ends of the drive system 100 along the spindle axis SA in each case.
  • the attachment devices 120 each of which may comprise a ball stud, may be configured to connect the drive system 100 to a vehicle (not shown) and a vehicle door (not shown) of the vehicle, to actuate the drive - System 100 is provided.
  • FIG. 2 shows a further drive system 100 according to the invention as a section as in FIG. 1 b.
  • the brake assembly 230 is arranged between the motor assembly 210 and the transmission assembly 220.
  • the illustrated drive assembly 200 comprises a motor assembly 210 for driving a rotational movement of a threaded spindle (not shown) about a spindle axis SA with a motor shaft 21 1 rotatable about a drive axis AA.
  • the illustrated drive assembly 200 comprises a brake assembly 230 for braking a rotational movement of the threaded spindle about the spindle axis SA with a drive shaft AA rotatable and guided for example by a bearing 235 brake shaft 231.
  • the brake assembly 230 includes, for example, a hysteresis 237th Die Bremswelle 231 ist
  • a worm shaft 222 of a gear assembly 220 in particular rigidly connected to the motor shaft 211
  • brake shaft 231, worm shaft 222 and motor shaft 211 are advantageously arranged coaxially to each other and / or together form a drive shaft of the drive assembly 200.
  • the engine assembly 210 and the brake assembly 230 are disposed on opposite sides of the spindle axis SA and the transmission assembly 220.
  • the motor assembly 210 shown includes an angular position sensor 213, in particular a Hall sensor, for measuring an angular position of the motor shaft 211 relative to the motor assembly 210, wherein the angular position sensor 213 is arranged, for example, on a side of the motor assembly 210 facing away from the brake assembly 230.
  • an angular position sensor 213, in particular a Hall sensor for measuring an angular position of the motor shaft 211 relative to the motor assembly 210, wherein the angular position sensor 213 is arranged, for example, on a side of the motor assembly 210 facing away from the brake assembly 230.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of a further drive assembly 200 according to the invention.
  • the drive assembly 200 illustrated differs from the drive assembly 200 illustrated in FIG. 3 in that the brake assembly 230 is arranged between the motor assembly 210 and the gear assembly 220.
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of a further drive assembly 200 according to the invention.
  • the illustrated drive assembly 200 comprises a motor assembly 210 with a motor shaft 211 rotatable about a drive axis AA and an angular position sensor 213. Further, there is a supply line 130 shown to power the motor assembly 210 with energy and / or control signals.
  • the motor shaft 211 on the side of the motor assembly 210 facing away from the angular position sensor 213 is directly and rigidly connected to a brake shaft 231 of a brake assembly 230 rotatable about the drive axis AA, for example by the motor shaft 211 coaxial with a recess 212 in the brake shaft 231 introduced and thus squeezed.
  • A, in particular cylindrical, rotor 232, for example coaxial to the brake shaft 231, is mounted on the illustrated brake shaft 231.
  • the illustrated rotor 232 which comprises, for example, a permanent magnet, is arranged, in particular coaxially, in a, for example, cylindrical stator 233, which can be magnetized by the rotor 232.
  • the rotor 232 and the stator 233 together form a hysteresis brake.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional drawing of a brake assembly 230 according to the invention.
  • the illustrated brake assembly 230 comprises a brake shaft 231 rotatable about a drive axis AA and guided through a bearing 235.
  • the illustrated brake shaft 231 is rigidly connected to a worm shaft 222 of a gear assembly (not shown), for example integrally formed therewith.
  • the illustrated brake assembly 230 comprises a rotor 232 and a stator 233, which together form a hysteresis brake and can be arranged and configured as shown in FIG. 3, with the difference that in FIG. 4 the rotor 232 is supported by the brake shaft 231 by a spacer 234. is distanced.
  • FIG. 7 shows a schematic sectional drawing of a further drive system 100 according to the invention.
  • the illustrated spindle assembly 110 comprises a guide bushing 112 for guiding a threaded spindle (not shown).
  • the threaded spindle rotatable about a spindle axis SA is mechanically coupled via a coupling assembly 240, for example with an overload clutch, to a worm wheel 223 of a worm gear 221.
  • the illustrated worm wheel 223 is mechanically coupled to a worm shaft (not shown) of the worm gear 221, the worm shaft being rotatable about a drive axis AA and, in particular rigid and / or coaxial, connected to a motor shaft 211 of an engine assembly 210.
  • Both the threaded spindle and the worm shaft can be mounted on at least one bearing 235 in each case.
  • the angle a enclosed by the spindle axis SA and the drive axis AA is approximately 75 °.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a rotor 232 according to the invention on a brake shaft 231 as a section along the drive axis AA (FIG. 8a) and as a perspective view Representation (FIG. 8b).
  • the rotor 232 is, for example, glued directly to the brake shaft 231.
  • the illustrated rotor 232 is cylindrical and has, for example, a rotor length RL of 12.5 mm, an internal rotor diameter RID of 5.95 mm and / or an external rotor diameter RAD of 13.5 mm.
  • the rotor 232 may for example consist of a neodymium-iron-boron alloy, in particular with a nickel-copper coating.
  • the brake shaft 231 has, for example, a section 239 with respect to a rotation about the drive axis AA positive connection with a worm shaft of a gear train (not shown).
  • the section 239 is designed, for example, as a gear.
  • the brake shaft 231 can be hollow, at least in sections, so that a motor shaft of an engine assembly (not shown) and / or a worm shaft of a transmission assembly (not shown) can be at least partially inserted into the brake shaft 231 and, for example, pressed therewith.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a stator 233 according to the invention as a section along the drive axis AA (FIG. 9a) and as a perspective view (FIG. 9b).
  • the illustrated stator 233 is substantially cylindrical and has, for example, a stator length SL of 13 mm, a stator inner diameter SID of 14.5 mm and / or a stator outer diameter of 23 mm.
  • the stator 233 may, for example, consist of an aluminum-nickel-copper alloy.
  • the illustrated stator 233 has a number of, for example, two, recesses 229 with respect to a rotation about the drive axis AA positive connection of the stator 233 with a housing of a brake assembly (not shown).
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a production method 300 according to the invention for a drive system 100.
  • the production method 300 initially comprises applying 310 an adhesive to a brake shaft 231 and / or a rotor 232 for a hysteresis brake 237 for the drive system 100.
  • an attachment 320 of the rotor 232 takes place directly on the brake shaft 231, for example by the rotor 232 is pushed coaxially on the brake shaft 231.
  • an integral connection 330 of the rotor 232 with the brake shaft 231 takes place through the adhesive.
  • the further production of the hysteresis brake and the drive system can be done, for example, with customary manufacturing methods. All features disclosed in the application documents are claimed as essential to the invention insofar as they are novel individually or in combination with respect to the prior art.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein motorisiertes Antriebssystem (100), insbesondere zur Betätigung einer Tür, umfassend zumindest eine Getriebebaugruppe (220) mit einer Spindelachse (SA) und einer Antriebsachse (AA), wobei die Getriebebaugruppe (220) zur Übersetzung einer Rotationsbewegung um die Antriebsachse (AA) in eine Rotationsbewegung um die Spindelachse (SA) ausgelegt ist; zumindest eine Spindelbaugruppe (110) mit einer um eine Spindelachse (SA) drehbaren Gewindespindel, wobei die Gewindespindel mit einem um die Spindelachse (SA) rotierbaren Teil der Getriebebaugruppe (220) mechanisch gekoppelt ist, und zumindest eine Antriebsbaugruppe (200) zum Antrieb der Gewindespindel mit einer Antriebswelle (201), wobei die Antriebswelle (201) mit einem um die Antriebsachse (AA) rotierbaren Teil der Getriebebaugruppe (220) mechanisch gekoppelt ist. Die zumindest eine Antriebsbaugruppe (200) umfasst zumindest eine Motorbaugruppe (210) zum Antrieb einer Drehbewegung der Gewindespindel um die Spindelachse (SA) und zumindest eine an einer der Getriebebaugruppe (220) zugewandten Seite der Motorbaugruppe (210) angeordnete Bremsbaugruppe (230) zum Abbremsen einer Drehbewegung der Gewindespindel um die Spindelachse (SA). Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems (100) zum Betätigen einer Tür, insbesondere einer Fahrzeugtür, und ein Herstellungsverfahren für ein Antriebssystem (100).

Description

MOTORISIERTES ANTRIEBSSYSTEM, VERWENDUNG DES ANTRIEBSSYSTEMS ZUR BETÄTIGUNG EINER TÜR, HERSTELLUNGSVERFAHREN FÜR EIN ANTRIEBSSYSTEM
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein motorisiertes Antriebssystem, insbesondere zur Betätigung einer Tür, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung des Antriebssystems zur Betätigung einer Tür, insbesondere einer Fahrzeugtür, und ein Her- steil ungsverfahren für ein Antriebssystem.
Aus dem Stand der Technik sind Antriebssysteme zur, insbesondere elektromechanischen Ansteuerung beispielsweise von Türen, insbesondere von Fahrzeugtüren und Fahrzeug- klappen, bekannt. Dabei wird eine Kraft eines Elektromotors, beispielsweise über eine Ge- windespindel, an die Fahrzeugtür übertragen. Ferner können die Antriebssysteme beispiels- weise eine Kupplung zum Schutz der Fahrzeugtür, insbesondere eines Anbindungselements des Antriebssystems an die Fahrzeugtür, vor Überlastung, eine Bremse zum Halten der Fahrzeugtür in einer bestimmten Position, ein Getriebe zur Anpassung der übertragenen Kraft und Drehzahl und/oder ein Lager zur Aufnahme von Kräften, die von Seiten der Fahr- zugtür in das Antriebssystem eingegeben werden, umfassen.
Ein gattungsgemäßes Antriebssystem wird beispielsweise in der Druckschrift EP1940012A1 beschrieben, deren Ausgestaltung gemäß ihrer Lehre, insbesondere der Absätze [0002] bis [0006], hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Für einen kompakten Aufbau und eine geringe Geräuschentwicklung des Antriebssystems schlägt EP 1940012 A1 in den genann- ten Absätzen die Verwendung einer Hysteresebremse für ein gattungsgemäßes Antriebssys- tem vor.
Ein weiteres gattungsgemäßes Antriebssystem wird in der Druckschrift EP 1664470 B1 be- schrieben, deren Lehre, insbesondere die Absätze [0002] bis [0009], hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. EP 1664470 B1 offenbart in den genannten Absätzen ein gattungsge- mäßes Antriebssystem und ein verringertes Bauvolumen durch eine exakte Lagerung sowie axiale Führung und Ausrichtung der Bauteile des Antriebssystems.
Bei gattungsgemäßen Antriebssystemen besteht das Problem, dass im Betrieb mitunter bzw. kurzzeitig sehr hohe Kräfte, beispielsweise von einer von dem Antriebssystem betätigten Tür, in das Antriebssystem eingeleitet werden, beispielsweise weil eine Kraft, zum Beispiel durch einen Benutzer, mit einem wesentlich größeren Hebel bezüglich einer Drehachse der Tür an die Tür angreift als das Antriebssystem. Diese Kräfte können empfindliche Baugrup- pen des Antriebssystems, beispielsweise einen Motor oder eine Bremse beschädigen.
Gleichzeitig können die Baugruppen, insbesondere durch Kosten- und Bauraumbeschrän- kungen auch nicht beliebig voluminös und/oder stabil ausgelegt werden, sodass es zu einem vorzeitigen Versagen der Antriebssysteme kommen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Antriebssystem, insbesondere zur Betätigung einer Tür, beispielsweise einer Fahrzeugtür, und ein Herstellungsverfahren für ein Antriebssystem zu schaffen, das besonders zuverlässig, platzsparend und gleichzeitig kostengünstig ist.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung stellt ein Antriebssystem bereit, das diese Auf- gabe erfindungsgemäß entsprechend den Merkmalen des Anspruches 1 löst. Ebenso wird die Aufgabe durch eine Verwendung entsprechend den Merkmalen des Anspruches 9 und ein Herstellungsverfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein erfindungsgemäßes motorisiertes Antriebssystem, insbesondere zur Betätigung einer Tür, beispielsweise einer Fahrzeugtür, umfasst zumindest eine Getriebebaugruppe mit einer Spindelachse und einer Antriebsachse. Die Getriebebaugruppe ist zur Übersetzung einer Rotationsbewegung um die Antriebsachse in eine Rotationsbewegung um die Spindelachse ausgelegt. Das Antriebssystem umfasst kann zumindest eine Spindelbaugruppe, insbeson- dere zur Betätigung der Tür, mit einer um eine Spindelachse drehbaren Gewindespindel um- fassen, wobei die Gewindespindel mit einem um die Spindelachse rotierbaren Teil der Ge- triebebaugruppe mechanisch gekoppelt ist. Erfindungsgemäß sind auch andere gleichwir- kende Kraftübertragungsgruppen, basierend auf anderen Kraftübertragungseinrichtungen wie beispielsweise Wellen oder Keil- oder Zahnriemen, denkbar. Das Antriebssystem um- fasst zumindest eine Antriebsbaugruppe zum Antrieb der Kraftübertragungseinrichtung wie einer Gewindespindel mit einer komplementären Kraftübertragungseinrichtung wie einer An- triebswelle. Komplementäre Kraftübertragungseinrichtungen wie eine Antriebswelle sind vor- teilhafterweise mit einem um die Antriebsachse rotierbaren Teil der Getriebebaugruppe me- chanisch gekoppelt. Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen von Kraftübertragungseinrichtungen und komplementären Kraftübertragungseinrichtungen stell- vertretend am Beispiel von Gewindespindeln bzw. Antriebswellen beschrieben.
Der Begriff„Tür“ im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst jegliche Vorrichtung zum re- versiblen Verschließen oder zumindest teilweisen Überdecken, Abschatten oder Abdecken zumindest eines Abschnitts und insbesondere einer Zugangsöffnung eines technischen Ge- rätes oder eines Gebäudes. Neben Türen für den Zugang von Personen sind beispielsweise auch Türen an Be- und/oder Entladungsöffnungen und/oder Lüftungsöffnungen, insbesonde- re auch Fenster, von dem Begriff„Tür“ umfasst. Eine„Fahrzeugtür“ im Sinne der Erfindung umfasst neben Türen für den Zugang von Passagieren zu dem Fahrzeug beispielsweise auch Kofferraumklappen und Motorhauben oder sonstige öffenbare Flächenabschnitte des Fahrzeugs, wie beispielsweise Gepäckklappen eines Reisebusses. Von dem Begriff„Fahr- zeug“ werden im Sinne der Erfindung insbesondere Land-, Wasser- und Luftfahrzeuge um- fasst.
Der Ausdruck„mechanisch gekoppelt“ im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst jegliche Kopplung, die zur Übertragung einer mechanischen Kraft und/oder eines Drehmoments aus- gelegt ist. Eine solche Kopplung kann beispielsweise durch eine stofflich und/oder körperlich verbundene, insbesondere starre, Verbindung und/oder eine magnetische Verbindung zur Übertragung von Bewegungsenergie vermittelt sein.
Die Spindelachse und die Antriebsachse können so angeordnet sein, dass sie nicht koaxial zueinander sind. Die Antriebsbaugruppe kann seitlich von der Spindelachse angeordnet sein. Eine nicht koaxiale Anordnung von Spindelachse und Antriebsachse verhindert vorteil- hafterweise, dass eine, beispielsweise von einer von dem Antriebssystem betätigten Tür, entlang der Spindelachse in das Antriebssystem eingeleitete Kraft entlang der Antriebsachse weitergeleitet wird. Eine nicht koaxiale Anordnung führt zu einer mechanischen Entkopplung oder zumindest Teilentkopplung der Antriebsbaugruppe von der Spindelbaugruppe und da- mit zum Schutz der Antriebsbaugruppe vor Kraftbeaufschlagung über die Spindelbaugruppe entlang der Spindelachse. Dadurch werden an der Antriebsachse angeordnete Baugruppen des Antriebssystems, insbesondere eine Antriebsbaugruppe, vor diesen Kräften geschützt. Weiterhin können die an der Antriebsachse angeordneten Baugruppen seitlich von der Spin- delachse, insbesondere neben entlang der Spindelachse angeordneten Baugruppen, ange- ordnet sein. Dadurch werden die seitlich angeordneten Baugruppen zusätzlich vor entlang der Spindelachse eingeleiteten Kräften geschützt. Aufgrund der aus der geringeren mecha- nischen Belastung resultierenden geringeren Anforderung von mechanischer Belastungsfä- higkeit an das Material in Art, Struktur, Volumen und/oder Form kann das Antriebssystem, insbesondere bezüglich seiner Länge entlang der Spindelachse, besonders kompakt und gleichzeitig kostengünstige aufgebaut sein. Durch einen kompakten Aufbau eignet sich das Antriebssystem besonders gut für Fahrzeugtüren, da in Fahrzeugen, beispielsweise in Au- tomobilen, häufig nur ein geringer Bauraum zur Verfügung steht.
Die Spindelachse und die Antriebsachse können einen Winkel, der von 45° bis 90°, bevor- zugt von 60° bis 90°, besonders bevorzugt 90° beträgt, einschließen. Erfindungsgemäß ist der„Winkel“ der kleinere der beiden Winkel, die in deren Schnittpunkt - gegebenenfalls nach einer Parallelverschiebung zumindest einer der Achsen - zwischen den beiden Achsen lie gen. Je näher der Winkel an 90° liegt, desto effizienter kann eine Drehbewegung um die An- triebsachse in eine Drehbewegung um die Spindelachse übersetzt werden, wodurch das Antriebssystem besonders effizient und zuverlässig arbeiten kann. Insbesondere bei einem Winkel von 90° können kostengünstige und einfach zu beschaffende Standard- Getriebekomponenten verwendet werden.
Die zumindest eine Antriebsbaugruppe kann zumindest eine Motorbaugruppe zum Antrieb einer Drehbewegung der Gewindespindel um die Spindelachse mit einer um die An- triebsachse drehbaren Motorwelle umfassen. Die Motorwelle kann beispielsweise von einem Elektromotor angetrieben werden. Die Motorwelle kann von der Antriebswelle umfasst und/oder starr mit der Antriebswelle verbunden sein. Insbesondere kann die Motorwelle ein Teil der Antriebswelle oder mit der Antriebswelle identisch sein.
Die zumindest eine Getriebebaugruppe kann ein Schneckengetriebe zur Übersetzung einer Rotationsbewegung um die Antriebsachse in eine Rotationsbewegung um die Spindelachse umfassen. Ein Schneckengetriebe bietet die Vorteile eines besonders geräuscharmen Be- triebs und einer besonders hohen Belastbarkeit, sodass sich auch hohe Drehmomente zu- verlässig übertragen lassen. Ein geräuscharmer Betrieb ist insbesondere für den Einsatz bei Fahrzeugtüren hochpreisiger Fahrzeuge von Vorteil, da hierdurch einem Kunden eine hohe Wertigkeit vermittelt wird.
Das Schneckengetriebe kann eine um die Antriebsachse rotierbare und mit der Antriebswelle mechanisch gekoppelte Schneckenwelle und ein um die Spindelachse rotierbares und mit der Gewindespindel mechanisch gekoppeltes Schneckenrad umfassen. Durch diese Ausge- staltung kann von dem Schneckengetriebe bei besonders kompakter Bauform eine Rotati- onsbewegung der Antriebswelle um die Antriebsachse in eine Rotationsbewegung der Ge- windespindel um die Spindelachse übersetzt werden. Erfindungsgemäß können das Schne- ckenrad und die Schneckenwelle auch gegeneinander vertauscht sein.
Die Schneckenwelle kann von der Antriebswelle umfasst und/oder starr mit der Antriebswelle verbunden sein. Insbesondere kann die Schneckenwelle ein Teil der Antriebswelle oder mit der Antriebswelle identisch sein.
Die Schneckenwelle kann starr, insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig, und/oder koaxial, mit einer Motorwelle einer Motorbaugruppe und/oder einer Bremswelle einer Bremsbaugruppe verbunden sein. Dadurch wird eine besonders effiziente und zuver- lässige Drehmomentübertragung zwischen der Motorwelle und/oder Bremswelle und der Schneckenwelle ermöglicht. Beispielsweise kann ein Abschnitt der Motorwelle und/oder Bremswelle bezüglich einer Rotation um die Antriebsachse formschlüssig mit einem Ab- schnitt der Schneckenwelle Zusammenwirken.
Die zumindest eine Antriebsbaugruppe kann zumindest eine Bremsbaugruppe zum Abbrem- sen einer Drehbewegung der Gewindespindel um die Spindelachse mit einer um die An- triebsachse drehbaren und bevorzugt durch ein Lager geführten Bremswelle umfassen.
Durch die Bremsbaugruppe kann eine zu schnelle Bewegung, beispielsweise einer von dem Antriebssystem betätigten Tür, die einen Benutzer verletzen und/oder die Tür beschädigen könnte, verhindert werden. Insbesondere kann die Tür durch die Bremsbaugruppe in einer bestimmten Stellung gehalten werden, in der die Tür ohne Bremsbaugruppe, beispielsweise aufgrund der auf sie wirkenden Schwerkraft nicht verharren würde. Auch dadurch können Verletzungen eines Benutzers und/oder Beschädigungen der Tür vermieden werden.
Vorzugsweise ist die Bremsbaugruppe an einer der Getriebebaugruppe zugewandten Seite der Motorbaugruppe, insbesondere zwischen der Getriebebaugruppe und der Motorbau- gruppe, angeordnet. Im Gegensatz zu einer Anordnung der Bremsbaugruppe an der der Ge- triebebaugruppe abgewandten Seite der Motorbaugruppe ergeben sich daraus die Vorteile, dass an der der Getriebebaugruppe abgewandten Seite der Motorbaugruppe Steuerungs- komponenten und/oder Sensoren, die durch von der Bremsbaugruppe und/oder Getriebe- baugruppe erzeugte Magnetfelder, Wärme und/oder Vibrationen negativ beeinflusst werden könnten, gefahrlos angeordnet werden können. Die Motorbaugruppe kann somit die Steue- rungskomponenten und/oder Sensoren gegen die Magnetfelder, Wärme und/oder Vibratio- nen abschirmen, sodass keine separate Abschirmung notwendig ist und ein besonders kos- tengünstiger und kompakter Aufbau des Antriebssystems erreicht wird. Weiterhin sind die Steuerungskomponenten und/oder Sensoren auf der der Getriebebaugruppe abgewandten Seite, beispielsweise zur Verbindung mit anderen Komponenten oder zur Wartung, leichter zugänglich als auf der der Getriebebaugruppe zugewandten Seite.
Die Motorbaugruppe kann einen Winkelpositionssensor, insbesondere einen Hall-Sensor, zur Messung einer Winkelposition der Motorwelle relativ zu der Motorbaugruppe umfassen, wobei der Winkelpositionssensor bevorzugt an einer der Bremsbaugruppe abgewandten Seite der Motorbaugruppe angeordnet ist. Ein Winkelpositionssensor, insbesondere ein Hall- Sensor, kann durch magnetische Felder leicht gestört werden, sodass eine Anordnung an der der Bremsbaugruppe abgewandten Seite der Motorbaugruppe für eine zuverlässige Messung besonders vorteilhaft ist. Durch den Winkelpositionssensor kann vorteilhafterweise eine Winkelposition der Gewindespindel und somit eine Position einer von dem Antriebssys- tem betätigten Komponente, beispielsweise ein Öffnungszustand einer Tür, einfach, präzise und zuverlässig, beispielsweise mit Hilfe einer Kalibrierungsfunktion, bestimmt werden.
Die Bremsbaugruppe kann beispielsweise eine mechanische Reibbremse, beispielsweise eine Scheibenbremse und/oder eine Filzbremse umfassen. Eine mechanische Reibbremse bietet die Vorteile geringer Herstellungskosten und einer einfachen Montage. Die Bremsbau- gruppe kann eine elektromagnetische Bremse, beispielsweise eine Bremse mit einem schaltbar bestromten Elektromagneten umfassen. Eine elektromagnetische Bremse bietet den Vorteil, dass ihre Funktion elektrisch, beispielsweise durch Ein- und/oder Ausschalten eines Elektromagneten gesteuert werden kann.
Das Lager kann beispielsweise ein Gleitlager und/oder Wälzlager, insbesondere ein Kugel- lager umfassen. Durch das Lager werden vorteilhafterweise Bewegungen der Bremswelle radial zu ihrer Drehachse, die zum Beispiel die Funktion der Bremsbaugruppe und/oder der Getriebebaugruppe beeinträchtigen könnten, verhindert.
Die Bremswelle kann von der Antriebswelle umfasst und/oder starr mit der Antriebswelle verbunden sein. Insbesondere kann die Bremswelle ein Teil der Antriebswelle oder mit der Antriebswelle identisch sein.
Die Bremswelle kann mit einer Motorwelle einer Motorbaugruppe mechanisch gekoppelt, besonders bevorzugt starr und/oder koaxial verbunden, sein. Durch eine starre und/oder koaxiale Verbindung wird ein besonders einfacher Aufbau des Antriebssystems und eine besonders hohe Bremswirkung ermöglicht. Beispielsweise kann ein Abschnitt der Motorwelle mit einem Abschnitt der Bremswelle verpresst sein. Die Bremswelle kann mit der Motorwelle im Betrieb der Antriebsvorrichtung lösbar verbun- den sein, beispielsweise durch eine Freilaufkupplung und/oder eine, insbesondere elektrisch, schaltbare Kupplung zum Trennen der Bremswelle von der Motorwelle, während die Gewin- despindel von der Motorbaugruppe angetrieben wird. Dadurch kann das Antriebssystem energieeffizienter arbeiten, und/oder die Motorbaugruppe kann leistungsschwacher und so- mit kleiner, leichter und/oder kostengünstiger ausgelegt sein. Eine im Betrieb der Antriebs- vorrichtung lösbare Verbindung der Motorwelle mit der Bremswelle kann beispielsweise als eine Bremsanordnung, wie sie in der Druckschrift DE102014212863A1 beschrieben ist, aus- gestaltet sein. Die entsprechenden Absätze [0006] bis [0013] und [0028] bis [0044] von DE102014212863A1 sind hier durch Bezugnahme aufgenommen.
Die Bremsbaugruppe kann eine Hysteresebremse, insbesondere mit zumindest einem mit der Bremswelle starr verbundenen, bevorzugt verklebten und/oder verpressten, Rotor und zumindest einem an einem Gehäuse der Bremsbaugruppe ortsfest angeordneten Stator, umfassen, wobei der Rotor zumindest einen Permanentmagneten umfasst, durch den der Stator magnetisierbar ist. Alternativ kann der Stator zumindest einen Permanentmagneten umfassen, durch den der Rotor magnetisierbar ist. Ist der Rotor mit der Bremswelle verklebt, lässt sich die Hysteresebremse besonders einfach hersteilen. Ist der Rotor mit der Brems- welle verpresst, ergibt sich daraus eine besonders langzeitstabile Verbindung, insbesondere gegenüber chemischen Lösemitteln, und die Hysteresebremse kann in besonders engen Toleranzen gefertigt sein.
Eine Hysteresebremse bietet die Vorteile, dass sie geruchlos und geräuschlos arbeiten kann und, insbesondere in einem für das Antriebssystem relevanten Umfang von bis zu 20 Millio- nen Umdrehungen, verschleißbeständiger ist als mechanische Reibbremsen. Ferner benötigt eine Hysteresebremse nur einen geringen Bauraum entlang der Antriebsachse. Außerdem hängt das Brems-Drehmoment einer Hysteresebremse im Vergleich zu einer mechanischen Reibbremse, insbesondere in einem für das Antriebssystem relevanten Drehzahlbereich von 0 bis 3000 Umdrehungen pro Minute, weniger von einer Drehzahl der Bremswelle, und, ins- besondere in einem für das Antriebssystem relevanten Temperaturbereich von -30 °C bis +80 °C, weniger von einer Umgebungstemperatur der Hysteresebremse ab. Ferner lässt sich das Brems-Drehmoment einer Hysteresebremse besser vorherbestimmen als bei einer me- chanischen Reibbremse, wodurch eine kleine relative Toleranz des Brems-Drehmoments erreichbar ist. Durch eine Hysteresebremse kann daher das Brems-Drehmoment wesentlich genauer und mit geringeren Sicherheitsmargen auf das jeweilige Anwendungsgebiet des Antriebssystems ausgelegt sein als bei mechanischen Reibbremsen. Dadurch kann das An- triebssystem besonders effizient und zuverlässig arbeiten. Die Hysteresebremse kann beispielsweise wie in der Druckschrift EP2192675A1 beschrie- ben ausgestaltet sein, deren entsprechende Absätze [0006] bis [0021] und [0024] bis [0048] hier durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Der Rotor und/oder der Stator können im Wesentlichen zylinderförmig und/oder koaxial zur Bremswelle angeordnet sein. Der Rotor und/oder der Stator kann eine Anzahl von Ausneh- mungen für eine bezüglich einer Rotation um die Antriebsachse formschlüssige Verbindung mit der Bremswelle oder einem Gehäuse der Bremsbaugruppe umfassen.
Durch eine koaxiale Anordnung kann die Hysteresebremse, insbesondere wenn der Rotor und der Stator zylinderförmig sind, besonders kompakt aufgebaut sein. Besonders vorteilhaft ist der Rotor in dem Stator angeordnet, wobei insbesondere der Stator den Rotor radial zur Bremswelle vollständig überdeckt. Durch eine vollständige Überdeckung wird die Stärke ei- nes magnetischen Feldes außerhalb des Stators minimiert, wodurch eine unerwünschte Magnetisierung weiterer Bauteile, beispielsweise eines Lagers, verringert oder sogar voll- ständig verhindert werden kann.
Vorteilhafterweise ist der Rotor entlang der Bremswelle mittig in dem Stator angeordnet. Dadurch werden magnetische Kräfte, die entlang der Bremswelle auf den Rotor wirken und dadurch die Verbindung des Rotors mit der Bremswelle lösen könnten, minimiert.
Wenn der Rotor innerhalb des Stators angeordnet ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Rotor zumindest einen Permanentmagneten umfasst, durch den der Stator magnetisierbar ist. Im Betrieb der Hysteresebremse wird Wärme hauptsächlich in dem Bauteil erzeugt, das permanent ummagnetisiert wird. Ist dieses Bauteil der außenliegende Stator, kann diese Wärme leichter abgeführt werden, als wenn dieses Bauteil der innenliegende Rotor ist.
Der Rotor und der Stator können, beispielsweise durch einen Luftspalt, voneinander beab- standet sein. Dadurch wird vorteilhaft verhindert, dass der Rotor und der Stator im Betrieb der Hysteresebremse aneinander reiben, wodurch es zu erhöhter Geräusch- und Wärme- entwicklung sowie erhöhtem Verschleiß kommen würde. Ferner kann durch die Wahl eines Spaltmaßes zwischen dem Rotor und dem Stator die Stärke der magnetischen Wechselwir- kung dazwischen eingestellt und somit ein für das Antriebssystem geeignetes Brems- Drehmoment der Hysteresebremse eingestellt werden. Für typische Anwendungen des An- triebssystems hat sich beispielsweise ein Spaltmaß von 0,1 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,2 mm bis 0,8 mm, beispielsweise 0,5 mm, als besonders vorteilhaft zur Erzeugung eines hohen Brems-Drehmoments bei mit üblichen Herstellungsmethoden erreichbaren Ferti- gungstoleranzen erwiesen.
Die Stärke der magnetischen Wechselwirkung zwischen dem Rotor und dem Stator, und somit das Brems-Drehmoment, können durch die Wahl einer Länge des Rotors und/oder des Stators entlang der Bremswelle eingestellt werden. Für eine möglichst einfache Herstellung von Hysteresebremsen mit unterschiedlichen Brems-Drehmomenten ist es besonders vor- teilhaft, wenn das Brems-Drehmoment durch die Wahl der Länge des innerhalb des Stators angeordneten Rotors eingestellt wird. Dadurch können durch die Variation eines einzigen Bauteils, nämlich des Rotors, unterschiedliche Brems-Drehmomente realisiert werden, ohne dass sich dadurch der von der Hysteresebremse beanspruchte Bauraum, der im Wesentli- chen durch den Stator bestimmt wird, ändert. Für typische Anwendungen des Antriebssys- tems hat sich beispielsweise eine Länge des Stators von 5 mm bis 50 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm, beispielsweise 13 mm, als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei vor- zugsweise die Länge des Rotors kleiner oder gleich der Länge des Stators, beispielsweise 12,5 mm bei einer Länge des Stators von 13 mm, gewählt ist.
Der Rotor kann in dem Stator angeordnet sein und entlang der Bremswelle eine Rotorlänge und orthogonal zu der Bremswelle einen Rotoraußendurchmesser aufweisen, und der Stator kann entlang der Bremswelle eine Statorlänge und orthogonal zu der Bremswelle einen Sta- torinnendurchmesser aufweisen, wobei die genannten Maße vorzugsweise in folgendem Verhältnis zueinander stehen und besonders bevorzugt folgende Werte annehmen:
a. Rotorlänge von 5 mm bis 50 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm, bei- spielsweise 12,5 mm;
b. Rotoraußendurchmesser von 5 mm bis 50 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm, beispielsweise 13,5 mm;
c. Statorlänge von 5 mm bis 50 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm, bei- spielsweise 13 mm; und
d. Statorinnendurchmesser von 5 mm bis 50 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm, beispielsweise 14,5 mm.
Dabei ist vorzugsweise die Rotorlänge kleiner oder gleich der Statorlänge gewählt, und/oder der Rotoraußendurchmesser und der Statorinnendurchmesser sind so gewählt, dass das Spaltmaß von 0,1 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,2 mm bis 0,8 mm, beispielsweise 0,5 mm, beträgt. Durch die genannten Verhältnisse oder Maße wird mit üblichen Stator- und Rotormaterialien ein für übliche Anwendungen des Antriebssystems geeignetes Brems-Drehmoment erreicht, und das Antriebssystem kann mit üblichen Fertigungsmethoden und Fertigungstoleranzen kostengünstig hergestellt werden. Selbstverständlich können die Maße je nach Anwen- dungsanforderungen skaliert werden, wobei insbesondere das Spaltmaß konstant bleiben kann.
Zwischen dem Rotor und der Bremswelle kann ein Abstandshalter, bevorzugt aus einem Polymer, angeordnet sein. Durch den Abstandshalter kann eine unerwünschte Magnetisie- rung der Bremswelle vermindert werden. Ferner kann der Abstandshalter auch eine Beab- standung von weiteren Bauteilen, die nicht magnetisiert werden sollen, beispielsweise einem Lager, sicherstellen.
Der Rotor kann direkt auf der Bremswelle befestigt, beispielsweise aufgeklebt sein. Durch eine direkte Befestigung kann die Bremsbaugruppe besonders kostengünstig, insbesondere kostengünstiger als bei Verwendung eines Abstandhalters, hergestellt werden. Wenn die Bremswelle aus einem magnetisierbaren Material, beispielsweise aus Stahl, besteht, ergibt sich bei einer direkten Befestigung des Rotors darauf der zusätzliche Vorteil, dass durch eine Magnetisierung der Bremswelle die magnetische Wechselwirkung mit dem Stator und somit das Brems-Drehmoment verstärkt werden kann.
Der Rotor kann durch ein Sicherungselement, beispielsweise einen Sicherungsring auf der Bremswelle, gegen eine Verschiebung entlang der Bremswelle gesichert sein.
Die Bremsbaugruppe kann eine Wärmesenke zur Aufnahme bei einer Ummagnetisierung des Rotors oder Stators erzeugter Wärme umfassen. Durch die Wärmesenke kann vorteil- haft verhindert werden, dass sich wärmeempfindliche Teile des Antriebssystems zu stark erhitzen. Die Wärmesenke kann beispielsweise einen, insbesondere mit dem Stator wärme- leitend verbundenen, Metallblock, insbesondere mit Wärmeabstrahlrippen, umfassen.
Der Rotor und/oder der Stator kann aus einer Anzahl von entlang der Bremswelle hinterei nander angeordneten Modulen bestehen. Dadurch können vorteilhafterweise die magneti- sche Wechselwirkung zwischen Rotor und Stator und somit das Brems-Drehmoment der Bremsbaugruppe über die Anzahl der verwendeten Module für unterschiedliche Anwendun- gen des Antriebssystems eingestellt werden. Die Bremsbaugruppe kann eine Spule zur Verstärkung und/oder Schwächung eines Magnet- feldes des Permanentmagneten umfassen. Über einen die Spule durchfließenden elektri- schen Strom können vorteilhafterweise die magnetische Wechselwirkung zwischen Rotor und Stator und somit das Brems-Drehmoment der Bremsbaugruppe, insbesondere während eines Betriebs des Antriebssystems, eingestellt werden. Beispielsweise kann das Brems- Drehmoment verringert werden, während ein Motor die Gewindespindel antreibt, damit das Antriebssystem effizienter arbeitet.
Der Permanentmagnet kann aus einer Selten-Erd-Legierung, beispielsweise aus einer Neo- dym-Eisen-Bor-Legierung, und der Rotor oder der Stator aus einer Aluminium-Nickel-Kobalt- Legierung bestehen. Eine Neodym-Eisen-Bor-Legierung eignet sich besonders zur Herstel- lung eines Permanentmagneten mit einer hohen Magnetisierung, während sich eine Alumini- um-Nickel-Kobalt-Legierung aufgrund ihrer geringen Koerzitiv-Feldstärke besonders gut durch einen Permanentmagneten ummagnetisieren lässt. Der Permanentmagnet kann vor- teilhafterweise zumindest eine Korrosionsschutzbeschichtung, beispielsweise eine Nickel-, Nickel-Kupfer- und/oder Kunststoffbeschichtung, insbesondere eine Epoxidharzbeschich- tung, aufweisen. Eine Kunststoffbeschichtung bietet, insbesondere wenn der Permanent- magnet aus einer in der Regel spröden Selten-Erd-Legierung besteht, den zusätzlichen Vor- teil, dass sie den Permanentmagneten auch vor mechanischen Belastungen schützen kann.
Die zumindest eine Motorbaugruppe kann von der zumindest einen Bremsbaugruppe beab- standet sein. Dadurch wird sichergestellt, dass sich diese beiden Baugruppen in ihrer Funk- tion nicht gegenseitig beeinträchtigen, beispielsweise durch eine Übertragung von Wärme und/oder Vibrationen. Insbesondere könnte es sonst passieren, dass ein Permanentmagnet der Bremsbaugruppe durch von der Motorbaugruppe abgegebene Wärme über seine Curie- Temperatur erhitzt wird und dadurch seine Magnetisierung verliert, wodurch die Bremswir- kung der Bremsbaugruppe beeinträchtigt würde. Diese Gefahr besteht insbesondere bei Ne- odym-Eisen-Bor-Magneten, die eine relativ niedrige Curie-Temperatur im Bereich von 80 °C aufweisen.
Beispielsweise kann die zumindest eine Getriebebaugruppe und/oder ein thermisches Iso- liermittel zwischen der Motorbaugruppe und der Bremsbaugruppe angeordnet sein, und/oder die Motorbaugruppe und die Bremsbaugruppe können auf einander gegenüberliegenden Seiten der Spindelachse angeordnet sein.
Das Antriebssystem kann zumindest eine Kupplungsbaugruppe zum Entkuppeln einer Dreh- bewegung der Gewindespindel um die Spindelachse von einer Drehbewegung der Antriebs- welle um die Antriebsachse umfassen. Die Kupplungsbaugruppe kann bevorzugt eine Über- lastkupplung, insbesondere zum Schutz einer von dem Antriebssystem betätigten Tür und/oder einer Anbindungsvorrichtung des Antriebssystems an die Tür, beispielsweise eines Kugelzapfens, vor Überlastung, umfassen.
Besonders vorteilhaft kann das Antriebssystem so ausgelegt sein, dass die Überlastkupp- lung bei einer Belastung auslöst, die geringer ist als eine von der Tür, dem Anbindungsele- ment und dem Antriebssystem jeweils ohne Beschädigung aufnehmbaren Maximalbelas- tung. Ferner ist das Antriebssystem vorteilhafterweise so ausgelegt, dass seine Maximalbe- lastung geringer ist als die jeweilige Maximalbelastung der Tür und des Anbindungsele- ments. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer Fehlfunktion oder Fehlbedienung nicht die Tür oder das Anbindungselement, sondern nur das - in der Regel einfacher auszutauschen- de - Antriebssystem beschädigt wird.
Die Spindelbaugruppe kann eine Führungsbuchse zur Führung und/oder ein Spindellager zur Lagerung der Gewindespindel umfassen. Durch die Führungsbuchse und/oder das Spin- dellager können unerwünschte Translationsbewegungen der Gewindespindel, die beispiels- weise die Funktion einer mit der Gewindespindel verbundenen Kupplung und/oder eines Ge- triebes beeinträchtigen könnte, verhindert werden, sodass sich ein zuverlässiger Betrieb des Antriebssystems ergibt.
Die vorliegende Erfindung umfasst eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Antriebssys- tems zur Betätigung einer Tür, insbesondere einer Fahrzeugtür. Erfindungsgemäß kann das Antriebssystem auch zur Bewegung anderer Objekte, beispielsweise zur Höhenverstellung eines Tischs, verwendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für ein, insbesondere erfindungsgemäßes Antriebssystem, insbesondere zur Betätigung einer Tür, beispielsweise einer Fahrzeugtür, umfasst zumindest folgende Schritte:
a. Aufbringen eines Klebstoffs auf eine Bremswelle und/oder einen Rotor für eine Hysteresebremse für das Antriebssystem;
b. Anbringen des Rotors direkt auf der Bremswelle und
c. stoffschlüssiges Verbinden des Rotors mit der Bremswelle durch den Kleb- stoff.
Durch das Anbringen des Rotors direkt auf der Bremswelle wird ein besonders kompakter Aufbau der Hysteresebremse und somit des Antriebssystems erreicht. Das stoffschlüssige Verbinden sorgt für eine stabile und dauerhafte Befestigung des Rotors an der Bremswelle. Der Klebstoff kann insbesondere so gewählt sein, dass eine dauerhaft elastische Verbindung zwischen dem Rotor und der Bremswelle entsteht, sodass mögliche Vibrationen der Brems- welle, die den Rotor beschädigen könnten, nur gedämpft an diesen übertragen werden.
Alternativ kann ein Herstellungsverfahren für ein, insbesondere erfindungsgemäßes, An- triebssystem folgende Schritte umfassen:
a. Aufbringen eines Abstandshalters auf eine Bremswelle für eine Hysterese- bremse für das Antriebssystem;
b. Anbringen eines Rotors an dem Abstandshalter und
c. Verpressen des Abstandshalters mit der Bremswelle und dem Rotor.
Durch ein Verpressen kann eine besonders zuverlässige und langzeitstabile Verbindung des Abstandshalters mit der Bremswelle und dem Rotor erreicht werden. Insbesondere ist kein Klebstoff notwendig, der prozesstechnisch schwierig zu kontrollieren ist, beispielsweise weil seine Viskosität und/oder sein Trocknungsverhalten von Umgebungsparametern wie Tempe- ratur und Feuchtigkeit abhängen. Außerdem kann ein Klebstoff durch Alterungsprozesse seine haftvermittelnde Wirkung zumindest teilweise einbüßen, wodurch die Langzeitstabilität einer Klebeverbindung gefährdet wird.
Umfasst der Rotor einen Permanentmagneten, insbesondere einen Selten-Erd-Magneten, beispielsweise aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung, ist der Rotor in der Regel zu spröde, um direkt mit der Bremswelle verpresst zu werden. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen der Bremswelle und dem Rotor ein Abstandhalter, insbeson- dere aus einem Polymer, aufgebracht wird. Der Abstandshalter kann, beispielsweise durch plastische Verformung, beim Verpressen auftretende Kräfte zumindest teilweise aufnehmen, sodass der Rotor keinen Spannungen, die zu einer Beschädigung des Rotors führen könn- ten, ausgesetzt wird.
Für einen besonders einfachen Aufbau des Antriebssystems und eine besonders zuverlässi- ge Verbindung des Rotors mit der Bremswelle kann beispielsweise der Abstandshalter zy - lindrisch um die Bremswelle, insbesondere daran anliegend, aufgebracht und/oder der Rotor zylindrisch um den Abstandshalter, insbesondere daran anliegend, angebracht werden.
Das Verpressen kann beispielsweise ein Aufweiten der Bremswelle umfassen, wodurch eine von der Bremswelle radial nach außen gerichtete Kraft auf den Abstandshalter und den Ro- tor wirkt, um diese miteinander und mit der Bremswelle zu verpressen. Das Verpressen kann beispielsweise eine Beaufschlagung des Abstandshalters, der beispielsweise als auf die Bremswelle aufgebrachte Buchse ausgestaltet sein kann, mit einer zur Bremswelle axialen Kraft umfassen, wodurch der Abstandshalter in einen Zwischenraum zwischen der Brems- welle und dem Rotor gepresst wird.
Das Herstellungsverfahren kann ein Aufbringen eines Sicherungselements, insbesondere eines Sicherungsrings, auf die Bremswelle zur Sicherung des Rotors gegen eine Verschie- bung entlang der Bremswelle umfassen.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfol- gender Beschreibung und anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft erfin- dungsgemäße Antriebssysteme dargestellt sind. Bauteile der Antriebssysteme, welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile nicht in allen Figuren beziffert und erläutert sein müssen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Zeichnung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems;
Fig. 2 eine schematische Zeichnung eines weiteren erfindungsgemäßen Antriebssys- tems;
Fig. 3 eine schematische Schnittzeichnung einer erfindungsgemäßen Antriebsbaugrup- pe;
Fig. 4 eine schematische Schnittzeichnung einer weiteren erfindungsgemäßen Antriebs- baugruppe;
Fig. 5 eine schematische Schnittzeichnung einer weiteren erfindungsgemäßen Antriebs- baugruppe;
Fig. 6 eine schematische Schnittzeichnung einer erfindungsgemäßen Bremsbaugruppe;
Fig. 7 eine schematische Schnittzeichnung eines weiteren erfindungsgemäßen Antriebs- systems;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rotors auf einer
Bremswelle;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stators und
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 1 zeigt eine schematische Zeichnung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 100 als Seitansicht (Fig. 1 a) und als Schnitt (Fig. 1 b) in der in Figur 1a markierten Ebene B-B. Das dargestellte Antriebssystem 100 umfasst eine Spindelbaugruppe 1 10 und eine Antriebs- baugruppe 200, die durch eine Getriebebaugruppe 220 miteinander verbunden sind. Die Spindelbaugruppe 110 umfasst eine um eine Spindelachse SA rotierbare Gewindespindel (nicht dargestellt) und die Antriebsbaugruppe 200 umfasst eine um eine Antriebsachse AA rotierbare Antriebswelle 201. Die Gewindespindel und die Antriebswelle 201 sind beispiels- weise über die Getriebebaugruppe 200 mechanisch miteinander gekoppelt, wobei die Ge- triebebaugruppe 220 zur Übersetzung einer Rotationsbewegung um die Antriebsachse AA in eine Rotationsbewegung um die Spindelachse SA ausgelegt ist.
Die dargestellte Antriebsbaugruppe 200 umfasst eine Motorbaugruppe 210 zum Antrieb ei- ner Drehbewegung der Gewindespindel um die Spindelachse SA und eine an einer der Ge- triebebaugruppe 220 zugewandten Seite der Motorbaugruppe 210 angeordnete Bremsbau- gruppe 230 zum Abbremsen einer Drehbewegung der Gewindespindel um die Spindelachse SA. Dabei ist die Getriebebaugruppe 220 beispielsweise zwischen der Motorbaugruppe 210 und der Bremsbaugruppe 230 angeordnet.
Die Antriebsachse AA und die Spindelachse SA sind im dargestellten Beispiel nicht koaxial angeordnet und schließen einen Winkel a ein, der beispielsweise 90° beträgt. Beispielsweise an der Antriebsbaugruppe 200 ist eine Versorgungsleitung 130, insbesondere zur Versor- gung des Antriebssystems 100 mit Energie und/oder Steuersignalen, angeordnet. Beispiels- weise an den Enden des Antriebssystems 100 entlang der Spindelachse SA ist zum Beispiel jeweils eine Anbindungsvorrichtung 120 angeordnet. Die Anbindungsvorrichtungen 120, die beispielsweise jeweils einen Kugelzapfen umfassen können, können zum Beispiel dazu aus- gelegt sein, das Antriebssystem 100 mit einem Fahrzeug (nicht dargestellt) und einer Fahr- zeugtür (nicht dargestellt) des Fahrzeugs zu verbinden, zu deren Betätigung das Antriebs- system 100 vorgesehen ist.
Figur 2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Antriebssystems 100 als Schnitt wie in Figur 1 b. Im Gegensatz zum in Figur 1 dargestellten Antriebssystem 100 ist bei dem in Figur 2 dargestellten Antriebssystem 100 die Bremsbaugruppe 230 zwischen der Motorbaugruppe 210 und der Getriebebaugruppe 220 angeordnet.
Figur 3 zeigt eine schematische Schnittzeichnung einer erfindungsgemäßen Antriebsbau- gruppe 200. Die dargestellte Antriebsbaugruppe 200 umfasst eine Motorbaugruppe 210 zum Antrieb einer Drehbewegung einer Gewindespindel (nicht dargestellt) um eine Spindelachse SA mit einer um eine Antriebsachse AA drehbaren Motorwelle 21 1. Die dargestellte Antriebsbaugruppe 200 umfasst eine Bremsbaugruppe 230 zum Abbremsen einer Drehbewegung der Gewindespindel um die Spindelachse SA mit einer um die An- triebsachse AA drehbaren und beispielsweise durch ein Lager 235 geführten Bremswelle 231. Die Bremsbaugruppe 230 umfasst beispielsweise eine Hysteresebremse 237. Die Bremswelle 231 ist beispielsweise über eine Schneckenwelle 222 einer Getriebebaugruppe 220, insbesondere starr, mit der Motorwelle 211 verbunden, wobei Bremswelle 231 , Schne- ckenwelle 222 und Motorwelle 211 vorteilhafterweise koaxial zueinander angeordnet sind und/oder zusammen eine Antriebswelle der Antriebsbaugruppe 200 bilden.
Im dargestellten Beispiel sind die Motorbaugruppe 210 und die Bremsbaugruppe 230 an ei- nander gegenüberliegenden Seiten der Spindelachse SA und der Getriebebaugruppe 220 angeordnet.
Die dargestellte Motorbaugruppe 210 umfasst einen Winkelpositionssensor 213, insbesonde- re einen Hall-Sensor, zur Messung einer Winkelposition der Motorwelle 211 relativ zu der Motorbaugruppe 210, wobei der Winkelpositionssensor 213 beispielsweise an einer der Bremsbaugruppe 230 abgewandten Seite der Motorbaugruppe 210 angeordnet ist.
Figur 4 zeigt eine schematische Schnittzeichnung einer weiteren erfindungsgemäßen An- triebsbaugruppe 200. Die dargestellte Antriebsbaugruppe 200 unterscheidet sich von der in Figur 3 dargestellten Antriebsbaugruppe 200 dadurch, dass die Bremsbaugruppe 230 zwi- schen der Motorbaugruppe 210 und der Getriebebaugruppe 220 angeordnet ist.
Figur 5 zeigt eine schematische Schnittzeichnung einer weiteren erfindungsgemäßen An- triebsbaugruppe 200. Die dargestellte Antriebsbaugruppe 200 umfasst wie die in Figur 4 dargestellte Antriebsbaugruppe 200 eine Motorbaugruppe 210 mit einer um eine An- triebsachse AA drehbaren Motorwelle 211 und einen Winkelpositionssensor 213. Weiterhin ist eine Versorgungsleitung 130 zur Versorgung der Motorbaugruppe 210 mit Energie und/oder Steuersignalen dargestellt.
Im dargestellten Beispiel ist die Motorwelle 211 an der dem Winkelpositionssensor 213 ab- gewandten Seite der Motorbaugruppe 210 direkt und starr mit einer um die Antriebsachse AA drehbaren Bremswelle 231 einer Bremsbaugruppe 230 verbunden, beispielsweise indem die Motorwelle 211 koaxial in eine Vertiefung 212 in der Bremswelle 231 eingeführt und da- mit verpresst ist. Auf der dargestellten Bremswelle 231 ist ein, insbesondere zylindrischer, Rotor 232, bei- spielsweise koaxial zu der Bremswelle 231 angebracht. Der dargestellte Rotor 232, der bei- spielsweise einen Permanentmagneten umfasst, ist, insbesondere koaxial, in einem bei- spielsweise zylindrischen Stator 233 angeordnet, der durch den Rotor 232 magnetisiert wer- den kann. Der Rotor 232 und der Stator 233 bilden zusammen eine Hysteresebremse.
Figur 6 zeigt eine schematische Schnittzeichnung einer erfindungsgemäßen Bremsbau- gruppe 230. Die dargestellte Bremsbaugruppe 230 umfasst eine um eine Antriebsachse AA drehbare Bremswelle 231 , die durch ein Lager 235 geführt ist. Die dargestellte Bremswelle 231 ist mit einer Schneckenwelle 222 einer Getriebebaugruppe (nicht dargestellt) starr ver- bunden, beispielsweise einstückig damit ausgebildet. Die dargestellte Bremsbaugruppe 230 umfasst einen Rotor 232 und einen Stator 233, die zusammen eine Hysteresebremse bilden und wie in Figur 3 dargestellt angeordnet und ausgestaltet sein können mit dem Unterschied, dass in Figur 4 der Rotor 232 durch einen Abstandshalter 234 von der Bremswelle 231 be- abstandet ist. Der Abstandshalter 234, beispielsweise aus einem Polymer, ist im dargestell- ten Beispiel so geformt, dass der Abstandshalter 234 den Rotor 232 sowohl von der Brems- welle 231 als auch von dem Lager 235 beabstandet. Die dargestellte Bremsbaugruppe 230 ist von einem Gehäuse 236, das beispielsweise aus zwei Kunststoffhalbschalen zusammen- gesetzt ist, umschlossen.
Figur 7 zeigt eine schematische Schnittzeichnung eines weiteren erfindungsgemäßen An- triebssystems 100. Komponenten, die bereits in Figur 1 dargestellt sind, sind mit den glei chen Bezugszeichen wie dort versehen und werden nicht erneut beschrieben. Die dargestell- te Spindelbaugruppe 110 umfasst eine Führungsbuchse 112 zur Führung einer Gewinde- spindel (nicht dargestellt). Die um eine Spindelachse SA drehbare Gewindespindel ist im dargestellten Beispiel über eine Kupplungsbaugruppe 240, beispielsweise mit einer Über- lastkupplung, mit einem Schneckenrad 223 eines Schneckengetriebes 221 mechanisch ge- koppelt. Das dargestellte Schneckenrad 223 ist mit einer Schneckenwelle (nicht dargestellt) des Schneckengetriebes 221 mechanisch gekoppelt, wobei die Schneckenwelle um eine Antriebsachse AA drehbar und, insbesondere starr und/oder koaxial, mit einer Motorwelle 211 einer Motorbaugruppe 210 verbunden ist. Sowohl die Gewindespindel als auch die Schneckenwelle können an jeweils zumindest einem Lager 235 gelagert sein. Im dargestell- ten Beispiel beträgt der von der Spindelachse SA und der Antriebsachse AA eingeschlosse- ne Winkel a etwa 75°.
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rotors 232 auf einer Bremswelle 231 als Schnitt entlang der Antriebsachse AA (Fig. 8a) und als perspektivische Darstellung (Fig. 8b). Der Rotor 232 ist beispielsweise direkt auf die Bremswelle 231 geklebt. Der dargestellte Rotor 232 ist zylinderförmig und hat beispielsweise eine Rotorlänge RL von 12,5 mm, einen Rotorinnendurchmesser RID von 5,95 mm und/oder einen Rotoraußen- durchmesser RAD von 13,5 mm. Der Rotor 232 kann beispielsweise aus einer Neodym- Eisen-Bor-Legierung, insbesondere mit einer Nickel-Kupfer-Beschichtung, bestehen.
Die Bremswelle 231 weist beispielsweise einen Abschnitt 239 zur bezüglich einer Drehung um die Antriebsachse AA formschlüssigen Verbindung mit einer Schneckenwelle einer Ge- triebebaugruppe (nicht dargestellt) auf. Der Abschnitt 239 ist beispielsweise als Zahnrad ausgestaltet.
Die Bremswelle 231 kann zumindest abschnittsweise hohl sein, sodass eine Motorwelle ei- ner Motorbaugruppe (nicht dargestellt) und/oder eine Schneckenwelle einer Getriebebau- gruppe (nicht dargestellt) zumindest teilweise in die Bremswelle 231 eingeführt und bei- spielsweise damit verpresst werden kann.
Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stators 233 als Schnitt entlang der Antriebsachse AA (Fig. 9a) und als perspektivische Darstellung (Fig. 9b). Der dargestellte Stator 233 ist im Wesentlichen zylinderförmig und hat beispielsweise eine Statorlänge SL von 13 mm, einen Statorinnendurchmesser SID von 14,5 mm und/oder einen Statoraußendurchmesser von 23 mm. Der Stator 233 kann beispielsweise aus einer Alumi- nium-Nickel-Kupfer-Legierung bestehen.
Der dargestellte Stator 233 weist eine Anzahl von, beispielsweise zwei, Ausnehmungen 229 zur bezüglich einer Drehung um die Antriebsachse AA formschlüssigen Verbindung des Sta- tors 233 mit einem Gehäuse einer Bremsbaugruppe (nicht dargestellt) auf.
Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfah- rens 300 für ein Antriebssystem 100. Das Herstellungsverfahren 300 umfasst zunächst ein Aufbringen 310 eines Klebstoffs auf eine Bremswelle 231 und/oder einen Rotor 232 für eine Hysteresebremse 237 für das Antriebssystem 100. Beispielsweise als nächster Schritt erfolgt ein Anbringen 320 des Rotors 232 direkt auf der Bremswelle 231 , beispielsweise indem der Rotor 232 koaxial auf die Bremswelle 231 geschoben wird. Zum Beispiel im folgenden Schritt erfolgt ein stoffschlüssiges Verbinden 330 des Rotors 232 mit der Bremswelle 231 durch den Klebstoff. Die weitere Herstellung der Hysteresebremse und des Antriebssystems kann zum Beispiel mit fachüblichen Herstellungsmethoden erfolgen. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswe- sentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Antriebssystem
110 Spindelbaugruppe
112 Führungsbuchse
120 Anbindungsvorrichtung
130 Versorgungsleitung
200 Antriebsbaugruppe
201 Antriebswelle
210 Motorbaugruppe
21 1 Motorwelle
212 Vertiefung
213 Winkelpositionssensor
220 Getriebebaugruppe
221 Schneckengetriebe
222 Schneckenwelle
223 Schneckenrad
229 Ausnehmung
230 Bremsbaugruppe
231 Bremswelle
232 Rotor
233 Stator
234 Abstandshalter
235 Lager
236 Gehäuse
237 Hysteresebremse
239 Abschnitt
240 Kupplungsbaugruppe
300 Herstellungsverfahren
310 Aufbringen
320 Anbringen
330 Verbinden RAD Rotoraußendurchmesser RID Rotorinnendurchmesser RL Rotorlänge
SAD Statoraußendurchmesser SID Statorinnendurchmesser SL Statorlänge
AA Antriebsachse
SA Spindelachse a Winkel

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Motorisiertes Antriebssystem (100), insbesondere zur Betätigung einer Tür, umfas- send
a. zumindest eine Getriebebaugruppe (220) mit einer Spindelachse (SA) und ei- ner Antriebsachse (AA), wobei die Getriebebaugruppe (220) zur Übersetzung einer Rotationsbewegung um die Antriebsachse (AA) in eine Rotation sbewe- gung um die Spindelachse (SA) ausgelegt ist;
b. zumindest eine Spindelbaugruppe (110) mit einer um eine Spindelachse (SA) drehbaren Gewindespindel, wobei die Gewindespindel mit einem um die Spindelachse (SA) rotierbaren Teil der Getriebebaugruppe (220) mechanisch gekoppelt ist, und
c. zumindest eine Antriebsbaugruppe (200) zum Antrieb der Gewindespindel mit einer Antriebswelle (201 ), wobei die Antriebswelle (201 ) mit einem um die An- triebsachse (AA) rotierbaren Teil der Getriebebaugruppe (220) mechanisch gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Antriebsbaugruppe (200)
d. zumindest eine Motorbaugruppe (210) zum Antrieb einer Drehbewegung der Gewindespindel um die Spindelachse (SA) mit einer um die Antriebsachse (AA) drehbaren und mit der Antriebswelle (201) starr verbundenen Motorwelle (211) und
e. zumindest eine an einer der Getriebebaugruppe (220) zugewandten Seite der Motorbaugruppe (210) angeordnete Bremsbaugruppe (230) zum Abbremsen einer Drehbewegung der Gewindespindel um die Spindelachse (SA) mit einer um die Antriebsachse (AA) drehbaren und mit der Motorwelle (211) starr ver- bundenen Bremswelle (231) umfasst, wobei die Bremsbaugruppe (230) eine Hysteresebremse (237) umfasst.
2. Antriebssystem (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spindelachse (SA) und die Antriebsachse (AA) nicht koaxial angeordnet sind, und die Antriebsbaugruppe (200) seitlich von der Spindelachse (SA) angeordnet ist, wo bei die Spindelachse (SA) und die Antriebsachse (AA) einen Winkel (a), der von 45° bis 90°, bevorzugt von 60° bis 90°, besonders bevorzugt 90°, beträgt, einschließen.
3. Antriebssystem (100) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Motorbaugruppe (210) einen Winkelpositionssensor (213), insbesondere einen Hall-Sensor, zur Messung einer Winkelposition der Motorwelle (211) relativ zu der Motorbaugruppe (210) umfasst, wobei der Winkelpositionssensor (213) bevorzugt an einer der Bremsbaugruppe (230) abgewandten Seite der Motorbaugruppe (210) an- geordnet ist.
4. Antriebssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Getriebebaugruppe (220) ein Schneckengetriebe (221) zur Über- setzung einer Rotationsbewegung um die Antriebsachse (AA) in eine Rotationsbe- wegung um die Spindelachse (SA) umfasst, wobei das Schneckengetriebe (221) be- vorzugt
a. eine um die Antriebsachse (AA) rotierbare und mit der Antriebswelle (201 ) mechanisch gekoppelte Schneckenwelle (222) und
b. ein um die Spindelachse (SA) rotierbares und mit der Gewindespindel mecha- nisch gekoppeltes Schneckenrad (223) umfasst,
wobei die Schneckenwelle (222) besonders bevorzugt von der Antriebswelle (201) umfasst und/oder starr und/oder koaxial mit einer Motorwelle (201) einer Motorbau- gruppe (210) verbunden ist.
5. Antriebssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hysteresebremse (237) zumindest einen mit der Bremswelle (231) starr verbun- denen Rotor (232) und zumindest einen an einem Gehäuse (236) der Bremsbau- gruppe (230) ortsfest angeordneten Stator (233) umfasst, wobei der Rotor (232) zu- mindest einen Permanentmagneten umfasst, durch den der Stator (233) magnetisier- bar ist, oder umgekehrt.
6. Antriebssystem (100) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor (232) und der Stator (233) im Wesentlichen zylinderförmig und koaxial zur Bremswelle (231) angeordnet sind, wobei der Rotor (232) in dem Stator (233) ange- ordnet ist und entlang der Bremswelle (231) eine Rotorlänge und orthogonal zu der Bremswelle (231 ) einen Rotoraußendurchmesser aufweist, und der Stator (233) ent- lang der Bremswelle (231) eine Statorlänge und orthogonal zu der Bremswelle (231) einen Statorinnendurchmesser aufweist, wobei die genannten Maße in folgendem Verhältnis zueinander stehen und bevorzugt folgende Werte annehmen:
a. Rotorlänge (RL) von 5 mm bis 50 mm, bevorzugt von 10 mm bis 20 mm, be- sonders bevorzugt 12,5 mm;
b. Rotoraußendurchmesser (RAD) von 5 mm bis 50 mm, bevorzugt von 10 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt 13,5 mm;
c. Statorlänge (SL) von 5 mm bis 50 mm, bevorzugt von 10 mm bis 20 mm, be- sonders bevorzugt 13 mm; und
d. Statorinnendurchmesser (SID) von 5 mm bis 50 mm, bevorzugt von 10 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt 14,5 mm.
7. Antriebssystem (100) nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Permanentmagnet aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung, insbesondre mit einer Korrosionsschutzbeschichtung, und der Rotor (232) oder der Stator (233) aus einer Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierung besteht.
8. Antriebssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch
zumindest eine Kupplungsbaugruppe (240) zum Entkuppeln einer Drehbewegung der Gewindespindel um die Spindelachse (SA) von einer Drehbewegung einer Antriebs- welle (201) um die Antriebsachse (AA), wobei die Kupplungsbaugruppe (240) bevor- zugt eine Überlastkupplung (241), insbesondere zum Schutz einer von dem Antriebs- system (100) betätigten Tür und/oder einer Anbindungsvorrichtung (120) des An- triebssystems (100) an die Tür vor Überlastung, umfasst.
9. Verwendung eines Antriebssystems (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Betätigen einer Tür, insbesondere einer Fahrzeugtür.
10. Herstellungsverfahren (300) für ein Antriebssystem (100), insbesondere gemäß ei- nem der Ansprüche 1 bis 8, mit zumindest folgenden Schritten:
a. Aufbringen (310) eines Klebstoffs auf eine Bremswelle (231) und/odereinen Rotor (232) für eine Hysteresebremse (237) für das Antriebssystem (100); b. Anbringen (320) des Rotors (232) direkt auf der Bremswelle (231 ) und c. stoffschlüssiges Verbinden (330) des Rotors (232) mit der Bremswelle (231 ) durch den Klebstoff.
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