DE10026528A1 - Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug-Türschloß - Google Patents

Abstract

Es wird ein Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug-Türschloß vorgeschlagen. Der Stellantrieb weist eine mit Magnetkraft arbeitende Fliehkraftkupplung mit mindestens einem Permanentmagneten auf. Ein sehr einfacher Aufbau wird dadurch erreicht, daß der Fliehkraftkupplung bzw. dem Permanentmagneten ein magnetfeldempfindlicher Sensor zugeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug- Türschloß mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Stellantriebe für Kraftfahrzeug-Türschlösser werden eingesetzt, um Elemente der Schloßmechanik des Kraftfahrzeug-Türschlosses zu verstellen. Das kön­ nen Schloßhebel sein bei einem Zentralvernegelungs-Stellantrieb, es kann die Sperrklinke sein bei einem Öffnungs-Stellantrieb und es kann die Drehfalle sein bei einem Schließhilfs-Stellantrieb (DE 195 33 193 A1). Stets geht es bei der Auslegung von Stellantrieben auch um die Genauigkeit der Positio­ nierung.

Aus verschiedenen technischen Gründen verwendet man bei Stellantrieben für Kraftfahrzeug-Türschlösser gerne eine Fliehkraftkupplung im Antriebszug vom vorzugsweise elektrischen Antriebsmotor zu dem Stellelement, also bei­ spielsweise einem Zentralvernegelungshebel. Das hat zunächst den Vorteil, daß der elektrische Antriebsmotor lastfrei anlaufen kann bis bei hinreichender Drehzahl die Fliehkraftkupplung einfällt. Weiter hat es den Vorteil, daß das Stellelement von Hand hin und her bewegt werden kann, sofern der An­ triebsmotor nicht läuft. Das ist für eine Notfallbetätigung von Interesse. Diese Technik und diese Effekte schildert die WO 96/17149 A1. Von dem dort of­ fenbarten Stellantrieb mit Fliehkraftkupplung geht die Lehre der vorliegen­ den Erfindung aus.

Um eine hohe Positioniergenauigkeit eines Stellantriebs für ein Kraftfahr­ zeug-Türschloß zu erreichen und auch Rückpralleffekte etc. berücksichtigen zu können, verwendet man Sensoren zur Positionserfassung. Wo früher Mik­ roschalter eingesetzt wurden werden heute magnetfeldempfindliche Sensoren, insbesondere Hallsensoren eingesetzt. Aus der DE 195 33 193 A1 ist es bekannt, der Antriebswelle des vorzugsweise elektrischen Antriebsmotors einen Hallsensor zuzuordnen und diesen von einem mit der Antriebswelle verbundenen Permanentmagneten triggern zu lassen. Eine Auswerteelektro­ nik umfaßt eine Zählschaltung zur Zählung der mit jedem Umlauf der An­ triebswelle am Hallsensor erregten und Stellschritte definierenden Impulse. Durch eine Steuereinheit ist der Stellantrieb zu folgenden Stellschritten an­ steuerbar. Dabei wird der Antriebsmotor so lange bestromt wie die in der Zählschaltung gezählten Impulse vom Hallsensor kleiner als eine vorgege­ bene Anzahl von Stellschritten ist.

Die Anordnung des Hallsensors mit zugeordnetem Permanentmagneten an der Antriebswelle des elektrischen Antriebsmotors erlaubt nur eine Aussage über die Rotation der Antriebswelle selbst. Ist eine Fliehkraftkupplung nach­ geschaltet, was im dortigen Stand der Technik nicht der Fall ist, so bekommt man keine Aussage über eine Verstellbewegung des Stellelementes, die ja nur bei eingefallener Fliehkraftkupplung stattfindet. Also wird man im Regelfall bei Einsatz einer Fliehkraftkupplung einen weiteren Hallsensor mit zugeord­ netem Permanentmagneten dem Hohlrad der Fliehkraftkupplung oder dem damit verbundenen Abtriebselement, beispielsweise einem Getrieberitzel, zu­ ordnen.

Der Lehre liegt das Problem zugrunde, den aus dem Stand der Technik be­ kannten Stellantrieb im Aufbau weiter zu vereinfachen.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird bei einem Stellantrieb mit den Merkma­ len des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnen­ den Teils von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiter­ bildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß eine mit Magnetkraft arbeitende Fliehkraftkupplung die Voraussetzungen dafür bietet, einen Hallsensor ein­ zusetzen, ohne einen zusätzlichen Permanentmagneten benutzen zu müssen. Der Permanentmagnet der Magnetkraft-Fliehkraftkupplung erfüllt eine Dop­ pelfunktion, ist nämlich gleichzeitig Beeinflussungsmagnet des Hallsensors.

Damit wird eine erhebliche konstruktive Vereinfachung sowie eine erhebli­ che Kostenersparnis erzielt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbei­ spiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Beispiel eines Stellantriebs für ein Kraftfahrzeug-Türschloß,

Fig. 2 den Antriebsblock mit Antriebsmotor und Fliehkraftkupplung des Stellantriebs aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Gegenstand aus Fig. 2 entlang der Linie 3-3.

Der in Fig. 1 dargestellte Stellantrieb für ein Kraftfahrzeugtürschloß kann bei­ spielsweise für ein Seitentürschloß, insbesondere aber für ein Hecktürschloß oder ein Klappenschloß eingesetzt werden. Dieser Stellantrieb dient zur Ver­ stellung eines Stellelementes 1, das seinerseits in irgendeiner, an sich aus dem Stand der Technik bekannten Weise mit der Schloßmechanik oder einem Schließelement des Kraftfahrzeug-Türschlosses verbunden ist. Auf den ein­ gangs erläuterten Stand der Technik darf insoweit verwiesen werden.

Der Stellantrieb weist zunächst einen hier und nach bevorzugter Ausführung elektrischen Antriebsmotor 2 auf. Dieser ist in einem Gehäuse 3 angeordnet, das in Fig. 1 geöffnet dargestellt ist. Dem elektrischen Antriebsmotor 2 des dargestellten Ausführungsbeispiels zugeordnet, und zwar an einer Antriebs­ welle 4 angeschlossen ist eine Fliehkraftkupplung 5. Die Fliehkraftkupplung 5 ist einem Untersetzungsgetriebe 6 mit mindestens einem Ritzel 7 und im dargestellten Ausführungsbeispiel einer Spindel 8, die das Stellelement 1 ver­ stellt, vorgeordnet. Der elektrische Antriebsmotor 2 kann also anlaufen, ohne belastet zu sein, und bewirkt eine Verstellung des Stellelementes 1 erst dann, wenn die Mindestdrehzahl zum Einfallen der Fliehkraftkupplung 5 über­ schritten worden ist. Bei stehendem Antriebsmotor 2 kann das Stellelement 1, da es einem nicht selbsthemmenden Untersetzungsgetriebe 6 zugeordnet ist, notfalls auch von Hand verstellt werden.

Fig. 2 zeigt noch mal etwas vergrößert dargestellt den elektrischen Antriebs­ motor 2 mit der Antriebswelle 4 und der Fliehkraftkupplung S dahinter.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Fliehkraftkupplung 5 aus Fig. 2. Im wei­ teren wird auf Fig. 2 und Fig. 3 gemeinsam Bezug genommen.

Die Fliehkraftkupplung 5 des dargestellten Ausführungsbeispiels weist einen mit der Antriebswelle 4 verbundenen Rotor 9, ein den Rotor 9 umgebendes, mit einem Abtriebselement 10, hier ebenfalls einem Ritzel, das mit dem Ritzel 7 kämmt, verbundenes Hohlrad 11 und zwei am Rotor 9 einander gegenüber angeordnete, radial verlagerbar angebrachte Fliehgewichte 12 auf. Statt zwei Fliehgewichten 12 kann man auch drei oder vier Fliehgewichte 12 in Auf­ nahmen 13 einsetzen. Im Extremfall kann man auch mit nur einem Fliehge­ wicht 12 arbeiten, wobei man dabei dann aber mit den resultierenden Un­ wuchten richtig umgehen muß.

Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel liegen die Fliehgewichte 12 einandergegenüber in radial offenen Aufnahmen 13 im Ro­ tor 9. Der Rotor 9 und das Hohlrad 11 bestehen aus nicht magnetischem Ma­ terial, also beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff. Der Rotor 9 ist mit der Antriebswelle 4 des Antriebsmotors 2 fest verbunden, rotiert also mit der Drehzahl der Antriebswelle 4. Der Pfeil gibt die Drehrichtung an.

Am Hohlrad 11 erkennt man Anschläge 14 für die Fliehgewichte 12. Hat die Drehzahl des Rotors 9 einen bestimmten Wert überschritten, so werden die Fliehgewichte 12 fliehkraftbedingt nach außen bewegt und hinterfassen die Anschläge 14, so daß dann das Hohlrad 11 mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 4 mitgenommen wird.

Das in Fig. 3 dargestellte Beispiel der Fliehkraftkupplung zeigt, daß hier die Fliehgewichte 12 im Ruhezustand in den Aufnahmen 13 bis nahe an die Mit­ telachse des Rotors 9 reichen und als Permanentmagnete ausgeführt sind. Die Magnetkraft der die Fliehgewichte 12 bildenden Permanentmagnete hält diese im Ruhezustand so nahe wie möglich an der Mittelachse des Rotors 9, also in den Aufnahmen 13. Die Magnetkraft der Fliehgewichte 12 gibt vor, ab welcher Zentrifugalkraft, also ab welcher Drehzahl des Rotors 9, die Flieh­ gewichte 12 nach außen streben und mit den Anschlägen 14 am Hohlrad 11 einkuppeln.

Nicht dargestellte Alternativen, die allerdings im Stand der Technik aus der WO 96/17149 A1 dargestellt sind, bestehen darin, im Zentrum des Rotors 9 einen Permanentmagneten anzuordnen und die Fliehgewichte 12 aus ma­ gnetischem, insbesondere ferromagnetischem Material auszuführen, oder darin, im Zentrum des Rotors 9 ein Metallstück anzuordnen und die Flieh­ gewichte 12 wiederum als Permanentmagnete auszuführen. Im letzten Fall funktioniert das System an sich genauso wie im dargestellten Ausführungs­ beispiel, wobei zusätzlich das Metallstück hinzugekommen ist.

Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt nun in Fig. 3 den wesentlichen Kern der vorliegenden Konstruktion. Es ist nämlich vorgese­ hen, daß außen an dem Hohlrad 11 oder in der Wandung des Hohlrades 11 an einer Stelle, an der das Fliehgewicht 12 bzw. die Fliehgewichte 12 bei Rota­ tion des Rotors 9 vorbeiläuft bzw. vorbeilaufen, ein magnetfeldempfindlicher Sensor 15 angeordnet ist. Die Magnetkraft der Fliehgewichte 12 wird also gleichzeitig für meßtechnische Zwecke ausgenutzt. Ein zusätzlicher Perma­ nentmagnet kann so eingespart werden.

Bei der zuvor erläuterten Konstruktion kann der Sensor 15 so angeordnet und eingestellt sein, daß er bei jeder Drehzahl des Rotors 9 die am Sensor 15 vorbeilaufenden Fliehgewichte 12 erfaßt. Im dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind zwei im Winkel von 90° zueinander stehende Sensoren 15 vorge­ sehen. Dadurch kann man noch eine Drehrichtungserfassung realisieren.

Bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel ist die Drehzahl der An­ triebswelle 4 des Antriebsmotors 2 erfaßbar. Dieses Ausführungsbeispiel leis­ tet also dasselbe wie der im allgemeinen Teil der Beschreibung erläuterte Stand der Technik.

Nach bevorzugter Lehre kann man jedoch weiter vorsehen, daß der Sensor 15 so ausgebildet und angeordnet ist, daß im Ruhezustand der Fliehkraft­ kupplung 5 keine Beeinflussung erfolgt, im Kupplungszustand mit radial außen liegendem Fliehgewicht 12 bzw. Fliehgewichten 12 jedoch eine Beein­ flussung erfolgt. Auf diese Weise kann man zwischen einer Rotation des Ro­ tors 9 mit niedriger Drehzahl oder einem Stillstand einerseits und einer Rota­ tion des Rotors 9 eingekuppelt mit hoher Drehzahl unterscheiden. Letztlich kann man also hier die abtriebsseitige Drehung der Fliehkraftkupplung 5 meßtechnisch erfassen. Dies hat für die Zwecke eines Stellantriebs für ein Kraftfahrzeugschloß ganz erhebliche Bedeutung.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, daß der Sensor 15 am Hohlrad 11 radial außen angeordnet ist.

Eine Alternative besteht auch darin, daß der Sensor 15 am Hohlrad 11 axial außen, jedoch an einer radial relativ weit außen liegenden Position angeord­ net ist.

Für die meßtechnische und auswertungstechnische Gestaltung des erfin­ dungsgemäßen Stellantriebes empfiehlt es sich, daß der Sensor 15 eine vor­ zugsweise einstellbare Schaltschwelle aufweist. Das hat insbesondere auch Vorteile hinsichtlich der Vermeidung von Meßfehlern. Man bekommt so eine Auswertung mit mehr oder weniger genauen Rechteckimpulsen.

Schließlich ist es auch im dargestellten Ausführungsbeispiel zweckmäßig, daß der Sensor 15 als Hallsensor ausgeführt ist. Natürlich sind hier alle anderen Arten von magnetfeldempfindlichen Sensoren 15 einsetzbar. Magnetfeld­ empfindlicher Sensor 15 heißt im übrigen auch berührungsloser Annähe­ rungsschalter auf Basis induktiver Meßtechniken. In diesem Fall wäre eben der Sensor 15 ein induktiver Annäherungsschalter, der durch ein vorbeilau­ fendes, Wirbelströme verursachendes Metallteil beeinflußt würde. Aufgrund der zur Verfügung stehenden Abstände bei Kraftfahrzeug-Türschlössern je­ doch wird man dort häufiger mit Hallsensoren o. dgl. arbeiten.

Claims (7)

1. Stellantrieb für ein Kraftfahrzeugtürschloß,
mit einem vorzugsweise elektrischen Antriebsmotor (2) mit einer Antriebs­ welle (4) und einer an die Antriebswelle (4) angeschlossenen Fliehkraftkupp­ lung (5),
wobei die Fliehkraftkupplung (5) einen mit der Antriebswelle (4) verbun­ denen Rotor (9), ein den Rotor (9) umgebendes, mit einem Abtriebselement (10) verbundenes Hohlrad (11) und mindestens ein am Rotor (9) radial verla­ gerbar angebrachtes Fliehgewicht (12) aufweist,
wobei der Rotor (9) und das Hohlrad (11) aus nicht magnetischem Material bestehen,
wobei das Fliehgewicht (12) oder die Fliehgewichte (12) im Ruhezustand bis nahe an die Mittelachse des Rotors (9) reicht bzw. reichen und als Perma­ nentmagnete ausgeführt ist bzw. sind oder
wobei im Zentrum des Rotors (9) ein Permanentmagnet angeordnet ist und das Fliehgewicht (12) bzw. die Fliehgewichte (12) aus magnetischem, insbe­ sondere ferromagnetischem Material besteht bzw. bestehen oder
wobei im Zentrum des Rotors (9) ein Element aus magnetischem, insbeson­ dere ferromagnetischem Material angeordnet ist und das Fliehgewicht (12) bzw. die Fliehgewichte (12) als Permanentmagnet ausgeführt ist bzw. sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß außen an dem Hohlrad (11) oder in der Wandung des Hohlrades (11) an einer Stelle, an der das Fliehgewicht (12) bzw. die Fliehgewichte (12) bei Ro­ tation des Rotors (9) vorbeiläuft bzw. vorbeilaufen, ein magnetfeldempfindli­ cher Sensor (15) angeordnet ist.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (15) so ausgebildet und angeordnet ist, daß im Ruhezustand der Fliehkraftkupplung (5) keine Beeinflussung erfolgt, im Kupplungszustand mit radial außen liegendem Fliehgewicht (12) bzw. Fliehgewichten (12) jedoch eine Beeinflussung erfolgt.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (15) am Hohlrad (11) radial außen angeordnet ist.

4. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (15) am Hohlrad (11) axial außen, jedoch an einer radial relativ weit außen liegenden Position angeordnet ist.

5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (15) eine vorzugsweise einstellbare Schaltschwelle aufweist.

6. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (15) als Hallsensor ausgeführt ist.

7. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß außen am Hohlrad (11) zwei Sensoren (15) vorzugsweise um 90° gegen­ einander versetzt angeordnet sind.