DE102010003545A1

DE102010003545A1 - Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010003545A1
Application number: DE102010003545A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Basavarajappa Madhu S.; Dipl.-Ing. Cavalie Nicolas; Dipl.-Ing. Erices Bernardo
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-06

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung sollen aus dem Stand der Technik bekannte Stellantriebe weiter entwickelt werden. Zu diesem Zweck umfasst ein Stellantrieb insbesondere einen Elektromotor und einen mit Hilfe des Elektromotors bewegbaren Riegel. Darüber hinaus umfasst der Stellantrieb einen Hebel, mit dem der Riegel mechanisch aus seiner verriegelnden Stellung zurück bewegt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, beispielsweise bekannt aus den Druckschriften DE 101 42 134 A1 sowie DE 10 2004 063 814 A1 .
Die Druckschrift DE 102 59 465 A1 offenbart einen Stellantrieb für ein Tankklappenschloss eines Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor, der eine Spindel zu drehen vermag. Eine Drehbewegung der Spindel bewirkt eine lineare Verschiebung eines Riegels. Der Riegel wird durch einen Faltenbalg nach außen abgedichtet, um den Stellantrieb vor Feuchtigkeit und Verschmutzung zu schützen. Der Faltenbalg führt allerdings zu einem relativ großen Bauraum.
Aus der Druckschrift DE 196 42 687 A1 ist ein Stellantrieb bekannt, mit dem die Verbindung eines Ladesteckers und einer Ladebuchse eines Elektrokraftfahrzeugs verriegelt wird.
Die Druckschrift DE 102 14 398 A1 offenbart einen Stellantrieb mit einem Formgedächtniselement.
Bei Stellantrieben mit elektrisch bewegbarem Riegel besteht das Problem, dass nicht entriegelt werden kann, wenn die zugehörige Elektrik bzw. Elektronik beschädigt ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen weiter entwickelten Stellantrieb zu schaffen. Insbesondere soll der Stellantrieb in einer Ausführungsform einen kleinen Bauraum aufweisen und/oder vor Staub und Feuchtigkeit geschützt sein.
Zur Lösung der Aufgabe umfasst ein Stellantrieb einen elektrisch bewegbaren Riegel. Beispielsweise weist der Stellantrieb einen Elektromotor auf, um den Riegel zum Beispiel in der aus der Druckschrift DE 102 59 465 A1 bekannten Weise in eine verriegelnde Stellung hinein zu bewegen. Ein Riegel kann aber auch auf andere Weise elektrisch bewegt werden, so zum Beispiel mit Hilfe eines Elektromagneten. Darüber hinaus umfasst der Stellantrieb einen Hebel, mit dem der Riegel handbetätigt aus seiner verriegelnden Stellung mechanisch zurück bewegt werden kann. Ein Mensch kann also den Hebel zum Beispiel an einem Griffelement ergreifen und diesen von Hand so bewegen, dass der Riegel dadurch in seine nicht verriegelnde Stellung hinein bewegt wird.
Bei einem Kraftfahrzeug besteht Bedarf, Bauteile verriegeln zu können und zwar insbesondere solche Bauteile, die von außen zugänglich sind. Ein Beispiel für ein solches Bauteil ist eine Klappe zur Abdeckung eines mit einer Kappe verschließbaren Tankstutzens, um so den Tank vor einem unbefugten Zugriff zu schützen. Ein weiteres Beispiel ist eine Verriegelung einer Verbindung zwischen einer Ladebuchse eines Elektrofahrzeugs und einem Ladestecker aus den in der Druckschrift DE 196 42 687 A1 bekannten Gründen.
Mit Hilfe eines elektrischen Antriebs kann ein solches Verriegeln komfortabel und auch automatisiert durchgeführt werden. Für ein automatisches Verriegeln verfügt beispielsweise eine Ladebuchse über einen Sensor, der zu erkennen vermag, wenn ein Ladestecker in die Ladebuchse vollständig hinein geschoben worden ist. Der Sensor aktiviert dann den elektrischen Antrieb, der den Riegel dann in seine verriegelnde Stellung hinein bewegt.
Wird allerdings die Elektrik oder Elektronik eines Stellantriebs gestört, so kann nicht mehr mit Hilfe des elektrischen Antriebs entriegelt werden. Im Fall einer Klappe, die einen Tankstutzen verdeckt, ist aber ein Entriegeln notwendig, um ein Fahrzeug trotz entsprechend gestörter Elektrik oder Elektronik fortbewegen zu können. Im Fall einer verriegelten Verbindung zwischen einer Ladebuchse und einem Ladestecker muss das Entriegeln ebenfalls zuverlässig unabhängig von Störungen der Elektrik oder Elektronik möglich sein, um mit einem Fahrzeug im Anschluss an ein Aufladen kurzfristig weiterfahren zu können. Aus diesem Grund umfasst der erfindungsgemäße Stellantrieb einen Hebel, mit dem der Riegel handbetätigt mittels einer Mechanik aus seiner verriegelnden Stellung heraus bewegt werden kann. Der Stellantrieb gemäß Hauptanspruch weist also einen Mechanismus für eine Notentriegelung auf, der manuell betätigt werden kann.
Der Hebel kann und sollte so angeordnet werden, dass dieser nur vom Innenraum eines Fahrzeugs aus entweder unmittelbar oder mittelbar zum Beispiel mit Hilfe eines Bowdenzugs betätigt werden kann, um einen Riegel in seine nicht verriegelnde Stellung zu bewegen. Da Kraftfahrzeuge grundsätzlich so beschaffen sind, dass wenigstens eine Fahrzeugtür und/oder -klappe auch rein mechanisch mit Hilfe eines Schlüssels geöffnet werden kann, kann sich ein Fahrer des Kraftfahrzeugs auch dann Zutritt zum Innenraum seines Fahrzeugs verschaffen, wenn eine für das Verriegeln vorgesehene Elektrik oder Elektronik gestört ist. Vom Innenraum aus kann dann der Fahrer den genannten Hebel des Stellantriebs mit Muskelkraft betätigen, um den Riegel aus seiner verriegelnden Stellung heraus zu bewegen. Anschließend kann ein Fahrzeug erforderlichenfalls betankt werden oder aber ein Ladestecker von einer Ladebuchse abgenommen werden, um eine Fahrt mit dem Kraftfahrzeug zuverlässig kurzfristig fortsetzen zu können.
In einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung besteht der Hebel aus einem Bolzen mit einem daran angebrachten Griffelement oder einer daran angebrachten Öse für das Einhängen eines Bowdenzugs. Der Bolzen wird in einem Kanal des Stellantriebs geführt und kann gegen einen mit dem Riegel verbundenen Vorsprung bewegt werden und/oder berührt diesen Vorsprung zumindest dann, wenn der Riegel in seine verriegelnde Stellung bewegt worden ist. Das Griffelement oder die Öse kann von außen (d. h. außerhalb des Stellelements) erreicht und bewegt werden. Das Griffelement kann so bewegt werden, dass der Bolzen den Vorsprung bewegt und damit auch den Riegel aus seiner verriegelnden Stellung heraus.
Befindet sich ein Bolzen des Riegels in einem Kanal, so weist der Bolzen vorteilhaft einen Dichtungsring auf, der einen Durchgang zwischen Bolzen und Kanal abzudichten vermag. Es kann so vermieden werden, dass Feuchtigkeit über den Kanal in das Innere des Stellantriebs gelangen und die Funktionstüchtigkeit der darin befindlichen Elektrik und/oder Elektronik beeinträchtigen kann.
Das Gehäuse des Stellantriebs ist darüber hinaus staub- und feuchtigkeitsdicht verschlossen und zwar zumindest im eingebauten Zustand. Im Unterschied zu dem aus der DE 102 59 465 A1 bekannten Stand der Technik wird der Riegel allerdings vorzugsweise nicht durch einen Faltenbalg abgedichtet, sondern durch eine flache, am Gehäuse des Faltenbalgs anliegende Dichtmanschette. Dadurch wird im Vergleich zu dem aus der DE 102 59 465 A1 bekannten Stand der Technik der erforderliche Bauraum beträchtlich reduziert. Der Stellantrieb kann im eingebauten Zustand mit seiner Dichtmanschette gegen eine Wand eines Bauteils gepresst werden, wodurch die Verbindung zwischen der Wand des Bauteils und dem Stellantrieb in hohem Maße feuchtigkeits- und staubdicht verschlossen wird und zwar insbesondere auch im Vergleich zu dem aus der DE 102 59 465 A1 bekanntem Stand der Technik. Einschlägige Normen, die sich auf einen Schutz vor Feuchtigkeit und Staub beziehen, können problemlos erfüllt werden.
In einer Ausführungsform ist oder kann auch der Raum des Bauteils Staub- und feuchtigkeitsdicht verschlossen werden, in den der Riegel zwecks Verriegelung hineinreicht. Ein Beispiel für ein solches Bauteil mit einem feuchtigkeits- und staubdicht verschließbaren Raum, in den der Riegel eines Stellantriebs hineinreicht, geht aus der deutschen Patenanmeldung 102 01 000 3523.8 hervor. Es handelt sich bei einem solchen Bauteil insbesondere um eine Ladebuchse für ein Elektrofahrzeug, die geeignet staub- und feuchtigkeitsdicht verschlossen werden kann und zwar entweder durch einen Deckel oder aber durch einen Ladestecker. Wir beziehen den Offenbarungsgehalt der deutschen Patenanmeldung 102 01 000 3523.8 in die vorliegende Anmeldung mit ein. Insgesamt steht so eine Gesamtvorrichtung mit einem Antriebselement zur Verfügung, das im Vergleich zu dem aus der DE 102 59 465 A1 bekannten Stand der Technik einen sehr viel kleineren Bauraum aufweist und gerade im Vergleich zu diesem Stand der Technik sehr gut gegen Feuchtigkeit und Staub geschützt ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung verfügt der Stellantrieb über einen Sensor, so zum Beispiel einen Mikroschalter, der die Stellung des Riegels zu detektieren vermag. Zu diesem Zweck kann der Riegel mit einer Rampe verbunden sein, die einen Mikroschalter zu betätigen vermag, wenn der Riegel aus seiner verriegelnden Stellung heraus bewegt wird. Umgekehrt kann die Rampe auch so angeordnet sein, dass diese den Mikroschalter betätigt, wenn der Riegel in seine verriegelnde Stellung hinein bewegt wird. Der Sensor kann mit einer Anzeige verbunden sein, die zum Beispiel im Inneren eines Fahrzeugs angeordnet ist. Der Fahrer eines Fahrzeugs kann sich so darüber informieren, welche Stellung der Riegel des Stellantriebs einnimmt.
Der Stellantrieb kann außerdem eine vorgespannte Feder umfassen, die den Riegel aufgrund ihrer Vorspannung in eine vorgesehene Richtung zu bewegen vermag, so zum Beispiel in die verriegelnde Stellung hinein. Es steht dann ein ergänzendes mechanisches Mittel zur Verfügung, um den Riegel auch mechanisch in seine verriegelnde Stellung bewegen zu können, beispielsweis im Anschluss an eine Freigabe einer Arretierung des anspruchsgemäßen Hebels. Die Funktionstüchtigkeit des Stellantriebs kann so weiter verbessert sichergestellt werden.
Insgesamt kann ein solcher Stellantrieb sehr klein gebaut sein. Ein erfindungsgemäßer Stellantrieb ist insbesondere Teil einer Verriegelung für eine Klappe, mit der ein Tankstutzen abgedeckt wird, oder Teil einer Verriegelung für eine Ladebuchse eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs mit einem Ladestecker. Dient der Stellantrieb in einer Ausführungsform der Erfindung der Verriegelung einer Verbindung zwischen einer Ladebuchse eines Elektrofahrzeugs und einem Ladestecker, so reicht der Riegel vorzugsweise zwecks Verriegelung in eine Ausnehmung oder in ein Loch in einer Gehäusewand des Ladesteckers hinein, um auf einfache und kompakte Weise die Verriegelung zu bewirken. Vorzugsweise ist der Stellantrieb dann von außen an einer Gehäusewand der Ladebuchse befestigt. Weiter ist zu bevorzugen, dass der Ladebuchse und Stecker so beschaffen sind, dass diese durch eine reine Translationsbewegung verbunden werden. Für ein Verbinden ist also keine Drehbewegung in der aus der DE 196 42 687 A1 bekannten Weise erforderlich. Diese Ausführungsform der Erfindung benötigt einen relativ kleinen Bauraum, da kein Raum für eine Drehbewegung in einem Gehäuse bereitgestellt werden muss, welches zugleich vor einem Versehentlichen Berühren der elektrischen Kontakte schützt.
Der Stellantrieb kann auch mehrere Riegel aufweisen, wenn ein Bauteil besonders sicher verriegelt werden soll.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hieran werden weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung verdeutlicht.
Es zeigen:
1: Stellantrieb von außen
2: Stellantrieb von innen
3: Hebel
4: Gehäuseschale
1 zeigt einen Stellantrieb 1 mit einer Anschlussbuchse 2, über die der Stellantrieb an eine elektrische Stromquelle angeschlossen werden kann. Der eigentliche Antrieb für den Riegel ist im Inneren des Gehäuses untergebracht. Das Gehäuse besteht aus zwei Halbschalen 3a und 3b, die mit vier Schrauben miteinander verbunden werden. Zwischen den beiden Halbschalen 3a und 3b befindet sich eine zum Beispiel aus Gummi oder einem anderen elastischen Material bestehende, vorzugsweise schnurförmige Dichtung, um die beiden Halbschalen 3a und 3b staub- und feuchtigkeitsdicht miteinander zu verbinden. Das Gehäuse 3a, 3b umfasst zwei an gegenüberliegenden Wänden des Gehäuses angebrachte, vorstehende Laschen 4, die U-förmig gebogen sind. Die Laschen 4 dienen der Befestigung des Stellantriebs 1 zum Beispiel mit Hilfe von Schrauben an einem weiteren Bauteil wie zum Beispiel an einer Ladebuchse eines Kraftfahrzeugs, über die eine Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs aufgeladen werden kann. Der Stellantrieb 1 umfasst einen Riegel 5, der durch einen im Gehäuse 3a, 3b befindlichen Elektromotor linear verfahren werden kann. Aus einer seitlichen Wand des Gehäuses 3a, 3b ragt eine Öse 6 eines Hebels hervor, mit dessen Hilfe der Riegel 5 ausgehend von seiner gegenüber dem Gehäuse 3a, 3b vorstehenden, verriegelnden Stellung mechanisch zurück in Richtung des Gehäuses 2 bewegt werden kann. Die Öse 6 kann leicht erfasst und handbetätigt bewegt werden, so zum Beispiel mittelbar mit Hilfe eines Bowdenzugs, der in der Öse 6 in dafür geeigneter Weise eingehängt ist.
Der Hub des Riegels beträgt in einem Ausführungsbeispiel wenigstens 10 mm, um besonders zuverlässig und sicher mit Hilfe des Riegels ein gewünschtes Bauteil wie zum Beispiel eine Tankklappe oder eine Verbindung zwischen einem Ladestecker und einer Ladebuchse verriegeln zu können.
Um den Riegel 5 herum verläuft eine von außen auf das Gehäuse 3a, 3b gesetzte Dichtungsmanschette 7, die dicht gegen ein Bauteil gepresst wird, an dem der Stellantrieb befestigt wird. Diese Dichtungsmanschette trägt dazu bei, dass in den Innenraum des Stellantriebs kein Staub und keine Feuchtigkeit gelangen kann, so dass einschlägige Normen und zwar insbesondere auch die Norm IP67 erfüllt werden können. Die Dichtungsmanschette vergrößert außerdem aufgrund ihrer flachen Form praktisch nicht den benötigten Bauraum.
2 stellt den Stellantrieb aus 1 ohne die Gehäusehälfte bzw. Gehäuseschale 3a dar. Wie bereits aus der DE 102 59 465 A1 bekannt, kann eine darin befindliche Gewindespindel 8 mit einem darin befindlichen Elektromotor 9 angetrieben werden. Eine Drehbewegung der Spindel bewirkt eine translatorische, also lineare Bewegung des Schlittens 10. Benachbart zum Gewinde der Spindel ist ein Sensor und zwar ein Mikroschalter 11 angeordnet. Am Schlitten 10 ist eine Rampe 12 angebracht. Durch eine translatorische Bewegung des Schlittens 10 wird der Mikroschalter durch die Rampe 12 betätigt und so die Stellung des Schlittens 10 und folglich auch die Stellung des damit verbundenen Riegels 5 detektiert. Im dargestellten Beispiel ist die Rampe so angeordnet, dass der Mikroschalter 11 betätigt wird, wenn der Riegel 5 aus seiner verriegelnden Stellung heraus, also zurück in das Gehäuse 3a, 3b bewegt wird.
Eine oder beide Gehäusehälften 3a und 3b stellen einen Kanal bereit, durch den der Bolzen 13 des Hebels mit der Öse 6 geführt wird. Das Ende des Bolzens 13, das der Öse 6 gegenüberliegt, vermag bei einer entsprechenden Bewegung gegen einen Vorsprung 14 des Schlittens 10 zu drücken und diesen so zurück zu bewegen, dass der mit dem Schlitten verbundene Riegel 5 aus seiner verriegelnden Stellung heraus bewegt wird. Benachbart zu diesem Ende des Bolzens 13 gibt es eine umlaufende Rille 15, in der sich ein Dichtring 16 – wie in 3 gezeigt – befindet. Der Dichtring 16 sorgt für eine feuchtigkeitsdichte und staubdichte Verbindung zu der angrenzenden umlaufenden Kanalwand hin. Bei Bedarf können auch mehrere, hinter einander angeordnete Dichtringe für den Bolzen vorgesehen sein.
Wie die 4 verdeutlicht, verfügt die Gehäusehälfte 3a über eine innenliegende umlaufende Rille 17, in die eine insbesondere elastische Dichtungsschnur eingelegt wird. Entlang dieser Schnur gibt es dann eine feuchtigkeits- und staubdichte Verbindung zwischen den beiden Gehäusehälften 3a und 3b. Die Gehäusehälfte 3a verfügt außerdem über eine kanalförmige Bohrung 18 zur Führung des Bolzens 13.
Es gelingt so, einen Stellantrieb bereitzustellen, der lediglich 60 mm lang ist, wenn sich der Riegel im Gehäuse befindet, und der sogar noch kürzer sein kann. Wird der Riegel 5 aus dem Gehäuse heraus in seine verriegelnde Stellung bewegt, so verlängert sich die Länge um 10 mm. Ohne den elektrischen Anschluss 2 beträgt die maximal erforderliche Breite 47 mm. Die Öse 6 nicht mit einbezogen, beträgt die Dicke nicht mehr als 30 mm.
Die Spindel des Stellantriebs kann in der aus der Druckschrift DE 102 59 465 A1 bekannten Weise mit einer geeignet vorgespannten Feder verbunden sein, die die Spindel so zu drehen vermag, dass der Riegel hierdurch in eine gewünschte Richtung bewegt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Stellantrieb
2: Anschlussbuchse
3a, 3b: Halbschalen
4: Laschen
5: Riegel
6: Öse
7: Dichtungsmanschette
8: Gewindespindel
9: Elektromotor
10: Schlittens
11: Mikroschalter
12: Rampe
13: Bolzen
14: Vorsprung
15: Rille
16: Dichtring
17: Rille
18: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10142134 A1 [0001]
DE 102004063814 A1 [0001]
DE 10259465 A1 [0002, 0007, 0014, 0015, 0029, 0033]
DE 19642687 A1 [0003, 0008, 0018]
DE 10214398 A1 [0004]
DE 102010003523 [0015]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm IP67 [0028]

Claims

Stellantrieb (1) mit einem elektrisch bewegbaren Riegel (5) und zwar insbesondere mit Hilfe eines Elektromotors (9), gekennzeichnet durch einen Hebel (6, 13), mit dem der Riegel (5) handbetätigt aus seiner verriegelnden Stellung mechanisch heraus bewegt werden kann.
Stellantrieb nach Anspruch 1, bei dem der Hebel ein Griffelement oder eine Öse (6) umfasst, die sich außerhalb des Gehäuses (3a, 3b) des Stellantriebs befindet.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Hebel einen insbesondere zylinderförmigen Bolzen (13) mit wenigstens einem umlaufenden Dichtring (16) umfasst.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Hebel einen Bolzen (13) umfasst, der durch einen Kanal oder eine Bohrung (18) geführt ist.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Stellantrieb (1) über einen Sensor (11) verfügt, mit dem die Stellung des Riegels (5) detektiert werden kann.
Stellantrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Riegel (5) mit einer Rampe (12) verbunden ist, mit der der Sensor (11) betätigt werden kann.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend eine Spindel (8), mittels der eine Drehbewegung des Elektromotors (9) in eine lineare Bewegung des Riegels (5) umgewandelt werden kann.
Stellantrieb insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer an dem Gehäuse (3a, 3b) des Stellantriebs (1) sowie an dem Riegel (5) anliegenden Dichtungsmanschette, wobei das Gehäuse (3a, 3b) des Stellantriebs (1) darüber hinaus staub- und feuchtigkeitsdicht verschlossen ist.
Stellantrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Dichtungsmanschette (7) gegen eine Wand eines weiteren Bauteils gepresst ist, durch welche der Riegel (5) in seiner verriegelnden Stellung hindurch reicht.
Stellantrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Raum des weiteren Bauteils, in den der Riegel (5) in seiner verriegelnden Stellung hineinreicht, staub- und feuchtigkeitsdicht verschlossen ist oder staub- und feuchtigkeitsdicht verschließbar eingerichtet ist.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Riegel (5) um wenigstens 10 mm verfahren werden kann.
Kraftfahrzeug mit einem Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Hebel (6, 13) so angeordnet und/oder erreichbar ist, dass dieser nur vom Innenraum des Kraftfahrzeugs aus betätigt werden kann.
Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Stellantrieb (1) an einer Wand einer Ladebuchse für ein Verriegeln mit einem Ladestecker angebracht ist und zwar insbesondere mittels einer Schraubverbindung.