DE102014104073A1

DE102014104073A1 - Kraftfahrzeugschloss

Info

Publication number: DE102014104073A1
Application number: DE102014104073.2A
Authority: DE
Inventors: Jörg Reinert; Markus Kothe
Original assignee: Brose Schliesssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Brose Schliesssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugschloss mit einem Stellelement (2), insbesondere einer Steuerwelle, und einem elektrischen Antrieb (3) zur Verstellung des Stellelements (2), wobei der Antrieb (3) einen Rotor (4) und einen Ständer (5) aufweist und wobei durch eine Ansteuerung des Antriebs (3) mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors (4) erzeugbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Rotor (4) zur Erzeugung eines magnetischen Rotorfelds eine Rotor-Spulenanordnung (6) aufweist und dass der Ständer (5) zur Erzeugung eines magnetischen Ständerfelds eine Ständer-Spulenanordnung (7) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugschloss gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Ansteuerung eines solchen Kraftfahrzeugschlosses gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15.
Das in Rede stehende Kraftfahrzeugschloss findet Anwendung bei allen Arten von Verschlusselementen eines Kraftfahrzeugs. Dazu gehören insbesondere Seitentüren, Hecktüren, Heckklappen, Heckdeckel oder Motorhauben. Diese Verschlusselemente können grundsätzlich auch nach Art von Schiebetüren ausgestaltet sein.
Ein bekanntes Kraftfahrzeugschloss ( DE 102 32 280 A1 ) ist einer Kraftfahrzeugtür zugeordnet, die sich in Abhängigkeit von einem Verriegelungszustand des Kraftfahrzeugschlosses über einen Türinnengriff oder einen Türaußengriff öffnen lässt.
Für die Einstellung der verschiedenen Verriegelungszustände ist das bekannte Kraftfahrzeugschloss mit einem Stellelement und einem Antrieb für die Verstellung des Stellelements ausgestattet. Der Antrieb weist einen schnell laufenden Antriebsmotor mit Rotor und Stator auf, wobei der Rotor üblicherweise eine Spulenanordnung und der Stator üblicherweise eine Permanentmagnetanordnung aufweist. Zur Einstellung unterschiedlicher Verriegelungszustände wird der Antrieb solange bestromt, bis der Rotor gegen einen Endanschlag läuft.
Nachteilig bei dem bekannten Kraftfahrzeugschloss ist die Tatsache, dass das Anfahren mehrerer Antriebsstellungen die Realisierung entsprechender Endanschläge erfordert. Dies führt bei mehreren anzufahrenden Antriebsstellungen zu einem hohen konstruktiven Aufwand.
Das bekannte Kraftfahrzeugschloss ( WO 2013/127531 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, weist ebenfalls einen elektrischen Antrieb zur Verstellung des Stellelements auf, der mit einem Rotor und einem Ständer ausgestattet ist. Zur Einstellung unterschiedlicher Verriegelungszustände des Kraftfahrzeugschlosses sind durch eine entsprechende Ansteuerung des Antriebs unterschiedliche magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors erzeugbar. Beim Anfahren solcher magnetisch stabiler Antriebsstellungen kann grundsätzlich auf Endanschläge für den Rotor bzw. das Stellelement verzichtet werden, da das auf die Ansteuerung des Antriebs zurückgehende magnetische Feld den Rotor stets, also auch bei einer Auslenkung des Rotors, in die Antriebsstellung drängt. Eine Herausforderung besteht hier in einer kostengünstigen Realisierung.
Ganz allgemein ist es zwar bekannt, Elektromotoren sowohl statorseitig als auch ständerseitig mit Spulen auszustatten. Ein Beispiel hierfür ist die DE 10 2008 012 563 A1 . Die Realisierung magnetisch stabiler Antriebsstellungen sind in diesem Zusammenhang allerdings nicht erwähnt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das bekannte Kraftfahrzeugschloss derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Kosten für dessen Realisierung reduziert werden.
Das obige Problem wird bei einem Kraftfahrzeugschloss gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die grundsätzliche Erkenntnis, dass sich die obigen, magnetisch stabilen Antriebsstellungen des Rotors mit einer Anordnung erzeugen lassen, bei der der Rotor zur Erzeugung eines magnetischen Rotorfelds eine Rotor-Spulenanordnung aufweist und bei der der Ständer zur Erzeugung eines magnetischen Ständerfelds eine Ständer-Spulenanordnung aufweist. Dadurch kann auf eine Permanentmagnetanordnung grundsätzlich verzichtet werden, was mit einer entsprechenden Reduzierung der Kosten für die Realisierung des Antriebs verbunden ist.
Besonders interessant bei der vorschlagsgemäßen Lösung ist die Tatsache, dass bei geeigneter Auslegung eine Manipulation der Stellung des Rotors durch ein von außen angelegtes Magnetfeld, beispielsweise im Rahmen eines Einbruchversuchs, nicht möglich ist. Da der Rotor bei der vorschlagsgemäßen Lösung selbst nicht mit einem Permanentmagneten bestückt sein muss, reagiert der Rotor bei unbestromter Spulenanordnung auf ein solches von außen angelegtes Magnetfeld nicht mit einer Stellungsänderung. Daher stellt ein hier vorgeschlagenes Kraftfahrzeugschloss eine besonders hohe Einbruchssicherheit bereit.
Wie oben angesprochen, ist durch eine Ansteuerung des Antriebs mindestens eine magnetische stabile Antriebsstellung des Rotors erzeugbar. Die Formulierung „magnetisch stabil” bedeutet hier, dass die Ansteuerung der Spulenanordnungen mit den resultierenden Magnetfeldern dafür sorgt, dass der Rotor, insbesondere das Stellelement, bei einer Auslenkung aus der jeweiligen Antriebsstellung heraus, stets zurück in diese Antriebsstellung getrieben wird. Der Begriff „Ansteuerung” bedeutet hier, dass es durch eine entsprechende Beschaltung der Spulenanordnung zu einer Bestromung mindestens einer Spule kommt.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 lassen sich die magnetisch stabilen Antriebsstellungen des Rotors durch unterschiedliche stationäre Bestromung der Spulenanordnungen erzeugen. Der Begriff „stationäre Bestromung” bedeutet hier, dass sich die eingestellte Bestromung im Zeitbereich nicht ändert. Dabei kann die Bestromung auch gepulst oder dgl. sein. Im einfachsten Fall wird für eine stationäre Bestromung in obigem Sinne eine konstante Spannung auf den betreffenden Teil der Spulenanordnung aufgeschaltet.
Bei den bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 8 und 9 sind elektrische Antriebsanschlüsse vorgesehen, die über eine Kopplungsanordnung mit der Rotor-Spulenanordnung elektrisch gekoppelt sind. Durch eine Ansteuerung der Rotor-Spulenanordnung über die Antriebsanschlüsse und die Kopplungsanordnung lassen sich vorzugsweise mindestens zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors erzeugen. Gemäß Anspruch 9 weist die Kopplungsanordnung eine Schleifringanordnung auf, die insbesondere bei einer rotorwinkelunabhängigen Kopplung auf besonders einfache Weise realisiert sein kann. Nach einer Alternative gemäß Anspruch 9 kann es aber auch vorgesehen sein, dass die Kopplungsanordnung eine flexible Kabelanordnung zur elektrischen Kontaktierung der Spulenanordnung aufweist. Besonders vorteilhaft ist dabei die Tatsache, dass diese Art der Kopplung nicht auf einen schleifenden Eingriff zweier Kontakte zurückgeht, so dass beispielsweise mit Schwankungen von Übergangswiderständen nicht gerechnet werden muss.
Interessant bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 ist die Tatsache, dass der Rotor in erster Näherung nach Art eines Kurzschlussläufers ausgestaltet sein kann, so dass eine Ansteuerung der Rotor-Spulenanordnung und damit eine Kontaktierung der Rotor-Spulenanordnung nicht erforderlich ist. Auf eine Kopplungsanordnung kann insoweit verzichtet werden. Allerdings ist es bei einer solchen Anordnung erforderlich, die Ständer-Spulenanordnung mit einer Spannung anzusteuern, die in der Rotor-Spulenanordnung eine Spannung induziert, die wiederum zu einem Stromfluss in der Rotor-Spulenanordnung und einem resultierenden, magnetischen Rotorfeld führt. Die Folge ist eine Verstellung des Stellelements in eine Antriebsstellung, bei der es sich bei geeigneter Ansteuerung der Stator-Spulenanordnung um eine oben angesprochene, magnetisch stabile Antriebsstellung handeln kann.
Gemäß Anspruch 12 ist das Kraftfahrzeugschloss mit einer Schloßmechanik ausgestattet, die sich in verschiedene Funktionszustände, hier Verriegelungszustände bringen lässt. Ganz allgemein sind die Verriegelungszustände wie folgt definiert: Im Verriegelungszustand „entriegelt” lässt sich die zugeordnete Kraftfahrzeugtür o. dgl. sowohl von innen als auch von außen öffnen. Im Verriegelungszustand „verriegelt” lässt sich die Kraftfahrzeugtür von innen, nicht jedoch von außen öffnen. Im Verriegelungszustand „entriegelt-kindergesichert” lässt sich die Kraftfahrzeugtür von außen, nicht jedoch von innen öffnen. Im Verriegelungszustand „verriegelt-kindergesichert” lässt sich die Kraftfahrzeugtür weder von innen noch von außen öffnen, jedoch von innen in den Verriegelungszustand „entriegelt-kindergesichert” überführen. Im Verriegelungszustand „diebstahlgesichert” schließlich lässt sich die Kraftfahrzeugtür weder von innen noch von außen öffnen oder in einen anderen Verriegelungszustand überführen.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses beansprucht.
Wesentlich nach dieser weiteren Lehre ist, dass die Rotor-Spulenanordnung und/oder die Ständer-Spulenanordnung für das Erzeugen von mindestens zwei magnetisch stabilen Antriebsstellungen des Rotors unterschiedlich stationär bestromt wird bzw. werden. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschloss, die geeignet sind, das vorschlagsgemäße Verfahren zu erläutern, darf verwiesen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 die für die Erfindung wesentlichen Bestandteile eines vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses,
2 den Antrieb des Kraftfahrzeugschlosses gemäß 1 entlang der Schnittlinie II-II, und
3 den Antrieb gemäß 2 entlang der Schnittlinie III-III mit verschiedenen, angedeuteten Antriebsstellungen.
Es darf vorab darauf hingewiesen werden, dass in der Zeichnung nur die Komponenten des vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses dargestellt sind, die für die Erläuterung der Lehre notwendig sind. Entsprechend ist eine Schlossfalle, die in üblicher Weise mit einem Schließbolzen oder dgl. zusammenwirkt und die mittels einer Sperrklinke in einer Hauptschließstellung und in einer ggfs. vorhandenen Vorschließstellung gehalten wird, in der Zeichnung nicht dargestellt.
Das Kraftfahrzeugschloss weist eine um eine geometrische Stellelementachse 1 verstellbares Stellelement 2 und einen elektrischen Antrieb 3 zur Verstellung des Stellelements 2 auf. Der Antrieb 3 dient der Einstellung unterschiedlicher Funktionszustände, hier Verriegelungszustände, des Kraftfahrzeugschlosses, was weiter unten im Detail erläutert wird.
Der Antrieb 3 weist einen Rotor 4 und einen Ständer 5 auf, wobei durch eine elektrische Ansteuerung des Antriebs 3 mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors 4 erzeugbar ist. „Magnetisch stabile Antriebsstellung” bedeutet hier, wie oben angedeutet, dass während der Ansteuerung des Antriebs 3 der Rotor 4 durch magnetische Anziehungs- bzw. Abstoßungskräfte stets in die entsprechende Antriebsstellung drängt. Eine geringfügige Auslenkung des Rotors 4 durch eine Einwirkung von außen führt unabhängig von der Richtung der Auslenkung zu dem obigen Zurückdrängen des Rotors 4 in die Antriebsstellung. Dies bedeutet wiederum, dass ein Anfahren der Antriebsstellungen ohne die Notwendigkeit eines Endanschlags oder dgl. erfolgen kann. Das ist verschleiß- und geräuschreduzierend und vereinfacht die mechanische Konstruktion.
Wesentlich ist nun, dass der Rotor 4 zur Erzeugung eines magnetischen Rotorfelds eine Rotor-Spulenanordnung 6 aufweist und dass der Ständer 5 zur Erzeugung eines magnetischen Ständerfelds eine Ständer-Spulenanordnung 7 aufweist. Damit ist es möglich, sowohl das magnetische Rotorfeld als auch das magnetische Ständerfeld durch eine entsprechende Ansteuerung der Rotor-Spulenanordnung 6 einerseits und der Ständer-Spulenanordnung 7 andererseits gezielt herzustellen. Der Begriff „Ansteuerung der Spulenanordnung” bedeutet hier, dass es durch eine entsprechende Beschaltung der jeweiligen Spulenanordnung 6, 7 zu einer Bestromung der jeweiligen Spulenanordnung 6, 7 kommt.
Vorzugsweise ist es so, dass sich durch unterschiedliche Ansteuerung des Antriebs 3, insbesondere durch unterschiedliche stationäre Bestromung der Rotor-Spulenanordnung 6 und/oder der Ständer-Spulenanordnung 7, mindestens zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors 4, vorzugsweise mindestens drei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors 4 und weiter vorzugsweise mehr als drei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors 4 erzeugen lassen. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind insgesamt fünf magnetisch stabile Antriebsstellungen relevant, die noch erläutert werden.
Im Sinne der oben angesprochenen Auslegung des Begriffs „stationäre Bestromung” wird die Bestromung vorzugsweise lediglich aufgeschaltet, und nicht etwa im Hinblick auf einen bestimmten Bewegungsablauf oder dgl. geregelt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um das Aufschalten einer, ggfs. gepulsten, Gleichspannung auf die Rotor-Spulenanordnung 6 und/oder auf die Ständer-Spulenanordnung 7.
Es lässt sich einer Kombination der 2 und 3 entnehmen, dass der Rotor 4 so ausgestaltet ist, dass bei unbestromtem Antrieb 3 mittels eines konstanten, von außen auf den Rotor 3 einwirkenden magnetischen Feldes keine oder lediglich eine geringfügige Verstellung des Rotors 4 bewirkbar ist. Dies liegt daran, dass der Rotor 4 vorschlagsgemäß keine Permanentmagnetanordnung aufweist, die durch ein konstantes, von außen auf den Rotor 4 einwirkendes magnetisches Feld manipulierbar ist.
Für die Ausgestaltung der Rotor-Spulenanordnung 6 und der Ständer-Spulenanordnung 7 sind zahlreiche vorteilhafte Varianten denkbar. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Rotor-Spulenanordnung 6 lediglich eine Spule 8 auf, die in noch zu erläuternder Weise ansteuerbar ist. Denkbar ist, dass die Rotor-Spulenanordnung 6 mindestens zwei Spulen, weiter vorzugsweise mindestens drei Spulen und insbesondere vier Spulen aufweist. Die Anzahl und Anordnung der Spulen der Rotor-Spulenanordnung 6 hängt wesentlich von der Anzahl der anzufahrenden Antriebsstellungen ab.
Die Ständer-Spulenanordnung 7 weist, wie in 3 gezeigt, vorzugsweise vier Spulen 9–12 auf, die je nach anzufahrender Antriebsstellung bestromt werden. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Ständer-Spulenanordnung 7 lediglich eine Spule aufweist. Jedenfalls ist es so, dass die Ständer-Spulenanordnung 7 mindestens eine Spule, vorzugsweise mindestens zwei Spulen und weiter vorzugsweise mindestens drei Spulen aufweist. Hier zeigt sich, dass die Ausstattung des Rotors 4 mit einer Rotor-Spulenanordnung 6 zahlreiche Auslegungsmöglichkeiten hinsichtlich der Abstimmung der Spulenanordnungen 6, 7 aufeinander, sowie hinsichtlich der jeweiligen Ansteuerung der Spulenanordnungen 6, 7 eröffnet.
Die Spulenanordnungen 7, 8 sind in bevorzugter Ausgestaltung symmetrisch ausgestaltet. Dies bedeutet vorzugsweise, dass die Rotor-Spulenanordnung 6 mindestens zwei Spulen aufweist, die um die geometrische Rotorachse 4a gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Ständer-Spulenanordnung 7 mindestens zwei Spulen 9–12 aufweist, die ebenfalls um die geometrische Rotorachse 4a gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ständer 5 nach Art des Ständers eines Radialflussmotors ausgestaltet. Dies bedeutet, dass die magnetischen Achsen der Spulen 9–12 der Ständer-Spulenanordnung 7 jeweils bezogen auf die geometrische Rotorachse 4a radial ausgerichtet sind. Das gleiche gilt für die Spule 8 der Rotor-Spulenanordnung 6, deren magnetische Achse, bezogen auf die geometrische Rotorachse 4a, ebenfalls radial ausgerichtet ist. Alternativ dazu kann es auch vorgesehen sein, dass der Ständer 5 des Antriebs 3 nach Art des Ständers eines Axialflussmotors ausgestaltet ist. In diesem Fall ist es so, dass die magnetische Achse bzw. die magnetischen Achsen der Spule bzw. der Spulen der Ständer-Spulenanordnung 7, bezogen auf die geometrische Rotorachse 4a, axial ausgerichtet ist bzw. sind.
Hier und vorzugweise ist eine Treiberanordnung 13 vorgesehen, mittels der die Rotor-Spulenanordnung 6 und die Ständer-Spulenanordnung 7 ansteuerbar sind. Die Treiberanordnung 13 ist regelmäßig Bestandteil einer dem Kraftfahrzeugschloss zugeordneten Steuerungsanordnung.
Mittels der Treiberanordnung 13 lassen sich die Rotor-Spulenanordnung 6 und die Ständer-Spulenanordnung 7 mit den jeweils benötigten Spannungen beaufschlagen. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei diesen Spannungen um Gleichspannungen. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Spannungen aber auch um Wechselspannungen und/oder um gepulste Spannungen handeln. Insbesondere bei der Ausgestaltung des Rotors 4 nach Art eines Kurzschlussläufers ist es erforderlich, dass die Treiberanordnung 13 die Ständer-Spulenanordnung 7 mit einer Wechselspannung oder einer gepulsten Spannung ansteuert, wie weiter oben angedeutet worden ist.
Hier und vorzugsweise sind elektrische Antriebsanschlüsse 14, 15 vorgesehen, die über eine Kopplungsanordnung 16, hier und vorzugsweise rotorwinkelunabhängig, mit der Rotor-Spulenanordnung 6 elektrisch gekoppelt sind. Durch eine Ansteuerung der Rotor-Spulenanordnung 6 über die Antriebsanschlüsse 14, 15 sind mindestens zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors 4 erzeugbar. Der Begriff „magnetisch stabile Antriebsstellung” wurde weiter oben erläutert.
Es sind verschiedene Möglichkeiten für die Ausgestaltung der Kopplungsanordnung 16 denkbar. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel (2) weist die Kopplungsanordnung 16 eine Schleifringanordnung 17 zur elektrischen Kontaktierung der Rotor-Spulenanordnung 6 auf. Alternativ kann es jedoch vorgesehen sein, dass die Kopplungsanordnung 16 eine flexible, hier nicht dargestellte Kabelanordnung zur elektrischen Kontaktierung der Rotor-Spulenanordnung 6 aufweist.
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Rotor-Spulenanordnung 6 lediglich eine einzige Spule 8 auf, so dass von der Kopplungsanordnung 16 die elektrische Kopplung lediglich zweier Antriebsanschlüsse 14, 15 bereitgestellt werden muss. Insoweit lässt sich die Kopplungsanordnung 16 konstruktiv einfach aufbauen.
Vorzugsweise weist die Schleifringanordnung 17 am Rotor 4 mindestens einen Schleifring 18, 19 auf. Vorzugsweise weist die Schleifringanordnung 17 am Rotor 4 mindestens zwei, hier und vorzugsweise genau zwei, voneinander isolierte Schleifringe 18, 19 und zugeordnete Schleifkontakte 20, 21 auf. Dabei ist es weiter vorzugsweise so, dass die Schleifringe 18, 19 jeweils rotorwinkelunabhängig ein und denselben elektrischen Kontakt zu dem jeweiligen Schleifkontakt 20, 21 bereitstellen.
Die Schleifringe 18, 19 sind vorzugsweise als geschlossene Ringe ausgestaltet, deren Ringachsen auf die geometrische Rotorachse 4a ausgerichtet sind. Die den Schleifkontakten 20, 21 zugeordneten Schleifflächen können beispielsweise eben und senkrecht zu der geometrischen Rotorachse 4a ausgerichtet sein. Dann handelt es sich bei den Schleifringen vorzugsweise um Scheiben. Hier und vorzugsweise verlaufen die Schleifflächen aber entlang einer Zylindermantelfläche. Sie sind im Querschnitt quer zu der geometrischen Rotorachse 4a kreisrund ausgestaltet.
Bei den Schleifkontakten 20, 21 kann es sich um Metallkontakte, um Kohlebürsten oder dgl. handeln. Interessant bei der vorschlagsgemäßen Lösung ist die Tatsache, dass ein hoher Verschleiß bei den Schleifkontakten 20, 21 angesichts der geringen Verfahrwege des Rotors 4 nicht zu erwarten ist. Ferner ist interessant, dass durch die rotorwinkelunabhängige Kontaktierung, die hier und vorzugsweise durch die Geschlossenheit der Schleifringe 18, 19 bedingt ist, keine Kommutierung nach Art einer Gleichstrommaschine auftritt. Verschleißerhöhende Effekte wie Bürstenfeuer oder dgl. können damit sicher vermieden werden.
Der elektrischen Kopplung der Schleifringanordnung 17 mit der Rotor-Spulenanordnung 6 kommt vorliegend besondere Bedeutung zu. Vorzugsweise ist hier der Schleifring 18, 19 mit mindestens einer Spule 8 der Rotor-Spulenanordnung 6, hier und vorzugsweise mit genau einer Spule 8 oder mit genau zwei Spulen der Rotor-Spulenanordnung 6 elektrisch gekoppelt, hier elektrisch verbunden.
Mit der oben angesprochenen Kopplungsanordnung 16 ist der dargestellte Antrieb 3 von seinem strukturellen Aufbau her nach Art eines fremderregten Gleichstrommotors ausgestaltet. Beispielsweise kann die Spule 8 der Rotor-Spulenanordnung 6 mit einer konstanten Gleichspannung angesteuert sein, so dass die Spule 8 der Rotor-Spulenanordnung 6 wie ein Permanentmagnet wirkt. Die Spulen 9–12 der Ständer-Spulenanordnung 7 können dann insbesondere paarweise mit einer Gleichspannung beaufschlagt werden, um die jeweils gewünschten, magnetisch stabilen Antriebsstellungen des Rotors 4 zu erzeugen. Beispielsweise kann eine paarweise Ansteuerung der Spulen 9, 10 in Abhängigkeit von der Polarität der Gleichspannung dazu führen, dass der in 3 dargestellte Rotor 4 um 90° rechts herum oder um 90° links herum schwenkt. Gleiches gilt für die vorzugsweise paarweise Ansteuerung der Spulen 11, 12 oder der Spulen 9, 11 oder der Spulen 10, 12.
In 3 sind insgesamt fünf mögliche Antriebsstellungen des Antriebs 3 angedeutet, bei denen jeweils genau zwei Spulen 9–12 der Ständer-Spulenanordnung 7 gleichzeitig bestromt sind. Die Antriebsstellungen entsprechen den Verriegelungszuständen „entriegelt” – UL, „verriegelt” – L, „diebstahlgesichert” – DL, „verriegelt-kindergesichert” – L-CL und „entriegelt-kindergesichert” – UL-CL.
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Antrieb 3 als Direktantrieb ausgestaltet. Damit lässt sich auf jegliche Getriebekomponenten zwischen dem Antrieb 3 und dem Stellelement 2 verzichten.
Besonders interessant bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Tatsache, dass das Stellelement 2 als Steuerwelle ausgestaltet ist. Hier und vorzugsweise weist die Steuerwelle mindestens einen Steuerabschnitt 22 zum Ausleiten von Steuerbewegungen auf. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Steuerabschnitt 22 eine Art Nocke 23 zum Ausleiten von Steuerbewegungen auf. Denkbar ist hier auch die Anordnung eines Ritzels, einer Schnecke, eines Anschlusses wie einer formschlüssigen Kupplung oder dgl..
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel dient der Antrieb 3 der Einstellung verschiedener Funktionszustände, hier Verriegelungszustände, des Kraftfahrzeugschlosses, wie oben erläutert. Hierfür weist das Kraftfahrzeugschloss zunächst eine Schlossmechanik 24 auf, die in die obengenannten Verriegelungszustände bringbar ist. Die Bedeutung dieser Verriegelungszustände für die Möglichkeit des Öffnens der Kraftfahrzeugtür oder dgl. von innen und von außen wurde weiter oben erläutert.
Zur Einstellung der verschiedenen Funktionszustände, hier der Verriegelungszustände, ist hier und vorzugsweise ein verstellbares Funktionselement 25 vorgesehen, wobei die Steuerwelle 2 in antriebstechnischem Eingriff mit dem Funktionselement 25 steht oder bringbar ist. Denkbar ist auch, dass die Steuerwelle 2 selbst ein Bestandteil des Funktionselements 25 ist.
Im Einzelnen lässt sich die Schlossmechanik 24 des Kraftfahrzeugschlosses in unterschiedliche Funktionszustände wie „verriegelt”, „entriegelt”, „diebstahlgesichert”, „verriegelt-kindergesichert” und ”entriegelt-kindergesichert”. Je nach Ausstattung des Kraftfahrzeugschlosses kann die Schlossmechanik 24 ausschließlich in die Funktionszustände „verriegelt” und „entriegelt” bringbar sein. Denkbar ist auch, dass die Schlossmechanik 24 in die Funktionszustände „verriegelt”, „entriegelt” sowie in die zusätzlichen Funktionszustände „diebstahlgesichert” und/oder in mindestens einen Funktionszustand „kindergesichert”, nämlich in den Funktionszustand „verriegelt-kindergesichert” und/oder „entriegelt-kindergesichert” bringbar ist.
Hier und vorzugsweise ist es weiter so, dass sich das Funktionselement 25 an den Steuerabschnitt 22 des Stellelements 2, hier der Steuerwelle, abstützt. Je nach Stellung der Steuerwelle 2 verstellt sich das Funktionselement 25 im Wesentlichen senkrecht zu der geometrischen Stellelementachse 1, wie in 1 durch den Bewegungspfeil 26 und durch die gestrichelte Darstellung 27 des Funktionselements 25 dargestellt ist.
Die Steuerwelle 2 lässt sich mittels des Antriebs 3 in mindestens zwei Steuerstellungen, vorzugsweise in mindestens drei Steuerstellungen, hier und vorzugsweise in insgesamt fünf Steuerstellungen bringen, um die in 3 angedeuteten Verriegelungszustände einstellen zu können.
Besonders einfach gestaltet sich der Aufbau des Kraftfahrzeugschlosses bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Funktionselement 25 als Draht ausgestaltet ist und in unterschiedliche Funktionsstellungen entlang des Bewegungspfeils 26 auslenkbar ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Funktionselement 25 als Streifen ausgestaltet ist. Dabei kann das Funktionselement 25 starr ausgestaltet sein und ggfs. über eine Schwenklagerung auslenkbar sein. Denkbar ist beispielsweise die Ausgestaltung des Funktionselements 25 nach Art einer Wippe oder dgl..
Hier und vorzugsweise ist es allerdings so, dass das Funktionselement 25 als federelastischer Draht oder Streifen ausgestaltet ist und so als Biege-Funktionselement 25 in die unterschiedlichen Funktionsstellung bringbar ist.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Kraftfahrzeugschlosses in den Funktionszuständen „entriegelt” und „entriegelt-kindergesichert” erläutert. Im Übrigen darf zur Erläuterung der grundsätzlichen Funktionsweise des Kraftfahrzeugschlosses mit federelastischem Funktionselement 25 auf die internationale Patentanmeldung WO 2009/040074 A1 verwiesen werden, die auf die Anmelderin zurückgeht und deren Inhalt insoweit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Im Funktionszustand „entriegelt” steht das Funktionselement 25 in seiner in 1 unteren, in durchgezogener Linie dargestellten Stellung. Damit befindet sich das Funktionselement 25 im Bewegungsbereich eines Innenbetätigungshebels 28, der im montierten Zustand mit einem Türinnengriff gekoppelt ist sowie im Bewegungsbereich eines Außenbetätigungshebels 29, der im montierten Zustand mit einem Türaußengriff gekoppelt ist. Eine Verstellung des Innenbetätigungshebels 28 oder des Außenbetätigungshebels 29 in Richtung des Bewegungspfeils 30 führt dazu, dass das Funktionselement 25 senkrecht zu seiner Erstreckung der Bewegung des jeweiligen Hebels 28, 29 folgt, auf die in 1 nur angedeutete Sperrklinke 31 trifft und diese wiederum in Richtung des Bewegungspfeils 30 mitnimmt und aushebt.
Eine Verstellung der Steuerwelle 2 in Richtung des Bewegungspfeils 32 um 90° aus der in 1 dargestellten Stellung heraus führt zur Einstellung des Funktionszustands „entriegelt-kindergesichert”. In diesem Zustand befindet sich das Funktionselement 25 in der in 1 in gestrichelter Linie dargestellten und mit dem Bezugszeichen 27 versehenen Stellung. Eine Verstellung des Innenbetätigungshebels 28 in Richtung des Bewegungspfeils 30 hat damit keine Auswirkung auf das Funktionselement 25 und die Sperrklinke 31. Das Funktionselement 25 befindet sich allerdings unverändert im Bewegungsbereich des Außenbetätigungshebels 29, so dass ein Ausheben der Sperrklinke 31 und damit ein Öffnen der Kraftfahrzeugtür über den Außenbetätigungshebel 29 und damit über den Türaußengriff möglich ist.
Analog zu der Einstellung der oben beschriebenen Funktionszustände „entriegelt” und „entriegelt-kindergesichert” lassen sich auch alle anderen oben angesprochenen Funktionszustände allein durch eine entsprechende Verstellung der Steuerwelle 2 umsetzen. Der Antrieb 3 ist dazu ausgelegt, alle Funktionszustände entsprechend anzufahren.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass der vorschlagsgemäße Antrieb 3 innerhalb des Kraftfahrzeugschlosses in ganz unterschiedlicher Weise genutzt werden kann. Neben der Einstellung von Funktionszuständen, hier Verriegelungszuständen, kann der Antrieb 3 beispielsweise zum motorischen Ausheben der Sperrklinke 31 genutzt werden, da hierfür nur kleine Betätigungswege erforderlich sind. Grundsätzlich ist aber auch der Einsatz im Rahmen einer Zuziehhilfe o. dgl. denkbar.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses beansprucht. Wesentlich dabei ist die Tatsache, dass die Rotor-Spulenanordnung 6 und/oder die Ständer-Spulenanordnung 7 für das Erzeugen mindestens einer magnetisch stabilen Antriebsstellung des Rotors 3, vorzugsweise von mindestens zwei magnetisch stabilen Antriebsstellungen des Rotors 3, weiter vorzugsweise von mindestens drei magnetisch stabilen Antriebsstellungen des Rotors 3, unterschiedlich stationär bestromt wird bzw. werden. Auf alle oben angesprochenen Ausführungen zu den vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlössern darf verwiesen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10232280 A1 [0003]
WO 2013/127531 A1 [0006]
DE 102008012563 A1 [0007]
WO 2009/040074 A1 [0054]

Claims

Kraftfahrzeugschloss mit einem Stellelement (2), insbesondere einer Steuerwelle, und einem elektrischen Antrieb (3) zur Verstellung des Stellelements (2), wobei der Antrieb (3) einen Rotor (4) und einen Ständer (5) aufweist und wobei durch eine Ansteuerung des Antriebs (3) mindestens eine magnetisch stabile Antriebsstellung des Rotors (4) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) zur Erzeugung eines magnetischen Rotorfelds eine Rotor-Spulenanordnung (6) aufweist und dass der Ständer (5) zur Erzeugung eines magnetischen Ständerfelds eine Ständer-Spulenanordnung (7) aufweist.
Kraftfahrzeugschloss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch unterschiedliche Ansteuerung des Antriebs (3), insbesondere durch unterschiedliche stationäre Bestromung der Rotor-Spulenanordnung (6) und/oder der Ständer-Spulenanordnung (7), mindestens zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors (4), vorzugsweise mindestens drei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors (4), weiter vorzugsweise mehr als drei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors (4), erzeugbar sind.
Kraftfahrzeugschloss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) so ausgestaltet ist, dass bei unbestromtem Antrieb (3) mittels eines konstanten, von Außen auf den Rotor (4) einwirkenden magnetischen Feldes keine oder lediglich eine geringfügige Verstellung des Rotors (4) bewirkbar ist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor-Spulenanordnung (6) mindestens eine Spule (8), vorzugsweise mindestens zwei Spulen, weiter vorzugsweise mindestens drei Spulen, weiter vorzugsweise vier Spulen aufweist, oder, dass die Ständer-Spulenanordnung (7) mindestens eine Spule (9–12), vorzugsweise mindestens zwei Spulen (9–12), weiter vorzugsweise mindestens drei Spulen (9–12) aufweist, weiter vorzugsweise vier Spulen (9–12) aufweist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor-Spulenanordnung (6) mindestens zwei Spulen aufweist, die um die geometrische Rotorachse (4a) gleichmäßig verteilt angeordnet sind, und/oder, dass die Ständer-Spulenanordnung (7) mindestens zwei Spulen (9–12) aufweist, die um die geometrische Rotorachse (4a) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Kraftfahrzeugschloss nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (5) nach Art des Ständers eines Radialflussmotors ausgestaltet ist, oder, dass der Ständer (5) nach Art des Ständers eines Axialflussmotors ausgestaltet ist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Treiberanordnung (13) vorgesehen ist, mittels der die Rotor-Spulenanordnung (6) und/oder die Ständer-Spulenanordnung (7) ansteuerbar ist bzw. sind, vorzugsweise, dass mittels der Treiberanordnung (13) die Rotor-Spulenanordnung (6) und/oder die Ständer-Spulenanordnung (7) mit einer Gleichspannung und/oder einer Wechselspannung und/oder einer gepulsten Spannung ansteuerbar ist bzw. sind.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Antriebsanschlüsse (14, 15) vorgesehen sind, die über eine Kopplungsanordnung (16), insbesondere rotorwinkelunabhängig, mit der Rotor-Spulenanordnung (6) elektrisch gekoppelt sind, vorzugsweise, dass durch eine Ansteuerung der Rotor-Spulenanordnung (6) über die Antriebsanschlüsse (14, 15) mindestens zwei magnetisch stabile Antriebsstellungen des Rotors (4) erzeugbar sind.
Kraftfahrzeugschloss nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsanordnung (16) eine Schleifringanordnung (17) zur elektrischen Kontaktierung der Rotor-Spulenanordnung (6) aufweist, oder, dass die Kopplungsanordnung (16) eine flexible Kabelanordnung zur elektrischen Kontaktierung der Rotor-Spulenanordnung (6) aufweist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Rotor-Spulenanordnung (6), vorzugsweise die Spule (8) bzw. alle Spulen der Rotor-Spulenanordnung (6) jeweils kurzgeschlossen ist bzw. sind.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (2) als Steuerwelle mit mindestens einem Steuerabschnitt (22) zum Ausleiten von Steuerbewegungen ausgestaltet ist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugschloss eine Schlossmechanik (24) aufweist, die in unterschiedliche Funktionszustände wie ”Verriegelt”, ”Entriegelt”, ”Diebstahlgesichert”, ”Verriegelt-Kindergesichert” und ”Entriegelt-Kindergesichert” bringbar ist, wobei zur Einstellung der verschiedenen Funktionszustände mindestens ein verstellbares Funktionselement (25) vorgesehen ist, wobei das Stellelement (2) in antriebstechnischem Eingriff mit dem Funktionselement (25) steht oder bringbar ist oder Bestandteil des Funktionselements (25) ist.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Funktionselement (25) an einem Steuerabschnitt (22) des Stellelements (2) abstützt.
Kraftfahrzeugschloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (25) einen Draht oder Streifen aufweist und in unterschiedliche Funktionsstellungen auslenkbar ist, vorzugsweise, dass das Funktionselement (25) als federelastischer Draht oder Streifen ausgestaltet ist und so als Biege-Funktionselement in unterschiedliche Funktionsstellungen biegbar ist.
Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftfahrzeugschlosses nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor-Spulenanordnung (6) und/oder die Ständer-Spulenanordnung (7) für das Erzeugen von mindestens einer magnetisch stabilen Antriebsstellung des Rotors (4) unterschiedlich stationär bestromt wird bzw. werden.