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WO2019086467A1 - Modulares, motorisiertes antriebssystem, modul, verwendung und fertigungsverfahren dafür - Google Patents

Modulares, motorisiertes antriebssystem, modul, verwendung und fertigungsverfahren dafür Download PDF

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WO2019086467A1
WO2019086467A1 PCT/EP2018/079728 EP2018079728W WO2019086467A1 WO 2019086467 A1 WO2019086467 A1 WO 2019086467A1 EP 2018079728 W EP2018079728 W EP 2018079728W WO 2019086467 A1 WO2019086467 A1 WO 2019086467A1
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WO
WIPO (PCT)
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module
drive system
modules
longitudinal axis
elements
Prior art date
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PCT/EP2018/079728
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English (en)
French (fr)
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WO2019086467A4 (de
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Axel Knopp
Kathrin Kronz
Danniel Lange
Jonathan Kessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stabilus GmbH
Original Assignee
Stabilus GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2020524581A priority patent/JP7170721B2/ja
Priority to CN201880071666.2A priority patent/CN111542672A/zh
Priority to US16/760,224 priority patent/US11578523B2/en
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    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/033—Series gearboxes, e.g. gearboxes based on the same design being available in different sizes or gearboxes using a combination of several standardised units
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters

Definitions

  • the invention relates to a module for a modular motorized drive system, in particular for doors, wherein the module is designed so that a number of along a
  • the invention further relates to a modular, motorized drive system, in particular for doors, wherein a number of along a longitudinal axis of the modules linearly arranged one behind another modules a functional group of the
  • the invention further relates to a use of a
  • the invention also relates to a manufacturing method for a modular, motorized drive system, in particular for doors.
  • Vehicle flaps known.
  • a force of an electric motor for example, transmitted via a threaded spindle to the vehicle door.
  • the drive systems for example, a clutch for protecting the vehicle door, in particular a
  • Connecting element of the drive system to the vehicle door, from overloading or to reduce vibrations, a brake for holding the vehicle door in a certain position, a transmission for adjusting the transmitted power and speed and / or a bearing for absorbing forces from the vehicle door in Enter the drive system include.
  • a generic drive system is described, for example, in the publication DE102014212863A1, whose teaching, in particular paragraphs [0002] to [0006], is incorporated herein by reference.
  • DE102014212863A1 discloses in the paragraphs mentioned a generic drive system and a specially designed brake to achieve a high level of functionality and high energy efficiency.
  • EP1664470B1 discloses in the paragraphs mentioned a generic drive system and a reduced construction volume by an exact storage and axial guidance and alignment of the components of the drive system. Another generic drive system is described in the document US20130169087A1, whose teaching, in particular paragraphs [0002] to [0010], here by
  • the object of the invention is therefore to provide a reliable, versatile and
  • the object of the present invention provides a module for a drive system which achieves this object according to the invention in accordance with the features of claim 1. Likewise, the object is achieved by a drive system according to the features of claim 9 and a manufacturing method according to the features of claim 12.
  • Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
  • doors especially vehicle doors, is designed so that a number of along a longitudinal axis of the module linearly arranged one behind another modules forms a functional group of the drive system.
  • the term "door” in the sense of the invention includes any device for reversible closing or at least partially
  • a "vehicle door” comprises doors for the access of persons Passengers to the vehicle, for example, also trunk flaps and hoods or other apparent surface portions of the vehicle, such as luggage flaps of a coach.
  • vehicle encompasses, in particular, land, water and air vehicles, and has been produced for doors in use, in particular in small to large series
  • the drive system is designed for doors of industrial appliances, for example for a lid of a laboratory appliance, advantageously also a special requirement can be made by a modular drive system with standardized modules, for example with regard to a resistance of the drive system to extreme temperatures, chemicals and / or vibrations.
  • standardized modules can be used depending on the application of different materials.
  • drive systems are used, which are usually produced in smaller quantities than in vehicle.
  • a modular drive system offers the particular advantage that even small batches can be produced cost-effectively, especially when several different series of drive systems from the same modules are composed.
  • the drive system may comprise at least one, in particular electromechanical, actuator, at least one spring, in particular a gas pressure spring, and / or at least one
  • Damper in particular an industrial shock absorber include.
  • the modular structure of the functional group has the advantageous effect that a few standardizable modules can be assembled into a modular system, wherein the modular system is adaptable to a variety of applications and at the same time the individual modules can be quality tested separately.
  • the modular construction of such functional groups according to the invention is unusual in the prior art, but particularly advantageous according to the invention, because it can be standardized
  • Testing steps for the individual modules can be carried out efficiently and still give a valid conclusion about the functionality of the module system assembled from modules.
  • a malfunction can be assigned to a single module, which reduces the effort of troubleshooting and / or rejects.
  • functional groups such as, in particular, electromechanical actuators, springs or dampers for vehicle doors, in which production costs and reliability must be optimized simultaneously.
  • the module according to the invention can therefore have a number of locking elements on a longitudinal axis orthogonal to the front side of the module and / or a number of complementary to the locking elements
  • receiving elements on one of the front side opposite and orthogonal to the longitudinal axis back of the module.
  • the receiving elements are for forming a mechanical connection with the locking elements of another module, with its front is arranged parallel to the back of the module.
  • the locking elements For example, the locking elements, a number of locking lugs, and the
  • Receiving elements comprise a number of complementary to the locking lugs recesses. This configuration is a simple and secure mechanical
  • the receiving elements of the module and the latching elements of the further module can be designed to prevent the mechanical connection from coming off along the
  • Locking elements and receiving elements lead to unintentional release of the connection. By preventing unintentional or manipulative disconnection, the reliability of the drive system is increased.
  • the locking elements and receiving elements may be designed to connect the modules with each other with mechanical play. Due to the mechanical clearance, a simpler mounting of the modules to each other, in particular a simpler engagement of locking elements in receiving elements, is possible.
  • the latching elements and / or the receiving elements may in particular comprise at least one blocking element against release of the mechanical connection along the longitudinal axis.
  • the blocking element may for example be configured as a locking bolt and / or include an undercut.
  • the locking elements and the receiving elements mutually complementary undercuts, adjacent modules can be pushed together along the longitudinal axis until the locking elements engage with the undercuts on the receiving elements. Due to the
  • the modules then no longer along the longitudinal axis be pulled apart without destroying the locking elements and / or receiving elements. In this way, a particularly stable and reliable connection of the modules is achieved. Furthermore, the maximum axial load that can withstand the connection can be reliably predicted, as it depends only on the material properties and the shape of the locking elements and receiving elements and not on other factors such as surface properties or the presence of lubricants.
  • the module may comprise at least one separating element for nondestructive separation of the mechanical connection.
  • the separating element can be designed, for example, to deform the latching elements and / or receiving elements in a radial direction to the longitudinal axis, so that they can be separated from each other along the longitudinal axis.
  • the separating element for example, a
  • Locking element or receiving element can be transferred.
  • the radial force may, for example, be exercised manually or by a robot.
  • Separator can connected modules are non-destructively separated, for example, to retrofit the drive system for a modified application or to replace a defective module. This makes the drive system particularly versatile and durable.
  • the module may include a cage for receiving components of the module.
  • the cage may in particular comprise the latching elements and / or the receiving elements and / or be designed to receive forces acting along the longitudinal axis.
  • the components may be, for example, a functional group of the
  • the components may be sensitive to mechanical stresses, especially along the longitudinal axis, whereas the cage may protect the components.
  • different modules may contain different components in a unitary cage. As a result, these modules are particularly easy interchangeable, for example, to adapt the drive system to different requirements.
  • the cage can be sensitive to mechanical stresses, especially along the longitudinal axis, whereas the cage may protect the components.
  • different modules may contain different components in a unitary cage. As a result, these modules are particularly easy interchangeable, for example, to adapt the drive system to different requirements.
  • the cage can
  • the module may comprise at least one predetermined breaking point, wherein in particular a
  • Breaking force of the predetermined breaking point may be less than a release force along the
  • the breaking point ensures that a defined destruction of the module occurs before the modules are separated from each other. Thereby, the allowable force acting on the module in the axial direction can be accurately set, thereby increasing the reliability of the drive system. Furthermore, the security against manipulation is increased because the modules can not be separated unnoticed after their connection in the drive system.
  • the breaking point is advantageously in
  • the module may include a number of anti-rotation elements for securing the module, in particular to a housing of the modular drive system, against a
  • Anti-rotation elements prevent the module from rotating uncontrollably, which is important, for example, for the function of a motor connected to the module or a brake connected to the module.
  • a motor or a brake work only if parts thereof, for example via the module, in particular via a cage of the module, stationary, for example, on a housing of the drive system, are arranged.
  • the anti-rotation elements may in particular comprise a number of grooves and / or projections, which engage for example in corresponding projections and / or grooves of the housing, the grooves and / or projections of the module, for example, with respect to the longitudinal axis on the periphery of the module, in particular on a cage of the Module, be arranged and / or extend parallel to the longitudinal axis.
  • the function group is for example selected from a motor; a transmission; a clutch of a brake; a bearing and a threaded spindle.
  • the functional group can be designed in the usual way, in particular as in one of the publications mentioned above, in order to limit the costs of the drive system.
  • a modular, motorized drive system for example for doors, in particular for vehicle doors, forms a number of along a longitudinal axis of the modules linearly arranged one behind the other, in particular according to the invention, modules a functional group of the drive system.
  • Each of the modules of the drive system may have on a front side orthogonal to the longitudinal axis a number of locking elements and / or on one of the front side
  • opposite and to the longitudinal axis orthogonal back include a number of complementary to the locking elements receiving elements, wherein the locking elements of a first module with the receiving elements of a longitudinal axis adjacent to the first module second module form a mechanical connection.
  • a plurality of the modules, preferably all modules, of the drive system may coincide with one another with regard to the shape and arrangement of the latching elements and receiving elements.
  • the modules can be exchanged for each other in a particularly simple manner and / or arranged in a different order.
  • One of the modules of the drive system may comprise, for example, a threaded spindle and a bearing, wherein the bearing is preferably designed for receiving forces acting along the longitudinal axis.
  • forces for example, a weight force of a trunk lid on the threaded spindle along the longitudinal axis acting on the drive system.
  • Such forces may damage functional groups of the drive system, such as a transmission. Therefore, it is advantageous to provide a bearing for receiving these forces.
  • the present invention includes a use of an inventive
  • the drive system can also be used to move other objects, for example, for height adjustment of a table used.
  • a production method according to the invention for a modular, motorized drive system in particular according to the invention, for example for doors, in particular for vehicle doors, comprises at least the following steps:
  • the production of the modules may comprise, for example, a customary production of functional groups of the drive system.
  • Function groups can advantageously be installed in a number of cages of the modules, the cages being produced, for example, by injection molding, in particular from a plastic.
  • the manufacturing can include marking the modules with a marking that is individual for the respective specification of the module and / or for each individual module.
  • the marking ensures that the appropriate modules are assembled into a drive system with a specific overall specification.
  • the mark can be a traceability of the module and in particular a unique
  • the marker may include, for example, a color marker, an alphanumeric code, a bar code, a QR code, and / or an RFID transponder.
  • Function groups are decoupled from axial forces in the drive system
  • modules comprise cages for receiving axial forces and / or that between the functional groups and the threaded spindle of the
  • Drive system is arranged a bearing for receiving axial forces. If the modules are tested before assembly, this has the advantage that modules that do not meet their specifications before assembly can be eliminated. Since no complete drive systems fail because of individual modules that do not comply with the specifications, less waste and less waste are generated
  • the checking may include, for example, optical, in particular automatic, measuring methods, such as laser scanning.
  • the manufacturing method may include storing the modules after manufacture and prior to assembly during a storage period at a storage temperature.
  • the storage time may advantageously be indefinite and / or adaptable and / or be at least 24 hours and / or the storage temperature may be above a glass transition temperature of a material of the modules.
  • modules are stored before assembly, in particular over a longer period of time, for example longer than 24 hours, in particular latching elements and / or receiving elements for connecting the modules can be deformed by creeping a material of the modules. This effect can occur especially when the
  • Storage temperature is above a glass transition temperature of a material of the modules. As a result, a reliable connection of the modules during assembly can be prevented.
  • storage especially for an indefinite, customizable and / or more than 24 hours storage duration, is advantageous in order to be able to assemble modular drive systems for a variety of requirements from a large number of modules provided. This increases the versatility of the manufacturing process.
  • the storage is carried out at an uncontrolled ambient temperature in order to save costs and energy, for example for a lowering of the storage temperature below a glass transition temperature of a material of the modules.
  • a reliable connection of the modules despite possible deformations during storage can be
  • Locking elements are designed to interact positively against release of the mechanical connection along the longitudinal axis.
  • the latching elements and / or the receiving elements may in particular comprise at least one blocking element against release of the mechanical connection along the longitudinal axis, for example at least one undercut.
  • the testing can be carried out before or after storage. If the check before storage results in the advantage that no storage space is not theirs
  • Modules and that such modules may possibly be adapted to their specifications by post-processing prior to storage. If the checking is carried out after storage, this results in the advantage that also possible changes, for example deformations due to creep, during storage, in particular during storage for an indeterminate, adaptable and / or more than 24 hour storage period, are recorded during the testing become.
  • the assembly may include preloading the modules. By biasing the modules, in particular by a compressive force along a longitudinal axis of along the longitudinal axis of linearly successively arranged modules, the modules are reliably interconnected. In particular, it is prevented along the
  • the functional groups and / or the entire module system of modules according to the invention are subjected to an axial pressure and / or supported with axial limitations, so that it is in such an operating configuration despite the game no axial
  • the drive system manufactured by the manufacturing method can be designed for actuating doors, in particular vehicle doors. Further advantages, objects and characteristics of the present invention will be explained with reference to the following description and appended drawings, in which exemplary modules according to the invention, drive systems and manufacturing methods are illustrated in exemplary feature combinations. Components of the modules or drive systems, which in the figures at least substantially coincide with respect to their function, may in this case be identified by the same reference numerals, these components not having to be numbered and explained in all figures. Show it:
  • Fig. 1 is a schematic representation of a module according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic detail view of a connection of two modules
  • FIG. 3 are schematic views of a cage of a module according to the invention.
  • 4 shows schematic views of a further cage of a module according to the invention;
  • Fig. 5 is a schematic representation of a drive system according to the invention.
  • Fig. 6 is a schematic representation of a manufacturing method according to the invention.
  • Fig. 7 is a schematic view of a drive system according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a module 100 according to the invention for a modular drive system.
  • the module 100 includes a to a longitudinal axis LA of the
  • Module 100 orthogonal front side 101 and one of the front side 101 opposite rear side 102.
  • On the front side 101 at least one locking element 1 10, for example, a locking lug, arranged.
  • At the back 102 at least one to the locking element 1 10 complementary receiving element 120, for example, a complementary to the detent recess arranged.
  • a plurality of modules 100 can be arranged linearly one behind the other along the longitudinal axis LA and mechanically connected to one another, for example inserted into one another.
  • the illustrated module 100 includes a cage 150 for receiving forces along the longitudinal axis LA.
  • the cage 150 may comprise at least one functional group of a
  • the illustrated module 100 further comprises an anti-rotation element 180, for example a groove extending parallel to the longitudinal axis LA, for securing the module 100 against rotational movement about the longitudinal axis LA, for example on a housing of the drive system.
  • the Detent element 1 10, the receiving element 120 and / or the anti-rotation element 180 may be part of the cage 150.
  • FIG. 2 shows a schematic detail view of a connection of two modules 100.
  • a first module 100 shows a receiving element 120 in the form of a projection against which a latching element 110 of the second module 100 rests in the form of a latching hook.
  • the latching element 1 10 and the receiving element 120 are shaped so that they interact positively with respect to a movement against each other parallel to the longitudinal axis LA of the modules 100.
  • the latching element 1 10 includes a predetermined breaking point 160, which is designed so that the force acting on the latching element 1 10 parallel to the longitudinal axis of the axial force AK, in which the
  • Breaking point 160 breaks is smaller than the necessary axial force to separate the locking element 1 10 of the receiving element 120.
  • the connection of the modules 100 can additionally be secured by a radial force RK acting radially on the latching element 110, which prevents the latching element 1 10 from bending away from the receiving element 110.
  • the radial force RK can for example be applied by the latching element 120 rests against a housing (not shown) of the drive system.
  • FIG. 3 shows schematic views of a cage 150 of a module 100 according to the invention.
  • the illustrated cage 150 comprises a number of faces on an obverse side 101 orthogonal to the longitudinal axis LA
  • the cage 150 comprises a number of receiving elements 120 in the form of recesses complementary to the latching elements 110, which also have undercuts HS.
  • the illustrated cage 150 comprises a number of anti-rotation elements 180 in the form of incisions parallel to the longitudinal axis LA, in which, for example, projections of a
  • FIGS. 4b and 4c show schematic perspective views of the cage 150 from FIG. 4a.
  • the cage 150 shown in FIG. 4 differs from the cage 150 shown in FIG. 3 in that it has no latching elements 110 on the front side 101. Due to the absence of the locking elements 10, a module 100 with such a cage 150 is particularly suitable as a termination module at the beginning or at the end of a row along its
  • Longitudinal axis LA linearly connected modules 100 for a drive system.
  • a housing (not shown) or another functional group (not shown), not supported by a module 100, of the drive system can be connected to the front side 101 without latching elements 110.
  • the cage 150 may have a number of anti-rotation elements 180, for example in the form of protrusions on the front side 101.
  • a module has 100 locking elements 1 10 on its front side 101 but no receiving elements 120 on its rear side 102.
  • Such a module 100 could form a termination module at an end of a row opposite to a cage 150, as shown in FIG. 4, along its longitudinal axis LA linearly connected in succession modules 100.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a drive system 200 according to the invention.
  • the illustrated drive system 200 comprises a number of modules 100 arranged linearly one behind the other along their longitudinal axis LA.
  • the modules 100 each comprise at least one functional group 170 of the drive system 200.
  • a second module 100 includes, for example, a clutch 173, in particular an overload clutch for protecting a door driven by the drive system 200 (not shown), in particular vehicle door, or one connecting the drive system 200 with the door
  • an inventive drive system 200 may 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 200 each recordable without damage maximum load. Furthermore, the drive system 200 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 case of a malfunction or incorrect operation, not the door or the connection element, but only the drive system 200, which is generally easier to replace, is damaged.
  • a third module 100 includes, for example, a brake 174, for example a
  • a fourth module comprises, for example, a further coupling 173, for example a flexible coupling for damping vibrations of the
  • a fifth module 100 comprises, for example, a bearing 175, in particular for receiving forces acting parallel to the longitudinal axis LA, and a threaded spindle 176 for moving a door (not shown).
  • a bearing 175 in particular for receiving forces acting parallel to the longitudinal axis LA, and a threaded spindle 176 for moving a door (not shown).
  • other arrangements of the functional groups 170 are conceivable.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a production method 300 according to the invention.
  • the illustrated production method 300 comprises producing modules 100, for example by incorporating functional functional groups 170 of a drive system 200 into cages 150 of the modules 100, wherein the cages 150 are produced, for example, by injection molding.
  • the manufacturing 310 may include marking 31 1 of the manufactured modules 100, each with an individual marking, for example a QR code.
  • the production 310 is followed in the illustrated example by a bearing 320 of the modules 100, in particular for a storage period of more than 24 hours.
  • the bearing 320 may be followed, for example, by a testing 330 of the modules 100, for example by laser scanning.
  • the result of the check 330 can be assigned and documented, for example, based on the marking to a specific module 100.
  • FIG. 7 shows a schematic view of a drive system 200 according to the invention with four modules 100 arranged behind one another along its longitudinal axis LA, of which only the cages 150a, 150b, 150c are shown for the sake of clarity.
  • a first cage 150a has a flat back 102, for example, for placement on an inner wall of a housing (not shown) of the drive system.
  • the first cage 150a On its rear side opposite the front side, the first cage 150a has a number of latching elements 110, which engage in receiving elements 120 on the rear side of a second cage 150b, thereby preventing in particular a rotation of the second cage 150b with respect to the first cage 150a.
  • the second cage 150b and a subsequent third cage 150b are identical to each other.
  • the second cage 150b, the third cage 150b and the fourth cage 150c are interconnected by latching members 110 at the front of the second cage 150b and third cage 150b and receiving members 120 at the rear of the third cage 150b and fourth cage 150c.
  • the locking elements 1 for example, engage in the receiving elements 120 so that the cages 150b, 150c along the longitudinal axis LA with a mechanical clearance are positively connected to each other. Due to the mechanical play the locking elements 1 10 during assembly of the drive system 200 in the easy

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modul für ein modulares, motorisiertes Antriebssystem (100), insbesondere für Türen, wobei das Modul (100) dazu ausgelegt ist, dass eine Anzahl von entlang einer Längsachse (LA) des Moduls (100) linear hintereinander angeordneten Modulen (100) eine Funktionsgruppe (170) des Antriebssystems (200) bildet. Das Modul (100) umfasst eine Anzahl von Rastelementen (110) an einer zur Längsachse (LA) orthogonalen Vorderseite (101) des Moduls (100) und/oder eine Anzahl von zu den Rastelementen (110) komplementären Aufnahmeelementen (120) an einer der Vorderseite (101) gegenüberliegenden und zur Längsachse (LA) orthogonalen Rückseite (102) des Moduls (100), wobei die Aufnahmeelemente (120) zur Ausbildung einer mechanischen Verbindung mit den Rastelementen (110) eines weiteren Moduls (100), das mit seiner Vorderseite (101) parallel an der Rückseite (102) des Moduls (100) angeordnet ist, ausgelegt sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein modulares, motorisiertes Antriebssystem (200), insbesondere für Türen, wobei eine Anzahl von entlang einer Längsachse (LA) der Module (100) linear hintereinander angeordneten, insbesondere erfindungsgemäßen, Modulen (100) eine Funktionsgruppe (170) des Antriebssystems (200) bildet, und eine Verwendung des Antriebssystems (200) zum Betätigen einer Tür, insbesondere einer Fahrzeugtür. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fertigungsverfahren (300) für ein modulares, motorisiertes, insbesondere erfindungsgemäßes, Antriebssystem (200) insbesondere für Türen.

Description

MODULARES, MOTORISIERTES ANTRIEBSSYSTEM, MODUL, VERWENDUNG UND
FERTIGUNGSVERFAHREN DAFÜR
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft Modul für ein modulares motorisiertes Antriebssystem, insbesondere für Türen, wobei das Modul dazu ausgelegt ist, dass eine Anzahl von entlang einer
Längsachse des Moduls linear hintereinander angeordneten Modulen eine Funktionsgruppe des Antriebssystems bildet. Die Erfindung betrifft ferner ein modulares, motorisiertes Antriebssystem, insbesondere für Türen, wobei eine Anzahl von entlang einer Längsachse der Module linear hintereinander angeordneten Modulen eine Funktionsgruppe des
Antriebssystems bildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung eines
erfindungsgemäßen Antriebssystems zum Betätigen einer Tür, insbesondere einer
Fahrzeugtür. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fertigungsverfahren für ein modulares, motorisiertes Antriebssystem, insbesondere für Türen.
Aus dem Stand der Technik sind Antriebssysteme zur, insbesondere elektromechanischen Ansteuerung beispielsweise von Türen, insbesondere von Fahrzeugtüren und
Fahrzeugklappen, bekannt. Dabei wird eine Kraft eines Elektromotors, beispielsweise über eine Gewindespindel an die Fahrzeugtür übertragen. Ferner können die Antriebssysteme beispielsweise eine Kupplung zum Schutz der Fahrzeugtür, insbesondere eines
Anbindungselements des Antriebssystems an die Fahrzeugtür, vor Überlastung oder zur Reduzierung von Vibrationen, 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 der Fahrzugtür in das Antriebssystem eingegeben werden, umfassen. Ein gattungsgemäßes Antriebssystem wird beispielsweise in der Druckschrift DE102014212863A1 beschrieben, deren Lehre, insbesondere die Absätze [0002] bis [0006], hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. DE102014212863A1 offenbart in den genannten Absätzen ein gattungsgemäßes Antriebssystem und eine speziell ausgestaltete Bremse, um einen hohen Funktionsumfang und eine hohe Energieeffizienz zu erreichen.
Ein weiteres gattungsgemäßes Antriebssystem wird in der Druckschrift EP1940012A1 beschrieben, deren Lehre, insbesondere die Absätze [0002] bis [0006], hier durch
Bezugnahme eingeschlossen ist. Für einen kompakten Aufbau und eine geringe
Geräuschentwicklung des Antriebssystems schlägt EP1940012A1 in den genannten
Absätzen die Verwendung einer Hysteresebremse für ein gattungsgemäßes Antriebssystem vor.
Ein weiteres gattungsgemäßes Antriebssystem wird in der Druckschrift EP1664470B1 beschrieben, deren Lehre, insbesondere die Absätze [0002] bis [0009], hier durch
Bezugnahme eingeschlossen ist. EP1664470B1 offenbart in den genannten Absätzen ein gattungsgemäßes Antriebssystem und ein verringertes Bauvolumen durch eine exakte Lagerung sowie axiale Führung und Ausrichtung der Bauteile des Antriebssystems. Ein weiteres gattungsgemäßes Antriebssystem wird in der Druckschrift US20130169087A1 beschrieben, deren Lehre, insbesondere die Absätze [0002] bis [0010], hier durch
Bezugnahme eingeschlossen ist. US20130169087A1 beschreibt in den genannten Absätzen ein gattungsgemäßes Antriebssystem und eine rein mechanische Kupplung für eine automatische und zuverlässige Verbindung einer Bremse mit dem Antriebssystem.
Je nach Art der Anwendung, beispielsweise bezüglich der Masse und/oder der
Öffnungsrichtung der Fahrzeugtür und/oder des verfügbaren Einbauvolumens, werden unterschiedliche Antriebssysteme benötigt, die sich beispielsweise in der aufbringbaren Öffnungskraft oder erzielbaren Öffnungsgeschwindigkeit unterscheiden. Ein Hersteller muss daher eine Vielzahl unterschiedlicher Antriebssysteme vorhalten, was teuer und aufwändig ist. Aufwändig ist insbesondere die der Anzahl der unterschiedlichen Antriebssysteme entsprechende Vielzahl von Qualitätsprüfungsroutinen vor Einbau oder Auslieferung der Antriebssysteme, die schwer standardisierbar und somit in den Produktions- und
Qualitätssicherungskosten teuer sind. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein zuverlässiges, vielseitig einsetzbares und
kostengünstig herzustellendes motorisiertes Antriebssystem, beispielsweise für Türen, insbesondere für Fahrzeugtüren, zu schaffen. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung stellt ein Modul für ein Antriebssystem bereit, das diese Aufgabe erfindungsgemäß entsprechend den Merkmalen des Anspruches 1 löst. Ebenso wird die Aufgabe durch ein Antriebssystem entsprechend den Merkmalen des Anspruches 9 und ein Fertigungsverfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein erfindungsgemäßes Modul für ein modulares, motorisiertes Antriebssystem,
beispielsweise für Türen, insbesondere Fahrzeugtüren, ist dazu ausgelegt, dass eine Anzahl von entlang einer Längsachse des Moduls linear hintereinander angeordneten Modulen eine Funktionsgruppe des Antriebssystems bildet. Der Begriff„Tür" im Sinne der Erfindung umfasst jegliche Vorrichtung zum reversiblen Verschließen oder zumindest teilweisen
Überdecken einer Zugangsöffnung eines technischen Gerätes oder eines Gebäudes. Neben Türen für den Zugang von Personen sind beispielsweise auch Türen an Be- und/oder Entladungsöffnungen und/oder Lüftungsöffnungen, insbesondere 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 offenbare Flächenabschnitte des Fahrzeugs, wie beispielsweise Gepäckklappen eines Reisebusses. Von dem Begriff„Fahrzeug" werden im Sinne der Erfindung insbesondere Land-, Wasser- und Luftfahrzeuge umfasst. Bei Türen im Einsatz bei insbesondere in Klein- bis Großserien produzierten
Industrieprodukten wie Fahrzeugtüren hat ein modular aufgebautes Antriebssystem den besonderen Vorteil, dass dadurch Modellsicherheit geschaffen wird. Beispielsweise bei - in der Fahrzeugindustrie immer häufigeren - Modellwechseln können bei einem modularen Antriebssystem aus bereits erprobten Modulen neue an neue Fahrzeugmodelle angepasste Antriebssysteme zusammengesetzt werden. Auf diese Weise werden Entwicklungszeit und - kosten bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit der Antriebssysteme reduziert.
Ist das Antriebssystem für Türen industrieller Geräte, beispielsweise für einen Deckel eines Laborgeräts, ausgelegt, können vorteilhafterweise durch ein modulares Antriebssystem mit standardisierten Modulen auch spezielle Anforderungen, beispielsweise bezüglich einer Beständigkeit des Antriebssystems gegenüber extremen Temperaturen, Chemikalien und/oder Vibrationen, erfüllt werden. Dazu können zum Beispiel bezüglich ihrer Form standardisierte Module je nach Anwendungsfall aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden. Zum Antrieb von Gebäudetüren oder Gebäudefenstern, insbesondere Dachflächenfenstern, werden Antriebssysteme verwendet, die in der Regel in geringeren Stückzahlen produziert werden als im Fahrzeugbau. Dafür bietet ein modulares Antriebssystem den besonderen Vorteil, dass auch Kleinserien kosteneffizient produziert werden können, insbesondere wenn mehrere unterschiedliche Serien von Antriebssystemen aus den gleichen Modulen zusammengesetzt sind.
Das Antriebssystem kann zumindest einen, insbesondere elektromechanischen, Aktuator, zumindest eine Feder, insbesondere eine Gasdruckfeder, und/oder zumindest einen
Dämpfer, insbesondere einen Industriestoßdämpfer, umfassen.
Der modulare Aufbau der Funktionsgruppe hat den vorteilhaften Effekt, dass wenige standardisierbare Module zu einem Modulsystem assembliert werden können, wobei das Modulsystem auf eine Vielzahl von Anwendungsfällen anpassbar ist und gleichzeitig die einzelnen Module separat qualitätsgeprüft werden können. Der erfindungsgemäße modulare Aufbau von solchen Funktionsgruppen ist im Stand der Technik unüblich, aber gemäß der erfindungsgemäßen Erkenntnis besonders vorteilhaft, weil so standardisierbare
Prüfungsschritte für die einzelnen Module effizient durchgeführt werden können und dennoch einen validen Rückschluss über die Funktionsfähigkeit des aus Modulen assemblierten Modulsystems geben können. Zudem kann ein Funktionsfehler einem einzelnen Modul zugeordnet werden, wodurch sich der Aufwand der Fehlersuche und/oder der Ausschuss vermindert. Besonders gilt dies für Funktionsgruppen wie insbesondere elektromechanische Aktuatoren, Federn oder Dämpfer für Fahrzeugtüren, bei denen Produktionskosten und Zuverlässigkeit gleichzeitig zu optimieren sind. Problematisch ist bei einem modularen Aufbau die korrekte Montage und das
Zusammenwirken der Module eines Modulsystems. Das erfindungsgemäße Modul kann daher eine Anzahl von Rastelementen an einer zur Längsachse orthogonalen Vorderseite des Moduls und/oder eine Anzahl von zu den Rastelementen komplementären
Aufnahmeelementen an einer der Vorderseite gegenüberliegenden und zur Längsachse orthogonalen Rückseite des Moduls umfassen. Die Aufnahmeelemente sind zur Ausbildung einer mechanischen Verbindung mit den Rastelementen eines weiteren Moduls, das mit seiner Vorderseite parallel an der Rückseite des Moduls angeordnet ist, ausgelegt. Durch die Rastelemente und Aufnahmeelemente können die Module sicher miteinander verbunden werden, um zum Beispiel eine Antriebskraft zuverlässig von einem Motor auf eine Tür zu übertragen. Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Module auf vielfältige Weise miteinander zu einem vielfältig einsetzbaren und zuverlässigen Antriebssystem zu kombinieren.
Beispielsweise können die Rastelemente eine Anzahl von Rastnasen, und die
Aufnahmeelemente eine Anzahl von zu den Rastnasen komplementären Vertiefungen umfassen. Durch diese Ausgestaltung wird eine einfache und sichere mechanische
Verbindung ermöglicht.
Die Aufnahmeelemente des Moduls und die Rastelemente des weiteren Moduls können dazu ausgelegt sein, gegen ein Lösen der mechanischen Verbindung entlang der
Längsachse formschlüssig zusammenzuwirken. Durch einen Formschluss wird eine besonders zuverlässige und stabile Verbindung erreicht, die insbesondere im Gegensatz zu einem reinen Kraftschluss nicht von der chemischen und/oder topographischen
Oberflächenbeschaffenheit der Rastelemente und/oder Aufnahmeelemente abhängt. Ein reiner Kraftschluss kann beispielsweise bei zu geringen Reibkräften zwischen
Rastelementen und Aufnahmeelementen zu einem unbeabsichtigten Lösen der Verbindung führen. Indem ein unbeabsichtigtes oder manipulatives Lösen der Verbindung verhindert wird, wird die Zuverlässigkeit des Antriebssystems erhöht.
Die Rastelemente und Aufnahmeelemente können dazu ausgelegt sein, die Module mit mechanischem Spiel miteinander zu verbinden. Durch das mechanische Spiel, ist eine einfachere Montage der Module aneinander, insbesondere ein einfacheres Einrasten von Rastelementen in Aufnahmeelemente, möglich.
Die Rastelemente und/oder die Aufnahmeelemente können insbesondere zumindest ein Sperrelement gegen ein Lösen der mechanischen Verbindung entlang der Längsachse umfassen. Das Sperrelement kann beispielsweise als Sperrriegel ausgestaltet sein und/oder eine Hinterschneidung umfassen. Umfassen beispielsweise die Rastelemente und die Aufnahmeelemente zueinander komplementäre Hinterschneidungen, können benachbarte Module entlang der Längsachse zusammengeschoben werden, bis die Rastelemente mit den Hinterschneidungen an den Aufnahmeelementen einrasten. Aufgrund der
Hinterschneidungen können die Module dann nicht mehr entlang der Längsachse auseinandergezogen werden, ohne die Rastelemente und/oder Aufnahmeelemente zu zerstören. Auf diese Weise wird eine besonders stabile und zuverlässige Verbindung der Module erreicht. Ferner lässt sich die maximale axiale Belastung, der die Verbindung standhält, zuverlässig vorhersagen, da sie nur von den Materialeigenschaften und der Form der Rastelemente und Aufnahmeelemente abhängt und nicht von weiteren Faktoren wie beispielsweise Oberflächeneigenschaften oder der Anwesenheit von Schmiermitteln.
Das Modul kann zumindest ein Trennelement zum zerstörungsfreien Trennen der mechanischen Verbindung umfassen. Das Trennelement kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, die Rastelemente und/oder Aufnahmeelemente in einer zur Längsachse radialen Richtung zu verformen, sodass diese voneinander entlang der Längsachse getrennt werden können. Im einfachsten Fall kann das Trennelement beispielsweise eine
Bedienfläche an einer Außenseite eines Rastelements oder eines Aufnahmeelements umfassen, über die beispielsweise eine radiale Kraft auf die Längsachse zu auf das
Rastelement oder Aufnahmeelement übertragen werden kann. Die radiale Kraft kann beispielsweise manuell oder durch einen Roboter ausgeübt werden. Durch das
Trennelement können verbundene Module zerstörungsfrei voneinander getrennt werden, beispielsweise um das Antriebssystem für eine geänderte Anwendung umzurüsten oder um ein defektes Modul auszutauschen. Dadurch wird das Antriebssystem besonders vielfältig einsetzbar und langlebig.
Das Modul kann einen Käfig zur Aufnahme von Komponenten des Moduls umfassen. Der Käfig kann insbesondere die Rastelemente und/oder die Aufnahmeelemente umfassen und/oder zur Aufnahme von entlang der Längsachse wirkenden Kräften ausgelegt sein. Bei den Komponenten kann es sich beispielsweise um eine Funktionsgruppe des
Antriebssystems oder Teile davon handeln. Die Komponenten können empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen, insbesondere entlang der Längsachse sein, wogegen der Käfig die Komponenten schützen kann. Ferner können unterschiedliche Module unterschiedliche Komponenten in einem einheitlichen Käfig enthalten. Dadurch sind diese Module besonders leicht gegeneinander austauschbar, beispielsweise um das Antriebssystem an unterschiedliche Anforderungen anzupassen. Der Käfig kann
beispielsweise aus einem Kunststoff für geringe Fertigungskosten, aus einem
faserverstärkten Kunststoff für eine hohe mechanische Belastbarkeit bei geringem Gewicht oder aus einem Metall oder einer Keramik für eine besonders hohe mechanische Stabilität bestehen. Das Modul kann zumindest eine Sollbruchstelle umfassen, wobei insbesondere eine
Bruchkraft der Sollbruchstelle geringer sein kann als eine Lösekraft, die entlang der
Längsachse aufgebracht werden muss, um die Verbindung des Moduls mit dem weiteren Modul zu lösen. Durch die Sollbruchstelle wird sichergestellt, dass es zu einer definierten Zerstörung des Moduls kommt, bevor die Module voneinander getrennt werden. Dadurch kann die zulässige in axialer Richtung auf das Modul wirkende Kraft genau festgelegt werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Antriebssystems erhöht wird. Ferner wird die Manipulationssicherheit erhöht, da die Module nach ihrer Verbindung in dem Antriebssystem nicht unbemerkt getrennt werden können. Die Sollbruchstelle ist vorteilhafterweise im
Bereich der Rastelemente oder Aufnahmeelemente angeordnet, da dort in der Regel die höchsten Materialspannungen auftreten und so die Kraftschwelle, ab der der Sollbruch erfolgt, eindeutiger und zuverlässiger eingestellt werden kann.
Das Modul kann eine Anzahl von Drehsicherungselementen zur Sicherung des Moduls, insbesondere an einem Gehäuse des modularen Antriebsystems, gegen eine
Drehbewegung des Moduls um die Längsachse umfassen. Durch Drehsicherungselemente wird verhindert, dass sich das Modul unkontrolliert dreht, was beispielsweise für die Funktion eines mit dem Modul verbundenen Motors oder einer mit dem Modul verbundenen Bremse von Bedeutung ist. Ein Motor oder eine Bremse funktionieren nur, wenn Teile davon, beispielsweise über das Modul, insbesondere über einen Käfig des Moduls, ortsfest, beispielsweise an einem Gehäuse des Antriebssystems, angeordnet sind.
Die Drehsicherungselemente können insbesondere eine Anzahl von Nuten und/oder Vorsprüngen umfassen, die beispielsweise in korrespondierende Vorsprünge und/oder Nuten des Gehäuses eingreifen, die Nuten und/oder Vorsprünge des Moduls können beispielsweise bezüglich der Längsachse umfangsseitig an dem Modul, insbesondere an einem Käfig des Moduls, angeordnet sein und/oder sich parallel zur Längsachse erstrecken.
Die Funktionsgruppe ist beispielsweise ausgewählt aus einem Motor; einem Getriebe; einer Kupplung einer Bremse; einem Lager und einer Gewindespindel. Die Funktionsgruppe kann fachüblich, insbesondere wie in einer der eingangs erwähnten Druckschriften ausgestaltet sein, um die Kosten des Antriebssystems zu begrenzen.
Bei einem erfindungsgemäßen, modularen, motorisiertes Antriebssystem, beispielsweise für Türen, insbesondere für Fahrzeugtüren, bildet eine Anzahl von entlang einer Längsachse der Module linear hintereinander angeordneten, insbesondere erfindungsgemäßen, Modulen eine Funktionsgruppe des Antriebssystems.
Jedes der Module des Antriebssystems kann an einer zur Längsachse orthogonalen Vorderseite eine Anzahl von Rastelementen und/oder an einer der Vorderseite
gegenüberliegenden und zur Längsachse orthogonalen Rückseite eine Anzahl von zu den Rastelementen komplementären Aufnahmeelementen umfassen, wobei die Rastelemente eines ersten Moduls mit den Aufnahmeelementen eines entlang der Längsachse zu dem ersten Modul benachbarten zweiten Moduls eine mechanische Verbindung bilden. Daraus ergeben sich die oben zum erfindungsgemäßen Modul beschriebenen
Ausgestaltungsmöglichkeiten und Vorteile.
Eine Mehrzahl der Module, bevorzugt alle Module, des Antriebssystems können bezüglich der Form und Anordnung der Rastelemente und Aufnahmeelemente untereinander übereinstimmen. Dadurch können die Module auf besonders einfache Weise gegeneinander ausgetauscht werden und/oder in unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet werden.
Dadurch kann beispielsweise das Antriebssystem für unterschiedliche Anforderungen, insbesondere bezüglich der erforderlichen Bewegungsgeschwindigkeit und/oder Kraft, anzupassen. Eines der Module des Antriebssystems kann beispielsweise eine Gewindespindel und ein Lager umfassen, wobei das Lager bevorzugt zur Aufnahme entlang der Längsachse wirkender Kräfte ausgelegt ist. Während des Betriebs des Antriebssystems kann es dazu kommen, dass Kräfte, beispielsweise eine Gewichtskraft einer Kofferraumklappe über die Gewindespindel entlang der Längsachse auf das Antriebssystem einwirken. Durch solche Kräfte können Funktionsgruppen des Antriebssystems, wie beispielsweise ein Getriebe, beschädigt werden. Daher ist es vorteilhaft, ein Lager zur Aufnahme dieser Kräfte vorzusehen. Insbesondere wenn das Lager direkt an der Gewindespindel angeordnet ist, beispielsweise in einem gemeinsamen Modul, können weitere Funktionsgruppen des Antriebs dadurch effektiv geschützt werden. Somit sind keine weiteren Schutzmaßnahmen erforderlich und die weiteren Funktionsgruppen können freier ausgestaltet und angeordnet sein, wodurch sich die Vielseitigkeit des Antriebssystems erhöht.
Die vorliegende Erfindung umfasst eine Verwendung eines erfindungsgemäßen
Antriebssystems 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 Fertigungsverfahren für ein, insbesondere erfindungsgemäßes, modulares, motorisiertes Antriebssystem, beispielsweise für Türen, insbesondere für Fahrzeugtüren, umfasst zumindest folgende Schritte:
a. Herstellen von Modulen für das Antriebssystem;
b. Prüfen der Funktion der einzelnen Module und
c. Zusammensetzen der Module nach dem Prüfen zu dem Antriebssystem. Das Herstellen der, insbesondere erfindungsgemäßen, Module kann beispielsweise ein fachübliches Herstellen von Funktionsgruppen des Antriebssystems umfassen. Die
Funktionsgruppen können vorteilhafterweise in eine Anzahl von Käfigen der Module eingebaut werden, wobei die Käfige beispielsweise durch Spritzguss, insbesondere aus einem Kunststoff, hergestellt werden.
Das Herstellen kann ein Markieren der Module mit einer für die jeweilige Spezifikation des Moduls und/oder für jedes einzelne Modul individuellen Markierung umfassen. Durch die Markierung wird sichergestellt, dass die jeweils passenden Module zu einem Antriebssystem mit einer bestimmten Gesamtspezifikation zusammengesetzt werden. Ferner kann die Markierung eine RückVerfolgbarkeit des Moduls und insbesondere eine eindeutige
Zuordnung von Prüfungsergebnissen zu dem Modul erlauben. Die Markierung kann beispielsweise eine Farbmarkierung, einen alphanumerischen Code, einen Strichcode, einen QR-Code und/oder einen RFID-Transponder umfassen. Bei fachüblichen Fertigungsverfahren ist es nicht möglich, Module eines Antriebssystems vor dem Zusammensetzen zu dem Antriebssystem aussagekräftig zu prüfen. Das liegt daran, dass die von den Modulen gebildeten Funktionsgruppen in dem Antriebssystem anderen, insbesondere axialen, Belastungen ausgesetzt sind, als vor dem Zusammensetzen, wodurch sich die Prüfungsergebnisse ändern können. Erfindungsgemäß können dagegen die
Funktionsgruppen von axialen Kräften in dem Antriebssystem entkoppelt werden;
beispielsweise dadurch, dass die Module Käfige zur Aufnahme axialer Kräfte umfassen und/oder dass zwischen den Funktionsgruppen und der Gewindespindel des
Antriebssystems ein Lager zur Aufnahme axialer Kräfte angeordnet ist. Wenn die Module vor dem Zusammensetzen geprüft werden, ergibt sich daraus der Vorteil, dass Module die nicht ihren Spezifikationen entsprechen schon vor dem Zusammensetzen ausgesondert werden können. Da somit keine kompletten Antriebssysteme wegen einzelner nicht spezifikationsgerechter Module ausfallen, entsteht weniger Ausschuss und das
Fertigungsverfahren wird kosten- und zeiteffizienter. Das Prüfen kann beispielsweise optische, insbesondere automatische Messverfahren, wie zum Beispiel Laserscannen, umfassen.
Das Fertigungsverfahren kann ein Lagern der Module nach dem Herstellen und vor dem Zusammensetzen während einer Lagerdauer bei einer Lagertemperatur umfassen. Die Lagerdauer kann vorteilhafterweise unbestimmt und/oder anpassbar sein und/oder mindestens 24 Stunden betragen und/oder die Lagertemperatur kann oberhalb einer Glas- Übergangstemperatur eines Materials der Module liegen.
Werden Module vor dem Zusammensetzen gelagert, insbesondere über einen längeren Zeitraum, beispielsweise länger als 24 Stunden, können sich insbesondere Rastelemente und/oder Aufnahmeelemente zur Verbindung der Module durch Kriechen eines Materials der Module verformen. Dieser Effekt kann insbesondere dann auftraten, wenn die
Lagertemperatur oberhalb einer Glas-Übergangstemperatur eines Materials der Module liegt. Dadurch kann eine zuverlässige Verbindung der Module beim Zusammensetzen verhindert werden.
Ein Lagern, insbesondere für eine unbestimmte, anpassbare und/oder mehr als 24 Stunden betragende Lagerdauer, ist jedoch vorteilhaft, damit aus einer Vielzahl von vorgehaltenen Modulen modulare Antriebssysteme für unterschiedliche Anforderungen zusammengesetzt werden können. Dadurch steigt die Vielseitigkeit des Fertigungsverfahrens.
Vorteilhafterweise erfolgt das Lagern bei einer nicht kontrollierten Umgebungstemperatur, um Kosten und Energie, beispielsweise für eine Absenkung der Lagertemperatur unter eine Glas-Übergangstemperatur eines Materials der Module, einzusparen. Eine zuverlässige Verbindung der Module trotz möglicher Verformungen während des Lagerns kann
erfindungsgemäß beispielsweise erreicht werden, indem die Aufnahmeelemente und die
Rastelemente dazu ausgelegt sind, gegen ein Lösen der mechanischen Verbindung entlang der Längsachse formschlüssig zusammenzuwirken. Dabei können die Rastelemente und/oder die Aufnahmeelemente insbesondere zumindest ein Sperrelement gegen ein Lösen der mechanischen Verbindung entlang der Längsachse, beispielsweise zumindest eine Hinterschneidung, umfassen. Das Prüfen kann vor oder nach dem Lagern durchgeführt werden. Erfolgt das Prüfen vor dem Lagern ergibt sich daraus der Vorteil, dass kein Lagerraum von nicht ihren
Spezifikationen entsprechenden Modulen belegt wird und dass solche Module eventuell durch eine Nachbearbeitung noch vor dem Lagern an ihre Spezifikationen angepasst werden können. Erfolgt das Prüfen nach dem Lagern, ergibt sich daraus der Vorteil, dass auch mögliche Veränderungen, beispielsweise Verformungen durch Kriechen, während des Lagerns, insbesondere während eines Lagerns für eine unbestimmte, anpassbare und/oder mehr als 24 Stunden betragende Lagerdauer, bei dem Prüfen erfasst werden. Das Zusammensetzen kann ein Vorspannen der Module umfassen. Durch ein Vorspannen der Module, insbesondere durch eine kompressive Kraft entlang einer Längsachse von entlang der Längsachse linear hintereinander angeordneten Modulen, werden die Module zuverlässig miteinander verbunden. Insbesondere wird verhindert, dass entlang der
Längsachse ein mechanisches Spiel zwischen den Modulen auftritt, welches das
mechanische Zusammenwirken von Funktionsgruppen des Antriebssystems behindern könnte. Weiterhin können durch das Vorspannen auch solche Module sicher miteinander verbunden werden, die so ausgestaltet sein, dass die Rastelemente und Aufnahmeelemente der Module die Module nicht spielfrei verbinden. Durch das Vorsehen eines Spieles in axialer Richtung ist eine einfachere Montage der Module aneinander möglich. Das Spiel ist zwar zur Montage wünschenswert, stellt jedoch bei montierten Funktionsgruppen einen
unerwünschten translatorischen Bewegungsgrad in axialer Richtung dar. Deshalb werden die Funktionsgruppen und/oder das gesamte Modulsystem aus Modulen erfindungsgemäß mit einem axialen Druck beaufschlagt und/oder mit axialen Begrenzungen gehaltert, so dass es in einer solchen Betriebskonfiguration trotz des Spieles keinen axialen
Bewegungsfreiheitsgrad zwischen den Modulen mehr gibt.
Das mit dem Fertigungsverfahren gefertigte Antriebssystem kann zur Betätigung von Türen, insbesondere Fahrzeugtüren, ausgelegt sein. Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung und anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft erfindungsgemäße Module, Antriebssysteme und Fertigungsverfahren in beispielhaften Merkmalskombinationen dargestellt sind. Bauteile der Module oder 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 Darstellung eines erfindungsgemäßen Moduls;
Fig. 2 eine schematische Detailansicht einer Verbindung zweier Module;
Fig. 3 schematische Ansichten eines Käfigs eines erfindungsgemäßen Moduls; Fig. 4 schematische Ansichten eines weiteren Käfigs eines erfindungsgemäßen Moduls;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens und
Fig. 7 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebssystems.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Moduls 100 für ein modulares Antriebssystem. Das Modul 100 umfasst eine zu einer Längsachse LA des
Moduls 100 orthogonale Vorderseite 101 und eine der Vorderseite 101 gegenüberliegende Rückseite 102. An der Vorderseite 101 ist zumindest ein Rastelement 1 10, beispielsweise eine Rastnase, angeordnet. An der Rückseite 102 ist zumindest ein zu dem Rastelement 1 10 komplementäres Aufnahmeelement 120, beispielsweise eine zu der Rastnase komplementäre Vertiefung, angeordnet. Über die Rastelemente 1 10 und Aufnahmeelemente 120 können mehrere Module 100 entlang der Längsachse LA linear hintereinander angeordnet und mechanisch miteinander verbunden, beispielsweise ineinandergesteckt, werden. Das dargestellte Modul 100 umfasst einen Käfig 150 zur Aufnahme entlang der Längsachse LA wirkender Kräfte. Der Käfig 150 kann zumindest eine Funktionsgruppe eines
Antriebssystems oder Teile davon (nicht dargestellt) enthalten. Das dargestellte Modul 100 umfasst ferner ein Drehsicherungselement 180, beispielsweise eine sich parallel zur Längsachse LA erstreckende Nut, zur Sicherung des Moduls 100 gegen eine Drehbewegung um die Längsachse LA, beispielsweise an einem Gehäuse des Antriebssystems. Das Rastelement 1 10, das Aufnahmeelement 120 und/oder das Drehsicherungselement 180 können Teil des Käfigs 150 sein.
Figur 2 zeigt eine schematische Detailansicht einer Verbindung zweier Module 100. Von einem ersten Modul 100 ist ein Aufnahmeelement 120 in Form eines Vorsprungs dargestellt, an dem ein Rastelement 1 10 des zweiten Moduls 100 in Form eines Rasthakens anliegt. Das Rastelement 1 10 und das Aufnahmeelement 120 sind so geformt, dass sie bezüglich einer Bewegung gegeneinander parallel zur Längsachse LA der Module 100 formschlüssig zusammenwirken.
Das Rastelement 1 10 umfasst eine Sollbruchstelle 160, die dazu ausgelegt ist, dass die auf das Rastelement 1 10 parallel zur Längsachse wirkende Axialkraft AK, bei der die
Sollbruchstelle 160 bricht kleiner ist als die notwendige Axialkraft, um das Rastelement 1 10 von dem Aufnahmeelement 120 zu trennen. Die Verbindung der Module 100 kann zusätzlich durch eine radial zur Längsachse auf das Rastelement 1 10 wirkende Radialkraft RK gesichert werden, die verhindert, dass sich das Rastelement 1 10 von dem Aufnahmeelement 1 10 wegbiegt. Die Radialkraft RK kann beispielsweise dadurch aufgebracht werden, dass das Rastelement 120 an einem Gehäuse (nicht dargestellt) des Antriebssystems anliegt. Figur 3 zeigt schematische Ansichten eines Käfigs 150 eines erfindungsgemäßen Moduls 100. Figur 3a zeigt eine schematische Seitansicht des Käfigs 150. Der dargestellte Käfig 150 umfasst an einer zur Längsachse LA orthogonalen Vorderseite 101 eine Anzahl von
Rastelementen 1 10 in Form von Rasthaken, die jeweils eine Hinterschneidung HS aufweisen. An einer der Vorderseite 101 gegenüberliegenden Rückseite 102 umfasst der Käfig 150 eine Anzahl von Aufnahmeelementen 120 in Form von zu den Rastelementen 1 10 komplementären Vertiefungen, die ebenfalls Hinterschneidungen HS aufweisen. Durch die Hinterschneidungen HS werden entlang der Längsachse LA zusammengesteckte Käfige 150 gegenüber Axialkräften entlang der Längsachse LA sicher zusammengehalten. Der dargestellte Käfig 150 umfasst eine Anzahl von Drehsicherungselementen 180 in Form von Einschnitten parallel zur Längsachse LA, in die beispielsweise Vorsprünge eines
Gehäuses (nicht dargestellt) der Antriebsvorrichtung eingreifen können, um eine Drehung des Käfigs 150 um die Längsachse LA zu verhindern. Die Figuren 3b und 3c zeigen schematische Perspektivdarstellungen des Käfigs 150 aus Figur 3a. Figur 4 zeigt schematische Ansichten eines weiteren Käfigs 150 eines erfindungsgemäßen Moduls 100. Figur 4a zeigt eine schematische Seitansicht des Käfigs 150. Die Figuren 4b und 4c zeigen schematische Perspektivdarstellungen des Käfigs 150 aus Figur 4a.
Der in Figur 4 dargestellte Käfig 150 unterscheidet sich von dem in Figur 3 dargestellten Käfig 150 dadurch, dass er an der Vorderseite 101 keine Rastelemente 1 10 aufweist. Durch das Fehlen der Rastelemente 1 10 eignet sich ein Modul 100 mit einem solchen Käfig 150 besonders als Abschlussmodul am Anfang oder am Ende einer Reihe entlang ihrer
Längsachse LA linear hintereinander verbundener Module 100 für ein Antriebssystem. An der Vorderseite 101 ohne Rastelemente 1 10 kann sich beispielsweise ein Gehäuse (nicht dargestellt) oder eine weitere, nicht von einem Modul 100 getragene Funktionsgruppe (nicht dargestellt) des Antriebssystems anschließen. Für einen verdrehsicheren Anschluss an das Antriebssystem kann der Käfig 150 eine Anzahl von Drehsicherungselementen 180, beispielsweise in Form von Vorsprüngen an der Vorderseite 101 aufweisen.
Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass ein Modul 100 Rastelemente 1 10 an seiner Vorderseite 101 aber keine Aufnahmeelemente 120 an seiner Rückseite 102 aufweist. Ein solches Modul 100 könnte ein Abschlussmodul an einem einem wie in Figur 4 dargestellten Käfig 150 gegenüberliegenden Ende einer Reihe entlang ihrer Längsachse LA linear hintereinander verbundener Module 100 bilden.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 200. Das dargestellte Antriebssystem 200 umfasst eine Anzahl von linear hintereinander entlang ihrer Längsachse LA angeordneten Modulen 100. Die Module 100 umfassen jeweils zumindest eine Funktionsgruppe 170 des Antriebssystems 200.
So umfasst beispielsweise ein gemäß der Reihenfolge der Module 100 entlang der
Längsachse LA erstes Modul 100 einen Motor 171 , beispielsweise einen Elektromotor, und ein, insbesondere auf den Motor 171 abgestimmtes, Getriebe 172. Ein zweites Modul 100 umfasst beispielsweise eine Kupplung 173, insbesondere eine Überlastkupplung zum Schutz einer von dem Antriebssystem 200 angetriebenen Tür (nicht dargestellt), insbesondere Fahrzeugtür, oder eines das Antriebssystem 200 mit der Tür verbindenden
Anbindungselements (nicht dargestellt), beispielsweise eines Kugelzapfens, vor Überlastung. Besonders vorteilhaft kann ein erfindungsgemäßes Antriebssystem 200 so ausgelegt sein, dass die Überlastkupplung bei einer Belastung auslöst, die geringer ist als eine von der Tür, dem Anbindungselement und dem Antriebssystem 200 jeweils ohne Beschädigung aufnehmbaren Maximalbelastung. Ferner ist das Antriebssystem 200 vorteilhafterweise so ausgelegt, dass seine Maximalbelastung geringer ist als die jeweilige Maximalbelastung der Tür und des Anbindungselements. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer Fehlfunktion oder Fehlbedienung nicht die Tür oder das Anbindungselement, sondern nur das - in der Regel einfacher auszutauschende - Antriebssystem 200 beschädigt wird. Ein drittes Modul 100 umfasst beispielsweise eine Bremse 174, zum Beispiel eine
Scheibenbremse. Ein viertes Modul umfasst zum Beispiel eine weitere Kupplung 173, beispielsweise eine elastische Kupplung zur Dämpfung von Schwingungen des
Antriebssystems 200 oder einen Mitnehmer, mit dem die Bremse 174 von dem
Antriebssystem 200 getrennt werden kann. Ein fünftes Modul 100 umfasst beispielsweise ein Lager 175, insbesondere zur Aufnahme von parallel zur Längsachse LA wirkenden Kräften, und eine Gewindespindel 176 zur Bewegung einer Tür (nicht dargestellt). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind auch andere Anordnungen der Funktionsgruppen 170 denkbar.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens 300. Das dargestellte Fertigungsverfahren 300 umfasst ein Herstellen 310 von Modulen 100, beispielsweise indem fachübliche Funktionsgruppen 170 eines Antriebssystems 200 in Käfige 150 der Module 100 eingebaut werden, wobei die Käfige 150 beispielsweise durch Spritzguss hergestellt sind. Das Herstellen 310 kann ein Markieren 31 1 der hergestellten Module 100 mit jeweils einer individuellen Markierung, beispielsweise einem QR-Code, umfassen. An das Herstellen 310 schließt sich im dargestellten Beispiel ein Lagern 320 der Module 100, insbesondere für eine Lagerdauer von mehr als 24 Stunden an.
An das Lagern 320 kann sich zum Beispiel ein Prüfen 330 der Module 100, beispielsweise durch Laserscannen anschließen. Das Ergebnis des Prüfens 330 kann beispielsweise anhand der Markierung einem bestimmten Modul 100 zugeordnet und dokumentiert werden.
Wenn das Prüfen 330 ergibt, dass die Module 100 ihren Spezifikationen entsprechen, kann anschließend ein Zusammensetzen 340 der Module 100 zu einem Antriebssystem 200 erfolgen. Wenn das Prüfen 330 ergibt, dass ein Modul 100 nicht seinen Spezifikationen entspricht, kann an dem Modul 100 ein Nachbearbeiten 331 und erneutes Prüfen 330 erfolgen, bis die Spezifikationen erfüllt sind. Figur 7 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 200 mit vier entlang ihrer Längsachse LA hintereinander angeordneten Modulen 100, von denen der Übersichtlichkeit halber nur die Käfige 150a, 150b, 150c abgebildet sind. Ein erster Käfig 150a weist eine flache Rückseite 102, beispielsweise zur Anordnung an einer Innenwand eines Gehäuses (nicht dargestellt) des Antriebssystems auf. An seiner der Rückseite gegenüberliegenden Vorderseite weist der erste Käfig 150a eine Anzahl von Rastelementen 1 10 auf, die in Aufnahmeelemente 120 an der Rückseite eines zweiten Käfigs 150b eingreifen, und dadurch insbesondere eine Verdrehung des zweiten Käfigs 150b gegenüber dem ersten Käfig 150a verhindern.
Der zweite Käfig 150b und ein sich daran anschließender dritter Käfig 150b sind
beispielsweise gleichartig und wie der in Figur 3 dargestellte Käfig 150 aufgebaut. Entlang der Längsachse LA schließt sich an den dritten Käfig 150b ein vierter Käfig 150c an, der beispielsweise wie der in Figur 4 dargestellte Käfig 150 aufgebaut ist. Der zweite Käfig 150b, der dritte Käfig 150b und der vierte Käfig 150c sind untereinander durch Rastelemente 1 10 an der Vorderseite des zweiten Käfigs 150b und dritten Käfigs 150b und Aufnahmeelemente 120 an der Rückseite des dritten Käfigs 150b und vierten Käfigs 150c miteinander verbunden. Die Rastelemente 1 10 greifen dabei beispielsweise so in die Aufnahmeelemente 120 ein, dass die Käfige 150b, 150c entlang der Längsachse LA mit mechanischem Spiel formschlüssig miteinander verbunden sind. Durch das mechanische Spiel können die Rastelemente 1 10 bei der Montage des Antriebssystems 200 einfach in die
Aufnahmeelemente 120 einrasten. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als
erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. BEZUGSZEICHENLISTE
100 Modul
101 Vorderseite
102 Rückseite
1 10 Rastelement
120 Aufnahmeelement
130 Sperrelement
140 Trennelement
150 Käfig
160 Sollbruchstelle
170 Funktionsgruppe
171 Motor
172 Getriebe
173 Kupplung
174 Bremse
175 Lager
176 Gewindespindel
180 Drehsicherungselement
200 Antriebssystem
300 Fertigungsverfahren
310 Herstellen
31 1 Markieren
320 Lagern
330 Prüfen
331 Nachbearbeiten
340 Zusammensetzen
LA Längsachse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Modul (100) für ein modulares, motorisiertes Antriebssystem (200), insbesondere für Türen, wobei das Modul (100) dazu ausgelegt ist, dass eine Anzahl von entlang einer Längsachse (LA) des Moduls (100) linear hintereinander angeordneten Modulen (100) eine Funktionsgruppe (170) des Antriebssystems (200) bildet,
gekennzeichnet durch
eine Anzahl von Rastelementen (110) an einer zur Längsachse (LA) orthogonalen Vorderseite (101) des Moduls (100) und/oder eine Anzahl von zu den Rastelementen (110) komplementären Aufnahmeelementen (120) an einer der Vorderseite (101) gegenüberliegenden und zur Längsachse (LA) orthogonalen Rückseite (102) des Moduls (100), wobei die Aufnahmeelemente (120) zur Ausbildung einer
mechanischen Verbindung mit den Rastelementen (110) eines weiteren Moduls (100), das mit seiner Vorderseite (101) parallel an der Rückseite (102) des Moduls (100) angeordnet ist, ausgelegt sind.
Modul (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rastelemente (110) eine Anzahl von Rastnasen und die Aufnahmeelemente (120) eine Anzahl von zu den Rastnasen komplementären Vertiefungen umfassen.
Modul (100) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aufnahmeelemente (120) des Moduls (100) und die Rastelemente (110) des weiteren Moduls (100) dazu ausgelegt sind, gegen ein Lösen der mechanischen Verbindung entlang der Längsachse (LA) formschlüssig zusammenzuwirken, wobei die Rastelemente (110) und/oder die Aufnahmeelemente (120) bevorzugt zumindest ein Sperrelement (130) gegen ein Lösen der mechanischen Verbindung entlang der Längsachse (LA), besonders bevorzugt zumindest eine Hinterschneidung, umfassen. Modul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
zumindest ein Trennelement (140) zum zerstörungsfreien Trennen der mechanischen Verbindung.
Modul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch
einen Käfig (150) zur Aufnahme von Komponenten des Moduls (100), wobei der Käfig (150) bevorzugt die Rastelemente (110) und/oder die Aufnahmeelemente (120) umfasst und/oder zur Aufnahme von entlang der Längsachse (LA) wirkenden Kräften ausgelegt ist.
Modul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch
zumindest eine Sollbruchstelle (160), wobei bevorzugt eine Bruchkraft der
Sollbruchstelle (160) geringer ist als eine Lösekraft, die entlang der Längsachse (LA) aufgebracht werden muss, um die Verbindung des Moduls (100) mit dem weiteren Modul (100) zu lösen.
Modul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
eine Anzahl von Drehsicherungselementen (180) zur Sicherung des Moduls (100), bevorzugt an einem Gehäuse des modularen Antriebsystems (200), gegen eine Drehbewegung des Moduls (100) um die Längsachse (LA), wobei die
Drehsicherungselemente (180) bevorzugt eine Anzahl von Nuten und/oder
Vorsprüngen umfassen.
Modul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktionsgruppe (170) ausgewählt ist aus:
a. einem Motor (171);
b. einem Getriebe (172);
c. einer Kupplung (173);
d. einer Bremse (174);
e. einem Lager (175) und einer Gewindespindel (176).
Modulares, motorisiertes Antriebssystem (200), insbesondere für Türen, wobei eine Anzahl von entlang einer Längsachse (LA) der Module (100) linear hintereinander angeordneten Modulen (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, eine Funktionsgruppe (170) des Antriebssystems (200) bildet,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedes der Module (100) an einer zur Längsachse (LA) orthogonalen Vorderseite (101) eine Anzahl von Rastelementen (110) und/oder an einer der Vorderseite (101 ) gegenüberliegenden und zur Längsachse (LA) orthogonalen Rückseite (102) eine Anzahl von zu den Rastelementen (110) komplementären Aufnahmeelementen (120) umfasst, wobei die Rastelemente (110) eines ersten Moduls (100) mit den
Aufnahmeelementen (120) eines entlang der Längsachse (LA) zu dem ersten Modul (100) benachbarten zweiten Moduls (100) eine mechanische Verbindung bilden.
Antriebssystem (200) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Mehrzahl der Module (100), bevorzugt alle Module (100), bezüglich der Form und Anordnung der Rastelemente (110) und Aufnahmeelemente (120) untereinander übereinstimmen.
Antriebssystem (200) nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
eines der Module (100) eine Gewindespindel (176) und ein Lager (175) umfasst, wobei das Lager (175) bevorzugt zur Aufnahme entlang der Längsachse (LA) wirkender Kräfte ausgelegt ist.
Verwendung eines Antriebssystems (200) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 zum Betätigen einer Tür, bevorzugt einer Fahrzeugtür.
Fertigungsverfahren (300) für ein modulares, motorisiertes Antriebssystem (200), insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 12, insbesondere für Türen, mit zumindest folgenden Schritten:
a. Herstellen (310) von Modulen (100) für das Antriebssystem (200);
b. Prüfen (330) der Funktion der einzelnen Module (100) und c. Zusammensetzen (340) der Module (100) nach dem Prüfen (330) zu dem Antriebssystem (200).
Fertigungsverfahren (300) nach Anspruch 13,
gekennzeichnet durch
ein Lagern (320) der Module (100) nach dem Herstellen (310) und vor dem
Zusammensetzen (340) während einer Lagerdauer bei einer Lagertemperatur, wobei die Lagerdauer bevorzugt mindestens 24 Stunden beträgt und/oder die
Lagertemperatur bevorzugt oberhalb einer Glas-Übergangstemperatur eines
Materials der Module (100) liegt.
Fertigungsverfahren (300) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Prüfen (330) vor oder nach dem Lagern (320) durchgeführt wird.
Fertigungsverfahren (300) nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zusammensetzen (340) ein Vorspannen der Module (100) umfasst.
Fertigungsverfahren (300) nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Antriebssystem (200) zur Betätigung von Türen, bevorzugt Fahrzeugtüren, ausgelegt ist.
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