DE102008041724B4 - Verschluss für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Verschluss für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs mit: – mindestens einem Elektromagneten (106; 108; 200), wobei der mindestens eine Elektromagnet einen Anker (110; 112; 202) aufweist, wobei der Anker durch Erregung des Elektromagneten (106; 108) bewegbar ist, wobei eine Bewegung des Ankers auf mindestens ein Arretierelement (114; 116; 204) übertragbar ist, wobei sich das mindestens eine Arretierelement aufgrund einer Rückstellkraft einer Feder (118; 120; 206) bei unbestromtem Elektromagneten in einer Verrieglungsposition für das Staufach befindet, – einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit zur Begrenzung der elektrischen Leistung des bestromten Elektromagneten auf einen vorbestimmten und von der Bordspannung des Kraftfahrzeugs unabhängigen konstanten Leistungswert ausgebildet ist, wobei dieser Leistungswert so gewählt ist, dass im Zusammenspiel mit der Rückstellkraft der Feder der Bewegungsvorgang des Ankers so gesteuert wird, dass ein Aufschlagen des Ankers oder des Arretierelements aufgrund eines zu großen Schwunges auf das Gehäuse des Elektromagneten verhindert wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verschluss für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs, ein Staufach, ein Verfahren zum Entriegeln des Staufachs und eine Steuereinheit für einen Verschluss für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs.
• Aus dem Stand der Technik sind Staufächer für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese Staufächer weisen typischerweise einen Deckel auf, der mittels eines Verschlusses ver- und entriegelt werden kann. Ein Beispiel für ein solches Staufach ist ein Handschuhkasten. Vom Stand der Technik her bekannte Handschuhkastenverschlüsse umfassen typischerweise einen im Handschuhkasten angebrachten Bolzen, der mittels einer Rückstellfeder an eine Aussparung im Handschuhkasten gedrückt wird, sodass der Handschuhkasten durch den Bolzen bei geschlossenem Deckel verriegelt wird. Ferner ist der Bolzen über beispielsweise ein mechanisches Gestänge mit einem an der Außenseite des Deckels angebrachten Griff verbunden. Durch Ziehen am Griff kann damit der Bolzen aus der Aussparung gezogen werden, sodass der Handschuhkasten entriegelt wird.
• Aus dem Stand der Technik sind auch Handschuhkästen bekannt, die mittels eines Elektromotors, der ein Schneckengetriebe antreibt entriegelbar sind. Das Schneckengetriebe verkürzt oder verlängert einen Seilzug oder einen Bautenzug, der wiederum über ein Stangensystem Verriegelungselemente, wie etwa Verschlussbolzen so bewegt, dass der Handschuhkasten entriegelt wird. Nachteilig ist, dass der Elektromotor im Handschuhkastengehäuse untergebracht werden muss. Da der Elektromotor relativ groß ist, schränkt dies Designmöglichkeiten von Handschuhkästen ein. Der Motor verursacht auch im Betrieb akustische Geräusche, die für einen Fahrzeuginsassen deutlich wahrnehmbar sind. Die Frequenzen dieser akustischen Geräusche liegen im Bereich zwischen 1 und 3 kHz und sind deshalb nicht nur deutlich wahrnehmbar, sondern auch äußerst lästig und störend.
• Beispielsweise offenbart die DE 196 17 403 A1 einen Verschluss für einen Handschuhkastendeckel eines Kraftfahrzeugs. Der Verschluss weist einen Elektromagneten auf, in dessen Längsbohrung ein Anker eingreift. An diesen schließt sich ein Arretierelement an, das in Verriegelungslage des Handschuhkastendeckels durch die Wirkung einer Druckfeder in eine Aufnahmebohrung eingreift. Bei Erregung des Elektromagneten bzw. der Spule des Elektromagneten wird der Anker in die Längsbohrung des Elektromagneten gezogen, sodass das Arretierelement aus der Aufnahmebohrung gezogen wird und dadurch der Handschuhkasten entriegelt wird. Dabei tritt das Problem auf, dass durch die Bewegung des Ankers bzw. des damit verbundenen Arretierelements sowohl beim Verfahren des Ankers von der Verriegelungsposition des Arretierelements in die Entriegelungsposition als auch in umgekehrter Richtung für einen Insassen deutlich wahrnehmbare Geräusche in Form eines Klackens hörbar sind.
• Die US 5 613 716 A offenbart eine geräuschminimierte Handschuhkastenentriegelung, die auf einer Optimierung einer Aktuatoransteuerung beruht. Der Aktuator dient hierbei zur Betätigung einer Arretierung für ein Türschließsystem eines Kraftfahrzeugs.
• Die DE 198 28 202 A1 offenbart eine Schließeinrichtung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs, wobei die Klappe über einen Stellantrieb ver- und entriegelbar ist. Die Ansteuerung des Stellantriebs erfolgt elektronisch gesteuert, wobei die Ansteuerung beispielsweise über eine Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgt.
• Die DE 10 2005 001 319 A1 offenbart einen elektrischen Türöffner, im Wesentlichen mit einem verschwenkbaren Verriegelungsstück, das durch eine Sperrklinke beaufschlagt ist, die durch einen Elektromagneten freigeschaltet oder gesperrt wird. Für die Ansteuerung des Türöffners wird eine elektronisch geregelte oder gesteuerte Einrichtung vorgesehen, die die Wicklung des Elektromagneten stets mit der richtigen Spannungsversorgung versieht, auch wenn eine wesentlich höhere Eingangsspannung als die Sollspannung vorliegt.
• Die DE 199 51 463 A1 offenbart einen Kraftfahrzeugtürverschluss mit wenigstens einem elektromotorischen Antrieb, insbesondere Zentralverriegelungsantrieb, und mit einer von dem Antrieb beaufschlagbaren Antriebseinrichtung, wie z. B. Getriebe, Abtriebselement, Zentralverriegelungshebel usw. Der Antrieb wird zumindest innerhalb eines zur Verstellung der Abtriebseinrichtung erforderlichen Zeitintervalls bestromt. Innerhalb oder am Ende des Zeitintervalls wird der Antrieb üblicherweise mechanisch blockiert. Erfindungsgemäß wird die Bestromung des Antriebs und damit dessen Drehmoment und/oder Drehzahl entlang einer Rampe verringert.
• Die DE 198 19 611 C2 offenbart ein Verfahren zur Ansteuerung von motorisch betätigten Schlössern, das die Geräuschentwicklung bei der Betätigung derartiger Schlösser verringert. Hierzu wird der Motor für eine vorgegebene Zeit mit einer reduzierten elektrischen Leistung betrieben, so dass die kinetische Energie der bewegten Teile des Schlosses beim Erreichen der vorgesehenen Anschlagsposition gegenüber herkömmlichen Verfahren deutlich vermindert ist. Gleichzeitig oder alternativ wird der Motor für eine vorgegebene Zeit, die kleiner als die zur Überführung des Schlosses von dem einen in den anderen Systemzustand notwendige Verstellzeit ist, bestromt, so dass die Trägheitsbewegung der bewegten Schlossteile mit ausgenutzt wird, um bis zum Erreichen der Anschlagsposition die kinetische Energie der bewegten Schlossteile möglichst weitestgehend abzubauen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Verschluss für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs, ein verbessertes Staufach, ein verbessertes Verfahren zur Entriegelung des Staufachs und eine entsprechende Steuereinheit für einen verbesserten Verschluss für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs zu schaffen.
• Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patenansprüchen angegeben.
• Erfindungsgemäß wird ein Verschluss für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs geschaffen, wobei der Verschluss mindestens einen Elektromagneten umfasst. Der Elektromagnet weist einen Anker auf, wobei der Anker durch Erregung des Elektromagneten bewegbar ist. Eine Bewegung des Ankers ist zumindest auf ein Arretierelement übertragbar, wobei sich das mindestens eine Arretierelement aufgrund einer Rückstellkraft einer Feder bei unbestromtem Magneten in einer Verriegelungsposition für das Staufach befindet. Ferner weist der Verschluss eine Steuereinheit auf, wobei die Steuereinheit zur Begrenzung der elektrischen Leistung des bestromten Elektromagneten auf einen vorbestimmten konstanten Leistungswert ausgebildet ist.
• Die Begrenzung der elektrischen Leistung des bestromten Elektromagneten auf einen vorbestimmten konstanten Leistungswert hat den Vorteil, dass die Bestromung des Elektromagneten nicht von der aktuell zur Verfügung stehenden Bordspannung des Kraftfahrzeugs abhängt. Selbst bei intakter Batterie schwankt die zur Verfügung stehende Bordspannung sehr stark zwischen Werten ab ca. 8 V bis über 14 V. Würde nun beispielsweise eine Bestromung des Elektromagneten mit diesen 14 V erfolgen, so hätte. dies zum einen zur Konsequenz, dass aufgrund der somit am Elektromagneten zur Verfügung stehenden sehr hohen Leistung eine sehr schnelle Bewegung des Ankers resultieren würde, was zu einem deutlich hörbaren Geräusch aufgrund beispielsweise des Aufschlagens des Ankers bzw. des Arretierelements aufgrund dessen Schwungs gegen das Gehäuse des Elektromagneten zu einem deutlich hörbaren Geräusch führt. Wird hingegen die elektrische Leistung des bestromten Elektromagneten auf einen unabhängig von der aktuell zur Verfügung stehenden Bordspannung vorbestimmten konstanten Leistungswert begrenzt, besteht damit die Möglichkeit, diesen Leistungswert so zu wählen, dass im Zusammenspiel mit der Rückstellkraft der Feder ein Bewegungsvorgang des Ankers so gesteuert werden kann, dass ein Aufschlagen des Ankers bzw. des Arretierelements aufgrund eines zu großen Schwunges auf das Gehäuse des Elektromagneten verhindert werden kann.
• Ein weiterer Vorteil der Begrenzung der elektrischen Leistung des bestromten Elektromagneten auf den vorbestimmten konstanten Leistungswert ist, dass eine Überhitzung des Elektromagneten aufgrund zu hoher fließender Ströme oder beispielsweise bei einer sehr hohen zur Verfügung stehenden Bordspannung des Kraftfahrzeugs verhindert werden kann.
• Ein dritter Vorteil ergibt sich dadurch, dass Elektromagnete verwendet werden können, die eine ausreichende Leistung zur Bewegung des Ankers bereits bei niedrigen Spannungen, beispielsweise im Bereich von 10 V aufweisen. in diesem Fall ist gewährleistet, dass selbst bei Zurverfügungstellung einer nur niedrigen Bordspannung im Bereich bis zu einer Untergrenze von 10 V dennoch ein optimaler Betrieb des Verschlusses für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs gewährleistet ist.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit zur Begrenzung der elektrischen Leistung über eine Spannungsregelung ausgebildet, und ferner ist die Steuereinheit zur Regelung der Spannung auf 75% bis 87% der Batterie-Nennspannung des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Diese Regelung auf eine Spannung von 75% bis 87% der Batterie-Nennspannung stellt einen optimalen Kompromiss zwischen der stark schwankenden zur Verfügung stehenden Bordspannung in einem Kraftfahrzeug, dem Vermeiden einer übermäßigen Erhitzung des Elektromagneten als auch einer optimalen Kraftentwicklung vom Elektromagneten zur Bewegungseinleitung des Ankers dar. So ist beispielsweise für ein normales Kraftfahrzeug, welches sich einer 12 V Starterbatterie bedient, eine ideale Bestromung des Elektromagneten des Verschlusses dann gegeben, wenn die zur Bestromung des Elektromagneten verwendete elektrische Spannung konstant auf 10 V gehalten wird. In diesem Fall findet weder eine übermäßige Erhitzung der Spulen des Elektromagneten statt, noch ergibt sich hier das Problem, dass aufgrund zu hoher sich entwickelnder Kräfte der Geräuscheintrag durch die Ankerbewegung deutlich hörbar wird.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, den Elektromagneten durch Pulsweitenmodulation (PWM) zu bestromen, wobei die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet ist, die aktuell zur Verfügung stehende Spannung zu messen und die Pulsweitenmodulation in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung so anzupassen, dass die am Elektromagneten zur Verfügung stehende Leistung dem vorbestimmten konstanten Leistungswert entspricht. Vorzugsweise erfolgt auch hier eine reine Spannungsregelung. Damit ist zu jedem Zeitpunkt gewährleistet, dass der Elektromagnet des Verschlusses stets in derselben Weise arbeitet, unter Minimierung einer entstehenden Hitzeentwicklung und unter Minimierung eines Geräuscheintrags durch Bewegung des Ankers bei Bestromung des Magneten. Dies bedeutet, dass selbst während dem Anlassen eines Kraftfahrzeugs der Verschluss für das Staufach des Kraftfahrzeugs mit einem nur geringen Öffnungsgeräusch elektrisch geöffnet werden kann, was in gleicher Weise jedoch auch möglich ist bei voller Fahrt des Kraftfahrzeugs, wenn beispielsweise an der Batterie eine Ladespannung von über 14 V anliegt. Selbst Spannungsspitzen im Bordnetz, wie sie des Öfteren vorkommen, beeinträchtigen die konstante und nahezu geräuschlose Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verschlusses nicht.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet, die elektrische Leistung über einen ersten Zeitraum auf den Leistungswert konstant zu begrenzen und die elektrische Leistung ferner über einen zweiten Zeitraum auf einen Wert zu begrenzen, der geringer ist als der Leistungswert, wobei der erste Zeitraum vor dem zweiten Zeitraum liegt. Vorzugsweise beträgt der Wert der elektrischen Leistung über den zweiten Zeitraum 35 bis 45% des obig genannten Leistungswerts des ersten Zeitraums. Die Reduzierung der zur Bestromung des Elektromagneten verwendeten elektrischen Leistung auf einen geringeren Wert als den Leistungswert über den zweiten Zeitraum hinweg hat den Vorteil, dass ein maximaler Energieverbrauch ausschließlich zum Inbewegungsetzen des Ankers zum eigentlichen Entriegelungsvorgang des Verschlusses benötigt wird. Sobald der Entriegelungsvorgang stattgefunden hat, d. h. nach Ende des ersten Zeitraums, genügt es, die elektrische Leistung über den zweiten Zeitraum auf den geringeren Wert zu begrenzen, um eine langsame kontinuierliche Rückwärtsbewegung des Ankers unter Verwendung der Wirkung der Rückstellfeder zu erhalten. Durch diese verminderte Leistung über den zweiten Zeitraum hinweg wird der Anker aufgrund der Rückstellkräfte der Feder nicht in die Ausgangslage zurückkatapultiert, sondern in einer relativ langsam verlaufenden Bewegung in seine Ausgangslage gebracht. Damit wird weiter das Risiko minimiert, dass aufgrund der Feder-Rückstellkraft und damit aufgrund eines zu hohen resultierenden Schwunges des Ankers in Form einer katapultartigen Ankerbewegung der Anker in ungewollter Weise gegen Teile wie z. B. die Rückseite des Elektromagneten schlägt, was wiederum eine ungewollte Geräuschentwicklung und zudem eine hohe mechanische Belastung des Elektromagneten zur Folge hätte. Dies wäre der Fall, wenn eine apprupte Stromabschaltung nach Ende des ersten Zeitraums durchgeführt werden würde. Deshalb entstehen auch hier keine oder zumindest fast keine Geräusche, wenn der Anker bzw. die Arretierelemente wieder die Verriegelungsposition erreichen, da sie aufgrund der langsamen Bewegung nirgends deutlich hörbar aufschlagen. So werden für einen Insassen des Kraftfahrzeugs nach außen deutlich hörbare Geräusche beim Betätigen des Verschlusses, insbesondere nachdem das Handschuhfach bereits geöffnet ist, vermieden. Ziel ist es dabei, dass insbesondere vor dem Hintergrund der Geräuschkulisse eines sich in Betrieb befindlichen Fahrzeuges die Lautstärke des Anschlagsgeräuschs unter die Wahrnehmungsgrenze eines Insassen fällt.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, nach Ablauf des zweiten Zeitraums die elektrische Leistung auf Null zu reduzieren.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, innerhalb des zweiten Zeitraums in stetiger Weise, beispielsweise mittels eines expotenziellen oder linearen Verlaufs, auf den besagten geringeren Wert zu reduzieren.
• Wie bereits angedeutet, hat der so angesteuerte Verschluss den zusätzlichen Vorteil, dass dessen mechanische Haltbarkeit beträchtlich erhöht wird. Ferner wird durch die Reduzierung der verwendeten Ströme auf minimal notwendige Ströme zur Bewegung des Ankers die mechanischen Teile weniger beansprucht. Es findet kein Aufschlagen von mechanischen Teilen auf den Elektromagneten selbst bzw. auf einen Handschuhkasten statt, da durch die besondere Regelung der verwendeten Ströme ein sanftes Hin- und Hergleiten des Ankers bzw. der Arretierelemente gewährleistet ist.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, bei Überschreiten einer maximalen Betriebstemperatur des Verschlusses die elektrische Leistung auf Null zu reduzieren. Vorzugsweise handelt es sich bei der maximalen Betriebstemperatur des Verschlusses um eine maximale Betriebstemperatur des Elektromagneten bzw. der im Elektromagneten verwendeten elektrischen Komponenten wie Spulenwindungen. Damit kann ein zerstörerisches oder beschädigendes Überhitzen des Elektromagneten verhindert werden. Beispielsweise liegt diese besagte maximale Betriebstemperatur bei 90°C, da eine höhere Betriebstemperatur zu irreversiblen Schäden am Elektromagneten bzw. an dessen elektronischen Bauteilen führen würde.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Verschluss einen Temperatursensor auf, wobei die Steuereinheit zur Detektion der Überschreitung der maximalen Betriebstemperatur durch diesen Temperatursensor ausgebildet ist. Alternativ ist es möglich, dass die Bestromung des Elektromagneten über einen PTC-Widerstand erfolgt, wobei die Reduktion der elektrischen Spannung bei Überschreiten der maximalen Betriebstemperatur durch eine temperaturabhängige Widerstandsveränderung des PTC-Widerstands erfolgt. Beispielsweise kann hier ein PTC-Widerstand verwendet werden, der im besagten Bereich einer Temperatur von 90°C eine signifikante Widerstandserhöhung aufweist, sodass oberhalb von einer Temperatur von 90°C praktisch keine Ströme mehr durch den Elektromagneten fließen, sodass eine strombedingte Überhitzung des Elektromagneten damit verhindert wird.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist hierzu der PTC-Widerstand am Spulenkörper des Elektromagneten selbst angeordnet.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Verschluss einen ersten Positionssensor für jeden der mindestens einen Elektromagneten auf, wobei mit dem ersten Positionssensor detektierbar ist, ob sich der Anker des Elektromagneten in einer Position befindet, die der Verriegelungsposition des entsprechenden Arretierelements entspricht. Bei den Sensoren kann es sich beispielsweise um einen Hall-Sensor handeln, der so am Elektromagneten angebracht ist, dass damit bei abgeschaltetem Magneten das Magnetfeld des Ankers detektierbar ist, wenn sich der Anker in der Position befindet, die der Verriegelungsposition der mit dem Anker verbundenen Arretierelemente entspricht.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Verschluss einen Positionssensor für jedes Arretierelement auf, wobei mit dem Sensor detektierbar ist, ob sich bei geschlossenem Staufach das entsprechende Arretierelement in der Verriegelungsposition befindet. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Verschluss zwei Zahnstangenelemente und ein Zahnrad auf, wobei jeweils ein Arretierelement an einem Ende jedes Zahnstangenelementes bewegbar ist, wobei das Zahnrad vom Anker des Elektromagneten bewegbar ist und wobei eine Bewegung des Zahnrads auf die Zahnstangenelemente übertragbar ist, wobei durch die Bewegung die Arretierelemente von der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition bewegbar sind.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Verschluss Dämpfungsmittel auf, wobei die Dämpfungsmittel zur Dämpfung einer Bewegung des Ankers und der Arretierelemente vorgesehen sind. Bei dem Dämpfungsmittel handelt es beispielsweise um einen PU oder PE-Schaumdämpfer. Die Dämpfungsmittel können dabei in der gesamten Antriebskette vom Anker bis zur Verriegelungsspitze eingefügt werden. Beispielsweise weist der Elektromagnet einen Anschlag für den Anker auf, wobei die Rückstellkraft der Feder gegen den Anschlag wirkt, wobei die Dämpfungsmittel an diesem Anschlag selbst angeordnet sind.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Elektromagnet von Mitteln zur Schalldämpfung eingefasst. Damit können die bei Betätigung des Elektromagneten verursachten Geräusche, die über dem gesamten hörbaren Frequenzbereich liegen, gedämpft werden, sodass für einen Fahrzeuginsassen die Betätigung des Elektromagneten kaum hörbar ist. Beispielsweise handelt es sich bei diesen Schalldämpfungsmitteln ebenfalls um PU oder PE-Schaumdämpfer.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Elektromagneten um einen Doppelhubaktuator. Damit werden ein erster Elektromagnet für eine Vorwärtsbewegung des Ankers und ein zweiter Elektromagnet für eine Rückwärtsbewegung des Ankers kinematisch gekoppelt eingesetzt. Dabei wird die Feder zur Rückwärtsbewegung des Ankers durch den zweiten Elektromagneten ersetzt, womit während dem dritten Zeitraum eine Bestromung des zweiten Elektromagneten so optimiert erfolgt, dass ein Aufschlagen des Ankers bei der durch den Elektromagneten verursachten Rückwärtsbewegung auf das Gehäuse des Elektromagneten verhindert wird.
• In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Staufach für ein Kraftfahrzeug mit einem Verschluss der obig beschriebenen Art.
• In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Entriegelung eines Staufachs, wobei das Verfahren die Schritte aufweist der Erregung eines Elektromagneten mit einem elektrischen Strom, wobei der Elektromagnet einen Anker aufweist, wobei der Anker des Elektromagneten mit einem oder mehreren Arretierelementen gekoppelt ist, wobei jedes Arretierelement bei unbestromten Elektromagneten aufgrund einer Rückstellkraft einer Feder bei geschlossenem Staufach eine Verriegelungsposition durch Eingriff in Aussparungen im Staufach einnimmt, wobei durch die Erregung des Elektromagnets mit dem elektrischen Strom die Arretierelemente in einer Entriegelungsposition bewegt werden. In einem weiteren Schritt erfolgt eine Begrenzung der elektrischen Leistung des bestromten Elektromagneten auf einen vorbestimmten konstanten Leistungswert durch eine Steuereinheit. Weitere Schritte sind nach Ausführungsformen der Erfindung das Messen der aktuell zur Verfügung stehenden Spannung durch die Steuereinheit und das Anpassen einer Pulsweitenmodulation, mittels welcher der Elektromagnet bestromt wird, in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung, sodass die am Elektromagneten zur Verfügung stehende Leistung dem vorbestimmten konstanten Leistungswert entspricht.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt der Steuerung des elektrischen Stromes so, dass die elektrische Leistung über einen ersten Zeitraum auf den konstanten Leistungswert begrenzt ist und dass die elektrische Leistung über einen zweiten Zeitraum auf einen Wert begrenzt ist, der geringer ist als der Leistungswert, wobei der erste Zeitraum zeitlich vor dem zweiten Zeitraum liegt. Vorzugsweise wird nach Ablauf des zweiten Zeitraums die elektrische Leistung auf Null reduziert.
• In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Steuereinheit für einen Verschluss für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs, wobei der Verschluss mindestens einen Elektromagneten aufweist, wobei der mindestens eine Elektromagnet einen Anker aufweist, wobei der Anker durch Entriegelung des Elektromagneten bewegbar ist, wobei eine Bewegung des Ankers auf mindestens ein Arretierelement übertragbar ist, wobei sich das mindestens eine Arretierelement aufgrund einer Rückstellkraft einer Feder bei unbestromten Elektromagneten in einer Verriegelungsposition für das Staufach befindet, wobei die Steuereinheit zur Begrenzung der elektrischen Leistung des bestromten Elektromagneten auf einen vorbestimmten konstanten Leistungswert ausgebildet ist.
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
• 1 zeigt schematisch einen Handschuhkasten,
• 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Elektromagneten,
• 3 zeigt schematisch einen weiteren Handschuhkasten,
• 4 zeigt einen Graph, in dem Spannungsverlauf eines zur Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Entriegeln eines Staufaches dargestellt ist,
• 5 zeigt ein Flussdiagramm, in dem Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Entriegeln eines Staufachs dargestellt sind,
• 6 zeigt ein weiteres Flussdiagramm, in dem weitere Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt sind.
• Die 1 zeigt schematisch einen Handschuhkasten 100. Der Handschuhkasten 100 weist ein Gehäuse 102 und einen Deckel 104 auf. Im Gehäuse 102 sind Elektromagnete 106 und 108 angeordnet. Die Elektromagnete 106 und 108 weisen jeweils einen Anker 110 bzw. 112 auf, welche durch Erregung der Magnete längs einer Längsbohrung der Elektromagnete vom durch die Erregung erzeugten Magnetfeld beweglich sind. Die Anker 110 und 112 bestehen deshalb beispielsweise aus Weicheisen oder weisen einen Weicheisenkern auf. Das bei der Erregung der Elektromagnete von den Elektromagneten erzeugte Magnetfeld koppelt somit mit dem magnetischen Moment der Anker, wodurch eine Kraft erzeugt wird, die die Anker längs der Längsbohrung (siehe Pfeile) bewegt.
• An jedem Anker 110 und 112 ist ein Arretierelement 114 bzw. 116 angebracht, das im Wesentlichen bolzenförmig ausgebildet ist. Jedes Arretierelement 114 und 116 ist dabei von einer Feder 118 bzw. 120 beaufschlagt, die das Arretierelement bei unbestromtem Elektromagneten in eine Verriegelungsposition drückt, sodass bei geschlossenem Deckel 104 die Arretierelemente 114 und 116 in Aussparungen 122 und 124 im Deckel 104 eingreifen, und der Handschuhkasten 100 somit verriegelt ist.
• Befinden sich die Arretierelemente 114 und 116 in Entriegelungsposition, dann befinden sich die Anker 110 bzw. 112 nicht in den hier gezeigten Positionen, sondern sie sind möglichst weit im entsprechenden Elektromagneten, d. h. gegebenenfalls bis zu einem der Rückstellkraft entgegenstehenden Anschlag in einer Längsbohrung des Magneten versenkt.
• Im Handschuhkastengehäuse 102 sind ferner ein Betätigungsschalter 126 und eine elektrische Schaltung 128 (zum Beispiel ein integrierter Schaltkreis) angebracht. Mit der elektrischen Schaltung 128 wird ein elektrischer Strom zur Erregung der Elektromagnete 106 und 108 erzeugt Dies kann von einem Insassen durch Drücken des Betätigungsschalters 126 initiiert werden.
• Die elektrische Schaltung 128 wird beispielsweise über eine Stromversorgung 140 mit elektrischer Energie beispielsweise aus dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist Da die elektrische Spannung des Bordnetzes stark zwischen Werten ab ca. 8 V und bis teilweise 16 V beim Fahren schwankt, weist die elektrische Schaltung 128 Mittel zum Messen der aktuell zur Verfügung stehenden Spannung aus dem Bordnetz auf. Eine Ansteuerung der Elektromagnete 106 und 108 erfolgt vorzugsweise über eine Pulsweitenmodulation, wobei die elektrische Schaltung 128 nach Messung der aktuell zur Verfügung stehenden Spannung die Pulsweitenmodulation so anpasst, dass die an den Elektromagneten 106 und 108 zur Verfügung stehende Spannungen einem vorbestimmten konstanten Leistungswert entspricht Da sich die elektrische Leistung P über P = U²/R ergibt, wobei U die Spannung ist und R der Widerstand des Elektromagneten, kann eine Regelung auf einen konstanten Spannungswert, zum Beispiel 10 V erfolgen. Damit kann sichergestellt werden, dass selbst bei Zurverfügungstehung von 14 V während dem Fahren des Kraftfahrzeugs nicht die gesamten 14 V zur Erregung des Elektromagneten verwendet werden, was nämlich zur Folge hatte, dass aufgrund der hohen Spannung und der damit hohen auftretenden Magnetfelder, welche mit dem magnetischen Moment der Anker 110 bzw. 112 koppeln, eine so starke Kraft erzeugt wird, dass die Anker entgegen der Rückstellkräfte der Feder 118 bzw. 120 in unkontrollierter Weise gegen die Gehäuse der Elektromagnete 106 und 108 schlagen. Neben einer hohen mechanischen Belastung würde dies zudem auch die ungewollte Entwicklung von Geräuschen zur Folge haben, was jedoch durch eine Spannungsbegrenzung auf einen Wert von beispielsweise 10 V durch die elektrische Schaltung 128 verhindert werden kann.
• Die elektrische Schaltung 128 ist ferner dazu ausgebildet, die elektrische Spannung beispielsweise nach Erhalt eines Öffnungssignals mittels des Betätigungsschalters 126 über einen ersten Zeitraum auf den besagten konstanten Wert von 10 V zu begrenzen und auf diesem konstanten Wert zu halten, um daraufhin nach Ende dieses ersten Zeitraums, beispielsweise nach einer Zeit von 100 ms, die elektrische Spannung über einen zweiten Zeitraum auf einen Wert zu begrenzen, der geringer ist als dieser Wert von 10 V, zum Beispiel 40% dieses Spannungsswertes betragt. Die elektrische Spannungsbegrenzung über den ersten Zeitraum dient dabei zum Inbewegungsetzen der Anker 110 bzw. 112 und damit zum Entriegeln des Handschuhkastens, sodass die Arretierelemente 114 und 116 aus den Aussparungen 122 und 124 des Deckels 104 gezogen werden können, um damit eine Öffnungsbewegung des Deckels 104 freizugeben. Die Spannungsbegrenzung über den zweiten Zeitraum dient zu einem kontrollierten und langsamen Zurückfahren der Anker 110 und 112 in die Verriegelungsposition.
• Ferner in der 1 gezeigt sind Temperatursensoren 138, welche an den Elektromagneten 106 bzw. 108 angeordnet sind. Diese Temperatursensoren dienen dazu, eine Überhitzung der Elektromagnete zu verhindern. Bei Detektion einer Überschreitung einer Maximaltemperatur, beispielsweise durch die elektrische Schaltung 128, wird die elektrische Schaltung 128 eine weitere Bestromung der Elektromagnete 106 und 108 unterbinden, d. h. die den Elektromagneten 106 und 108 zur Verfügung gestellte Spannung wird beispielsweise zu Null reduziert. Alternativ anstatt der Verwendung von Temperatursensoren, mit welchen ein Temperaturwert durch die elektrische Schaltung 128 detektierbar ist, ist es auch möglich, dass die Bestromung der Elektromagnete 106 und 108 über einen PTC-Widerstand erfolgt, wobei die Reduktion der elektrischen Spannung bei Überschreiten der maximalen Betriebstemperatur durch eine temperaturabhängige Widerstandsveränderung des PTC-Widerstands erfolgt.
• Es sei angemerkt, dass anstatt einer vollständigen Steuerung und Bestromung der Elektromagnete 106 und 108 durch eine einzelne „zentrale” elektrische Schaltung 128 auch individuelle elektrische Schaltungen 136 zum Einsatz kommen können, welche integraler Bestandteil der Elektromagnete 106 und 108 jeweils sein können. In diesem Fall würde die elektrische Schaltung 128 ausschließlich dazu dienen, den Schaltungen 136 eine Bordnetzspannung zur Verfügung zu stellen. Sobald dies der Fall ist, misst jede der elektrischen Schaltungen 136 für sich die aktuell zur Verfügung stehende Bordspannung, um daraufhin mittels PWM eine entsprechende Bestromung der zugehörigen Elektromagnete 106 bzw. 108 durchzuführen. Die Temperatursensoren 138 sind dabei vorzugsweise ebenfalls mit den elektrischen Schaltungen 136 gekoppelt.
• Im Handschuhkastengehäuse 102 können ferner Hall-Sensoren 130, 132 und 134 angeordnet sein, mit denen Magnetfelder detektierbar sind. Am Deckel 104 kann beispielsweise ein Permanentmagnet 136 angebracht sein. Ist der Deckel geschlossen, so kann das vom Permanentmagnet 136 erzeugte Magnetfeld vom Hall-Sensor 130 detektiert werden. Damit lässt sich mit dem Hall-Sensor 130 feststellen, ob der Handschuhkastendeckel 104 geschlossen oder geöffnet ist.
• Ferner kann mit dem Hall-Sensor 132 das Magnetfeld des Ankers 112 detektiert werden. Befindet sich das Arretierelement 116 in der Entriegelungsposition, so befindet sich der Anker in einer anderen Position relativ zum Hall-Sensor 132, wie wenn sich das Arretierelement 116 in der Verriegelungsposition befinden würde. Deshalb detektiert der Hall-Sensor auch verschieden starke Magnetfelder, je nachdem, ob sich das Arretierelement 116 in der Ver- oder Entriegelungsposition befindet. Somit kann mit dem Hall-Sensor 132 bzw. mit der elektrischen Schaltung 128 die, die vom Hall-Sensor gemessenen Signale empfängt, detektiert werden, ob sich der Anker 112 und damit das Arretierelement 116 in der Entriegelungsposition oder in der Verriegelungsposition befindet. Entsprechend kann die elektrische Schaltung 128 mittels der vom Hall-Sensor 134 empfangenen Signale feststellen, ob sich der Anker 110 bzw. das Arretierelement 114 in der Verriegelungsposition oder Entriegelungsposition befindet.
• Die 2 zeigt schematisch einen Schnitt quer durch einen Elektromagnet 200, an dessen Anker 202 ein Arretierelement 204 angebracht ist. Der Anker 202 ist dabei in einer Längsbohrung 210 des Elektromagneten angeordnet, und längs der Längsbohrung 210 beweglich. Der Anker 202 weißt ferner einen Anschlag 216 auf. Der Anker 202 bzw. das Arretierelement 204 sind ferner von einer Feder 206 beaufschlagt, sodass das Arretierelement 204 bei ausgeschaltetem Magnet 200 maximal möglich vom Elektromagneten entfernt ist, und damit eine Verriegelungsposition einnimmt. Im Gehäuse 212 des Elektromagneten 200 sind Spulen angeordnet, die bei Bestromung ein Magnetfeld erzeugen. Durch das Magnetfeld wird der Anker 202 und damit auch das Arretierelement 204 in Pfeilrichtung entgegen der Rückstellkraft der Feder 206 bewegt.
• Würde man zur Inbetriebnahme des Elektromagneten 200 eine hohe Spannung, beispielsweise von 14 V, über einen längeren Zeitraum zulassen, so hätte dies zur Folge, dass aufgrund der starken Bestromung des Magneten 200 das Arretierelement 204 in Richtung des Pfeiles gegen die äußere Wand 214 des Elektromagneten 200 schlagen würde. Durch diese Wucht entsteht zum einen eine starke Geräuschentwicklung und zum anderen bedeutet dies eine hohe mechanische Belastung sowohl von Arretierelement 204 als auch von Elektromagnet 200.
• Um dies zu verhindern, wird zum die zum Treiben des Elektromagneten 200 verwendete Leistung auf einen vorgegebenen konstanten Leistungswert begrenzt. Hierfür kann eine Stromregelung oder eine Spannungsregelung verwendet werden. Vorzugsweise kommt eine Spannungsregelung zum Einsatz, wobei auf eine Spannung geregelt wird, welche unterhalb der Nennspannung der Kraftfahrzeugbatterie liegt. Vorzugsweise werden hier 75 bis 85% der Nennspannung der Kraftfahrzeugbatterie zur Bestromung des Elektromagneten 200 verwendet.
• Zusätzlich ist es auch möglich, nach dem besagten initialen Bestromungsvorgang eine Reduktion der zur Bestromung verwendeten Spannung bzw. allgemein der elektrischen Leistung vorzunehmen, sodass nach einer Inbewegungsetzung des Ankers 202 in Richtung des Pfeils diese Bewegung aufgrund der nun resultierenden geringeren magnetischen Kräfte verlangsamt wird. Ein Aufschlagen des Arretierelements auf die die äußere Wand 214 des Elektromagneten 200 mit hoher Wucht wird somit vermieden.
• Um beim anschließenden Verriegelungsvorgang eine Geräuschminimierung zu erzielen, wird für einen zweiten Zeitraum nach Ende der vollständigen Entriegelungsphase die zur Bestromung verwendeten Spannung bzw. allgemein die elektrischen Leistung auf einen Wert reduziert, welcher vorzugsweise 40% der zum Entriegelungsvorgang verwendeten Leistungswertes entspricht. Dadurch bewegt sich der Anker langsam wieder in seine Ausgangslage, d. h. die Verriegelungsposition zurück – ein wuchtiges Aufschlagen des Anschlags 216 auf die Rückseite der Anschlagfläche 214 wird vermieden.
• Um selbst beim Auftreffen des Arretierelements 204 auf die Vorderseite 214 des Elektromagneten 200 entstehende Geräusche zu minimieren, dient der Einsatz von Dämpfungsmitteln 208. Die Dämpfungsmittel 208 sind im Beispiel der 2 sowohl an der Innenwand der Anschlagfläche 214 des Elektromagneten 200 zwischen der Innenwand und dem Anschlag 216, als auch auf der gegenüberliegenden Anschlagfläche 214 selbst zwischen der Anschlagfläche 214 und dem Arretierelement 204 angeordnet. Damit werden auch bei einem Verriegelungsvorgang nahezu keine Geräusche durch die Bewegung von Anker und Arretierelement verursacht.
• 3 zeigt schematisch einen Handschuhkasten 300 mit einem Handschuhkastengehäuse 302 und einem Handschuhkastendeckel 304. Im Deckel 304 sind ein Elektromagnet 306, zwei Zahnstangenelemente 308 und 310 sowie ein Zahnrad 312 angeordnet. An jeweils einem Ende der Zahnstangenelemente 308 und 310 sind Arretierelemente 314 und 316 fixiert. Ferner wird jedes Zahnstangenelement 308 bzw. 310 von einer Feder 322 bzw. 324 beaufschlagt, sodass sich die Zahnstangenelemente bei unbestromtem Elektromagnet 306 in einer Verriegelungsposition befinden. Dabei greifen die Arretierelemente 314 und 316 bei geschlossenem Handschuhkastendeckel 304 in entsprechende Aussparungen 318 und 320 im Handschuhkastengehäuse 302 ein.
• Der Elektromagnet lässt sich über einen Betätigungsschalter 326 aktivieren, wobei über eine hier nicht gezeigte elektrische Schaltung ein elektrischer Strom zur Erregung des Elektromagneten bereitgestellt wird. Aufgrund einer Erregung des Elektromagneten erfolgt eine Bewegung eines Ankers längs einer Längsbohrung des Elektromagneten Hubmagnet), wobei das Zahnrad 312 so bewegt wird, dass die Zahnstangenelemente entgegen der Rückstellkräfte der Federn 322 und 324 bewegt werden, wobei die Arretierelemente 314 bzw. 316 auf einer Verriegelungsposition in eine Entriegelungsposition bewegbar sind.
• Die hierzu verwendete elektrische Spannung wird über den ersten Zeitraum konstant gehalten, unabhängig von der zur Verfügung stehenden Bordspannung. Nach Ablauf des ersten Zeitraums wird die zur Bestromung verwendete elektrische Spannung auf einen geringeren Wert reduziert, welcher beispielsweise 40% der elektrischen Spannung beträgt, welche über den ersten Zeitraum dem Elektromagneten zur Verfügung gestellt wurde. Dadurch werden die Zahnstangenelemente und die Arretierelemente nach dem Entriegelungsvorgang während des ersten Zeitraums über den zweiten Zeitraum hinweg nur langsam wieder zurück in die Verriegelungsposition bewegt, wodurch Geräusche, die beispielsweise durch das Erreichen der Verriegelungsposition erzeugt werden könnten, minimiert oder gar verhindert werden. Nach dem Stand der Technik werden bevorzugter Weise anstatt eines Elektromagneten Elektromotoren zum Betreiben von Zahnstangenelementen verwendet. Elektromotoren haben jedoch die unangenehme Eigenschaft, dass sie bei ihrem Betrieb Geräusche in einem Frequenzbereich zwischen 1 und 3 kHz verursachen. Dies ist für einen Mensch ein relativ unangenehm zu hörender Frequenzbereich. Elektromagneten hingegen erzeugen Geräusche in einem Bereich von etwa 500 Hz, welche wesentlich angenehmer zu hören sind als Geräusche im besagten Bereich zwischen 1 und 3 kHz. Durch die Verwendung von Elektromagneten anstatt von Elektromotoren wird somit ein Handschuhkasten realisiert, bei dem die zum Öffnen und Schließen auftretende Geräusche für einen Insassen deutlich angenehmer anzuhören bzw. minimiert sind.
• Darüber hinaus kann der Elektromagnet 306 von Schalldämpfungsmitteln 328, wie etwa Schaumstoff aus PU oder PE oder anderem schallabsorbierenden Material eingefasst sein, sodass betriebsbedingte Geräusche der Elektromagneten 306 nicht bzw. nur in geringem Maße nach außen dringen können.
• Die 4 zeigt einen Graph 400, in dem ein Verlauf einer Spannungsansteuerungskurve für einen Verschluss eines Staufaches, welcher mittels eines Elektromagneten betätigbar ist, gezeigt ist. Die Abszisse bezieht sich dabei auf die Zeit t, während sich die Ordinate auf die Spannung U bezieht. Die Spannungsansteuerungskurve gibt also den zeitlichen Verlauf der elektrischen Spannung U(t) der zur Bestromung des Elektromagneten verwendeten Spannung wieder. In einem initialen Zeitraum 400 wird die Spannung von 0 beispielsweise in einem linearen Verlauf auf eine Spannung U_max erhöht Bei der Spannung U_max handelt es sich hierbei um einen konstanten vorgegebenen Wert, welcher unterhalb der Nennspannung der Kraftfahrzeugbatterie liegt. Nach Erreichen des Wertes U_max nach Ende des initialen Zeitraums 400 erfolgt über einen ersten Zeitraum 402 ein konstantes Halten der Betriebsspannung des bestromten Elektromagneten auf dem Wert U_max. Dabei versucht eine entsprechende Steuereinheit diesen Wert konstant auf U_max zu halten, unabhängig von der tatsächlich der Steuereinheit zur Verfügung gestellten Bordspannung des Kraftfahrzeugs. Nach Ende dieses ersten Zeitraumes 402, vorzugsweise kurz nachdem eine vollständige Entriegelung des Verschlusses erfolgt ist, erfolgt eine Verringerung der angelegten Spannung von U_max auf U₄₀. Die Spannung U₄₀ beträgt dabei vorzugsweise zwischen 35 und 45%, besonders bevorzugter Weise 40% des Wertes U_max. Während diesem Zeitraum kann sich der Anker des Elektromagneten langsam und kontrolliert in seine ursprüngliche Verriegelungsposition bewegen. Anstatt eines abrupten Veränderns der bereitgestellten Spannung von U_max auf U₄₀ am Übergang zwischen den Zeiträumen 402 und 404 ist es auch möglich, beispielsweise über einen exponentiellen Verlauf 406 die Spannung von U_max auf U₄₀ zu reduzieren.
• Nach Ende des Verriegelungsvorgangs, d. h. nach Ende des zweiten Zeitraumes 404, erfolgt schließlich eine Spannungsabschaltung, wobei diese Spannungsabschaltung nicht abrupt erfolgen muss, sondern auch durch einen stetig linear abnehmenden Verlauf oder einen exponentiell abnehmenden Spannungsverlauf erfolgt.
• Die 5 zeigt ein Flussdiagramm, in dem Schritte eines Verfahrens zum Entriegeln eines Staufachs angegeben sind. In Schritt 500 erfolgt die Messung der aktuell zur Verfügung stehenden Bordspannung. Daraufhin erfolgt in Schritt 502 eine Anpassung der Pulsweitenmodulation, mittels welcher eine Bestromung der Elektromagneten zur Entriegelung eines Staufaches erfolgt. Die Anpassung der PWM in Schritt 502 umfasst dabei eine Leistungsbegrenzung für den bestromten Elektromagneten. Die Pulsweitenmodulation wird z. B. so durchgeführt, dass die zur Bestromung des Elektromagneten bereitgestellte resultierende Leistung auf einen vorbestimmten Wert konstant begrenzt ist. Vorzugsweise wird bei der PWM die Spannung moduliert, so dass die Leistungsbegrenzung über eine Spannungsregelung erfolgt: Die Anpassung der PWM erfolgt so, dass die resultierende mittlere Spannung am Elektromagneten dem vorbestimmten Wert entspricht, unabhängig von der aktuell zur Verfügung gestellten Bordspannung des Kraftfahrzeugs.
• Schließlich erfolgt in Schritt 504 eine Überprüfung, ob die aktuelle Betriebstemperatur des Elektromagneten über einem Leistungswert T_max liegt. Ist dies der Fall, würde eine Bestromung des Elektromagneten unter Umständen zu dessen Beschädigung führen, sodass das Verfahren nach Schritt 504 daraufhin wieder zu Schritt 500 zurückspringt. Ergibt jedoch Schritt 504, dass die aktuelle Betriebstemperatur unterhalb eines Leistungswertes T_max liegt, so erfolgt nach Schritt 504 die Bestromung in Schritt 506.
• Danach springt das Verfahren wiederum zu Schritt 500 und die Schritte 500 bis 506 werden zyklisch durchgeführt, wobei hierbei in Abhängigkeit von der Zeitdauer des zur Bestromung verwendeten Programmablaufs eine kontinuierliche Anpassung der PWM erfolgt. So wird beispielsweise über einen ersten Zeitraum hinweg kontinuierlich die dem Elektromagneten zur Verfügung gestellte Spannung auf einem konstanten Wert gehalten, woraufhin in einem den ersten Zeitraum anschließenden zweiten Zeitraum die zur Verfügung gestellte Spannung auf einem reduzierten Spannungswert gehalten wird, wobei der reduzierte Spannungswert geringer ist als der ursprüngliche Wert, zum Beispiel 40% des Leistungswertes beträgt.
• 6 zeigt ein Flussdiagramm, in dem Schritte eines Verfahrens dargestellt sind, wobei in Schritt 700 detektiert wird, ob ein Staufach geschlossen ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird das Verfahren mit Schritt 702 fortgesetzt, wobei keine weitere Aktion erfolgt. Falls in Schritt 700 detektiert wird, dass das Staufach geschlossen ist, wird das Verfahren mit Schritt 704 fortgesetzt. in Schritt 704 wird detektiert, ob bei geschlossenem Staufach jedes Arretierelement seine Verriegelungsposition einnimmt. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren mit Schritt 706 fortgesetzt. In Schritt 706 erfolgt eine Erregung der Elektromagnete, wobei wie oben beschrieben das Staufach entriegelt und somit geöffnet wird. Dies kann als Aufforderung für einen Kraftfahrzeuginsassen verstanden werden, das Staufach ordnungsgemäß zu verschließen. Falls in Schritt 704 detektiert wird, dass alle Arretierelemente in Verriegelungsposition sind, wird das Verfahren in Schritt 702 fortgesetzt, wobei keine weitere Aktion erfolgt.
• Die Schritte 700 bis 706 dienen damit dazu, zu verhindern, dass bei einem nicht ordnungsgemäß verschlossenen Staufach sich das Staufach in einem ungewollten Augenblick, beispielsweise bei einer Beschleunigungsbewegung eines Kraftfahrzeugs, öffnet. Die Schritte 700 bis 706 können damit zur Kontrolle unmittelbar nach einem vermeintlich bewussten Schließen des Staufachs dienen, ob eine richtige Verriegelung des Staufachs auch tatsächlich stattgefunden hat.
• Bezugszeichenliste

100

Handschuhkasten

102

Gehäuse

104

Deckel

106

Elektromagnet

108

Elektromagnet

110

Anker

112

Anker

114

Arretierelement

116

Arretierelement

118

Feder

120

Feder

122

Aussparungen

124

Aussparungen

126

Betätigungsschalter

128

elektrische Schaltung

130

Hall-Sensor

132

Hall-Sensor

134

Hall-Sensor

135

Magnet

136

elektrische Schaltung

138

Temperatursensor

140

elektrische Verbindung

200

Elektromagnet

202

Anker

204

Arretierelement

206

Feder

208

Dämpfungsmittel

210

Längsbohrung

212

Magnetgehäuse

214

Anschlag

300

Handschuhkasten

302

Gehäuse

304

Deckel

306

Elektromagnet

308

Zahnstangenelement

310

Zahnstangenelement

312

Zahnrad

314

Arretierelement

316

Arretierelement

318

Aussparung

320

Aussparung

322

Feder

324

Feder

326

Betätigungsschalter

328

Schalldämpfungsmittel

400

initialer Zeitraum

402

erster Zeitraum

404

zweiter Zeitraum

406

Kurve

Claims (30)

1. Verschluss für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs mit: – mindestens einem Elektromagneten (106; 108; 200), wobei der mindestens eine Elektromagnet einen Anker (110; 112; 202) aufweist, wobei der Anker durch Erregung des Elektromagneten (106; 108) bewegbar ist, wobei eine Bewegung des Ankers auf mindestens ein Arretierelement (114; 116; 204) übertragbar ist, wobei sich das mindestens eine Arretierelement aufgrund einer Rückstellkraft einer Feder (118; 120; 206) bei unbestromtem Elektromagneten in einer Verrieglungsposition für das Staufach befindet, – einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit zur Begrenzung der elektrischen Leistung des bestromten Elektromagneten auf einen vorbestimmten und von der Bordspannung des Kraftfahrzeugs unabhängigen konstanten Leistungswert ausgebildet ist, wobei dieser Leistungswert so gewählt ist, dass im Zusammenspiel mit der Rückstellkraft der Feder der Bewegungsvorgang des Ankers so gesteuert wird, dass ein Aufschlagen des Ankers oder des Arretierelements aufgrund eines zu großen Schwunges auf das Gehäuse des Elektromagneten verhindert wird.
2. Verschluss nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit zur Begrenzung der elektrischen Leistung über eine Spannungsregelung ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit zur Regelung der Spannung auf 75% bis 87% der Batterie-Nennspannung des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
3. Verschluss nach einem der vorigen Ansprüche 1 oder 2, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, den Elektromagneten (106; 108; 200) durch Pulsweitenmodulation zu bestromen, wobei die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet ist, die aktuell zur Verfügung stehende Spannung zu messen und die Pulsweitenmodulation in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung so anzupassen, dass die am Elektromagneten (106; 108; 200) zur Verfügung stehende Leistung dem vorbestimmten konstanten Leistungswert entspricht.
4. Verschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, – die elektrische Leistung über einen ersten Zeitraum (402) auf den Leistungswert konstant zu begrenzen, – die elektrische Leistung über einen zweiten Zeitraum (404) auf einen Wert zu begrenzen, der geringer ist als der Leistungswert, wobei der erste Zeitraum zeitlich vor dem zweiten Zeitraum liegt.
5. Verschluss nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, nach Ablauf des zweiten Zeitraums die elektrische Leistung auf null zu reduzieren.
6. Verschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die elektrische Leistung in einem exponentiellen Verlauf oder in einem linearen Verlauf während des zweiten Zeitraums auf den Wert zu reduzieren, der geringer ist als der Leistungswert.
7. Verschluss nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, bei Überschreiten einer maximalen Betriebstemperatur des Verschlusses die elektrische Leistung auf null zu reduzieren.
8. Verschluss nach Anspruch 7, wobei der Verschluss einen Temperatursensor (138) aufweist, wobei die Steuereinheit zur Detektion der Überschreitung der maximalen Betriebstemperatur durch den Temperatursensor ausgebildet ist.
9. Verschluss nach Anspruch 7, wobei die Bestromung des Elektromagneten über einen PTC-Widerstand erfolgt, wobei die Reduktion der elektrischen Leistung bei Überschreiten der maximalen Betriebstemperatur durch eine temperaturabhängige Widerstandsveränderung des PTC-Widerstands erfolgt.
10. Verschluss nach Anspruch 9, wobei der PTC-Widerstand am Spulenkörper des Elektromagneten angeordnet ist.
11. Verschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verschluss einen ersten Positionssensor (132; 134) für jeden der mindestens einen Elektromagneten aufweist, wobei mit dem ersten Positionssensor detektierbar ist, ob sich der Anker des Elektromagneten in einer Position befindet, die der Verriegelungsposition des entsprechenden Arretierelements entspricht.
12. Verschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verschluss einen zweiten Positionssensor für jedes Arretierelement aufweist, wobei mit dem zweiten Positionssensor detektierbar ist, ob bei geschlossenem Staufach die Arretierelemente in der Verriegelungsposition sind.
13. Verschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verschluss zwei Zahnstangenelemente (308, 310) und ein Zahnrad (312) aufweist, wobei jeweils ein Arretierelement (314, 316) an einem Ende jedes Zahnstangenelements bewegbar ist, wobei das Zahnrad vom Anker des Elektromagneten bewegbar ist, wobei eine Bewegung des Zahnrads auf die Zahnstangenelemente übertragbar ist, wobei durch die Bewegung die Arretierelemente von der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition bewegbar sind.
14. Verschluss nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 12, wobei der Verschluss zwei Zahnstangenelemente (308, 310) und ein Zahnrad (312) aufweist, wobei jeweils ein Arretierelement (314, 316) an einem Ende jedes Zahnstangenelements bewegbar ist, wobei eines der Zahnstangenelemente (308, 310) vom Anker des Elektromagneten (106; 108) bewegbar ist, wobei eine Bewegung dieses Zahnstangenelements (308, 310) auf das weitere Zahnstangenelement durch das Zahnrad übertragbar ist, wobei durch die Bewegung die Arretierelemente von der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition bewegbar sind.
15. Verschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verschluss Dämpfungsmittel (208) aufweist, wobei die Dämpfungsmittel zur Dämpfung einer Bewegung des Ankers und der Arretierelemente vorgesehen sind.
16. Verschluss nach Anspruch 15, wobei der Elektromagnet einen Anschlag (214) für den Anker (110; 112) aufweist, wobei die Rückstellkraft der Feder gegen den Anschlag wirkt, wobei die Dämpfungsmittel am Anschlag angeordnet sind.
17. Verschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromagnet von Mitteln zur Schalldämpfung (328) eingefasst ist.
18. Verschluss nach einem der vorigen Ansprüche, wobei es sich beim dem Elektromagneten um einen Doppelhub-Aktuator handelt.
19. Staufach (100) für ein Kraftfahrzeug mit einem Verschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 18.
20. Staufach (100) nach Anspruch 19, wobei das Staufach ein Staufachgehäuse und einen Deckel umfasst, wobei entweder das Staufachgehäuse oder der Deckel den Verschluss aufweist.
21. Staufach nach Anspruch 20, wobei das Staufachgehäuse oder der Deckel mindestens eine Aussparung (122; 124) aufweist, wobei jeweils eine Aussparung komplementär zu einem Arretierelement (114; 116) angeordnet ist, wobei durch Eingreifen des Arretierelements in die Aussparung der Staufachdeckel verriegelbar ist.
22. Staufach nach Anspruch 20, wobei das Staufach ferner ein Öffnungssensorsystem (130; 135) aufweist, wobei mittels des Öffnungssensorsystems ermittelbar ist, ob der Staufachdeckel geöffnet oder geschlossen ist.
23. Staufach nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei es sich bei dem Staufach (100) um einen Handschuhkasten handelt.
24. Verfahren zum Entriegeln eines Staufachs (100), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Erregung von einem Elektromagneten (106, 108; 200) mit einem elektrischen Strom, wobei der Elektromagnet einen Anker (110, 112; 202) aufweist, wobei der Anker des Elektromagneten mit einem oder mehreren Arretierelementen (114, 116; 204) gekoppelt ist, wobei jedes Arretierelement bei unbestromtem Elektromagneten aufgrund einer Rückstellkraft einer Feder (206) bei geschlossenem Staufach eine Verriegelungsposition einnimmt, wobei durch die Erregung des Elektromagnets mit dem elektrischen Strom die Arretierelemente in eine Entriegelungsposition bewegt werden, – Begrenzung der elektrischen Leistung des bestromten Elektromagneten (106; 108) auf einen vorbestimmten und von der Bordspannung des Kraftfahrzeugs unabhängigen konstanten Leistungswert durch eine Steuereinheit, wobei dieser Leistungswert so gewählt ist, dass im Zusammenspiel mit der Rückstellkraft der Feder der Bewegungsvorgang des Ankers so gesteuert wird, dass ein Aufschlagen des Ankers oder des Arretierelements aufgrund eines zu großen Schwunges auf das Gehäuse des Elektromagneten verhindert wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, den Elektromagneten (106; 108) durch Pulsweitenmodulation zu bestromen, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst: – Messen der aktuell zur Verfügung stehende Spannung durch die Steuereinheit (128; 136), – Anpassen der Pulsweitenmodulation in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung, so dass die am Elektromagneten (106; 108) zur Verfügung stehende Leistung dem vorbestimmten konstanten Leistungswert entspricht.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, ferner mit dem Schritt der Steuerung des elektrischen Stroms so, dass – die elektrische Leistung über einen ersten Zeitraum auf den konstanten Leistungswert begrenzt ist, – die elektrische Leistung über einen zweiten Zeitraum auf einen Wert begrenzt ist, der geringer ist als der Leistungswert, wobei der erste Zeitraum zeitlich vor dem zweiten Zeitraum liegt.
27. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 24 bis 26, wobei nach Ablauf des zweiten Zeitraums die elektrische Leistung auf null reduziert wird.
28. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 24 bis 27, ferner mit dem Schritt des Reduzierens der elektrischen Leistung auf Null bei Überschreiten einer maximalen Betriebstemperatur des Verschlusses.
29. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 24 bis 28, ferner mit den Schritten: – Detektion, ob das Staufach geschlossen ist, – Detektion, ob bei verschlossenem Staufach jedes Arretierelement (114; 116) die Verriegelungsposition einnimmt, – Erregung der Elektromagnete mit dem elektrischen Strom, falls mit dem Positionssensorsystem detektiert wird, dass das Staufach geschlossen ist und mindestens ein Arretierelement (114; 116) nicht die Verriegelungsposition einnimmt.
30. Steuereinheit (128; 136) für einen Verschluss für ein Staufach eines Kraftfahrzeugs, wobei der Verschluss mindestens einen Elektromagneten (106; 108) aufweist, wobei der mindestens eine Elektromagnet einen Anker (110; 112) aufweist, wobei der Anker (110; 112) durch Erregung des Elektromagneten (106; 108) bewegbar ist, wobei eine Bewegung des Ankers auf mindestens ein Arretierelement (114; 116) übertragbar ist, wobei sich das mindestens eine Arretierelement aufgrund einer Rückstellkraft einer Feder bei unbestromtem Elektromagneten (106; 108) in einer Verrieglungsposition für das Staufach befindet, wobei die Steuereinheit zur Begrenzung der elektrischen Leistung des bestromten Elektromagneten (106; 108) auf einen vorbestimmten und von der Bordspannung des Kraftfahrzeugs unabhängigen konstanten Leistungswert ausgebildet ist, wobei dieser Leistungswert so gewählt ist, dass im Zusammenspiel mit der Rückstellkraft der Feder der Bewegungsvorgang des Ankers so gesteuert wird, dass ein Aufschlagen des Ankers oder des Arretierelements aufgrund eines zu großen Schwunges auf das Gehäuse des Elektromagneten verhindert wird.

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