DE102010053278A1 - Drive arrangement e.g. spindle drive for functional element of motor vehicle, has brushless direct current motors having control electronics that are connected to control unit of motor vehicle, so that control electronics are coupled - Google Patents
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- B60J7/0573—Driving or actuating arrangements e.g. manually operated levers or knobs power driven arrangements, e.g. electrical
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zur motorischen Betätigung eines sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Funktionselements eines Kraftfahrzeuges.The invention relates to a drive arrangement for the motor actuation of a functional element of a motor vehicle extending in the vehicle transverse direction.
Bei angetriebenen Funktionselementen eines Kraftfahrzeuges, die sich in Fahrzeugquerrichtung erstrecken, handelt es sich beispielsweise um ein Hubdach, ein Cabriolet-Verdeck, eine Heckklappe oder auch um einen Heckspoiler. Insbesondere Hubdächer und Cabriolet-Verdecke werden bisher mittels beidseits einer Fahrzeuglängsmittelebene angeordneter Hydraulikzylinder betätigt, die jeweils als einfach- oder doppeltwirkender Zylinder ausgebildet sein können. Mittels der Zylinder können große lineare Verstellungen mit einem hohen Kraftniveau realisiert werden. Die Hydrauliksysteme, denen die Hydraulikzylinder zugeordnet sind, erfordern Pumpen und Ventilblöcke. Solche Bauelemente beanspruchen Bauraum und erhöhen auch das Gesamtgewicht des Systems. Die Pumpen müssen vom Hydrauliksystem des Weiteren zur Vermeidung störender Betriebsgeräusche aufwändig akustisch isoliert sein. Zur Verhinderung ungleichförmiger Bewegungen des zu verstellenden Funktionselements ist es zudem erforderlich, die beiden Hydraulikzylinder zu synchronisieren, was wiederum einen hohen technischen Aufwand erforderlich macht. Auch besteht bei einem Hydrauliksystem das Problem, dass es bei längerem Verharren des angetriebenen Funktionselements in einer Position im Laufe der Zeit Druck verliert und die Zylinder einer in das Gesamtsystem eingetragenen Kraft nachgeben und das Bestreben haben, ihre Kolbenstellung zu verändern, wodurch es zu einem ungewollten Verstellen des Funktionselements kommt. Ferner ist die maximale von den Hydraulikzylindern ausgeübte Kraft durch den von der Pumpe gelieferten Hydraulikdruck bestimmt. Das angetriebene System muss so ausgelegt sein, dass es den von den Hydraulikzylindern ausgeübten maximalen Kräften standhalten kann, was zu einer schweren Gesamtkonstruktion führen kann.In powered functional elements of a motor vehicle, which extend in the vehicle transverse direction, it is for example a lifting roof, a convertible top, a tailgate or a rear spoiler. In particular, lifting roofs and convertible tops have hitherto been actuated by hydraulic cylinders arranged on both sides of a vehicle longitudinal center plane, which cylinders can each be designed as single-acting or double-acting cylinders. By means of the cylinder large linear adjustments can be realized with a high level of force. The hydraulic systems associated with the hydraulic cylinders require pumps and valve blocks. Such components take up space and also increase the overall weight of the system. The pumps must also be acoustically isolated from the hydraulic system to avoid disturbing operating noise. To prevent non-uniform movements of the functional element to be adjusted, it is also necessary to synchronize the two hydraulic cylinders, which in turn makes a high technical effort required. Also, in a hydraulic system, there is a problem that, with prolonged staying of the driven functional element in one position, it loses pressure over time and the cylinders give way to a force introduced into the whole system and tend to change their piston position, making it undesirable Adjustment of the functional element comes. Further, the maximum force exerted by the hydraulic cylinders is determined by the hydraulic pressure delivered by the pump. The powered system must be designed to withstand the maximum forces exerted by the hydraulic cylinders, resulting in a heavy overall design.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung zur motorischen Betätigung eines sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Funktionselements eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, die die Beseitigung der vorstehend genannten Probleme ermöglicht.The invention has for its object to provide a drive arrangement for the motor actuation of extending in the vehicle transverse direction functional element of a motor vehicle, which allows the elimination of the above problems.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by the drive assembly with the features of claim 1.
Die Erfindung hat mithin eine Antriebsanordnung zur motorischen Betätigung eines sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Funktionselements eines Kraftfahrzeuges zum Gegenstand, die bezogen auf eine Fahrzeuglängsmittelebene beidseits jeweils mindestens einen Spindelantrieb umfasst, der einen bürstenlosen Gleichstrommotor umfasst, welcher eine Spindel antreibt, auf der eine Spindelmutter sitzt, die über eine Lenkeranordnung mit dem Funktionselement verbunden ist.The invention therefore relates to a drive arrangement for the motorized actuation of a functional element of a motor vehicle extending in the vehicle transverse direction which, on both sides, comprises at least one spindle drive, which comprises a brushless DC motor, which drives a spindle on which a spindle nut is seated is connected via a link arrangement with the functional element.
Bei der Antriebsanordnung nach der Erfindung wird gegenüber den einleitend beschriebenen Hydrauliksystemen anstelle der Hydraulikzylinder jeweils ein bürstenloser Gleichstrommotor eingesetzt, der eine Spindel antreibt. Diese Anordnung aus bürstenlosem Gleichstrommotor und Spindel hat einen Bauraumbedarf, der vergleichbar ist mit demjenigen des Hydraulikzylinders mit entsprechenden Kolbenstangen. Jedoch kann auf Bauelemente, wie Hydraulikpumpen, Hydraulikventile, Hydraulikleitungen und dergleichen verzichtet werden, wodurch sich gegenüber einem Hydrauliksystem beträchtliche Gewichtsvorteile und Bauraumvorteile ergeben.In the drive arrangement according to the invention, in contrast to the hydraulic systems described in the introduction, a brushless DC motor is used instead of the hydraulic cylinders, which drives a spindle. This arrangement of brushless DC motor and spindle has a space requirement that is comparable to that of the hydraulic cylinder with corresponding piston rods. However, components such as hydraulic pumps, hydraulic valves, hydraulic lines and the like can be dispensed with, resulting in significant weight advantages and space advantages over a hydraulic system.
Bei der Antriebsanordnung nach der Erfindung wird die Antriebskraft, die von den bürstenlosen Gleichstrommotoren erstreckt wird, über die Spindelmuttern in das Funktionselement bzw. dessen Antriebskinematik eingeleitet. Die Spindelmuttern dienen also als Kraftabgang des Antriebssystems nach der Erfindung.In the drive arrangement according to the invention, the driving force which is extended by the brushless DC motors is introduced via the spindle nuts into the functional element or its drive kinematics. The spindle nuts thus serve as a power output of the drive system according to the invention.
Ein bürstenloser Gleichstrommotor kann anders als ein Bürstenmotor hinreichend hohe Drehmomente erzeugen, so dass das Kraftniveau der Antriebsanordnung nach der Erfindung auch schwere Funktionselemente, wie ein Cabriolet-Verdeck, bewegen kann.A brushless DC motor, unlike a brush motor, can generate sufficiently high torques so that the force level of the drive assembly of the invention can also move heavy functional elements, such as a convertible top.
Das erreichbare Kraftniveau ist also vergleichbar mit bei Kraftfahrzeugen verwendeten Hydrauliksystemen.The achievable force level is therefore comparable to hydraulic systems used in motor vehicles.
Durch den Wegfall einer Hydraulikpumpe ist das Geräuschniveau der Antriebsanordnung nach der Erfindung auch beträchtlich niedriger als dasjenige eines Hydraulikantriebs.By eliminating a hydraulic pump, the noise level of the drive assembly according to the invention is also considerably lower than that of a hydraulic drive.
Des Weiteren ergibt sich durch den Spindelantrieb der Antriebsanordnung nach der Erfindung der Vorteil, dass das betreffende angetriebene Funktionselement ohne weitere Maßnahmen in einer angefahrenen Position gehalten werden kann, da ein Spindelantrieb per se selbsthemmend ist.Furthermore, results from the spindle drive of the drive assembly according to the invention, the advantage that the relevant driven functional element can be kept in a stowed position without further action, since a spindle drive per se is self-locking.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Antriebsanordnung nach der Erfindung umfassen die bürstenlosen Gleichstrommotoren jeweils eine Steuerelektronik, die mit einer Steuereinheit des Kraftfahrzeuges verbunden ist, und sind die Steuerelektroniken der beiden bürstenlosen Gleichstrommotoren miteinander gekoppelt. Mit der Steuereinheit, die mit einem im Cockpitbereich angeordneten Schalter verbunden sein kann, ist beispielsweise eine Aktivierung oder Deaktivierung der bürstenlosen Gleichstrommotoren und gegebenenfalls auch die Steuerung der Drehzahl der Gleichstrommotoren möglich. Durch die Kopplung der Steuerelektroniken der beiden bürstenlosen Gleichstrommotoren können diese beiden nach einem sogenannten Master-Slave-Prinzip in abhängiger Weise arbeiten. Insbesondere ist dadurch auch ein synchroner Betrieb der beiden bürstenlosen Gleichstrommotoren möglich. Dadurch kann wiederum auf aufwändige mechanische Synchronisationsmaßnahmen wie bei Hydrauliksystemen mit zwei oder mehr Zylindern verzichtet werden.In a specific embodiment of the drive arrangement according to the invention, the brushless DC motors each comprise an electronic control unit, which is connected to a control unit of the motor vehicle, and the control electronics of the two brushless DC motors are coupled together. With the control unit, with a switch arranged in the cockpit area can be connected, for example, an activation or deactivation of the brushless DC motors and possibly also the control of the speed of the DC motors is possible. By coupling the control electronics of the two brushless DC motors, these two can work in a dependent manner according to a so-called master-slave principle. In particular, thereby a synchronous operation of the two brushless DC motors is possible. As a result, complex mechanical synchronization measures such as hydraulic systems with two or more cylinders can be dispensed with.
Der Einsatz von bürstenlosen Gleichstrommotoren, die elektronisch miteinander gekoppelt sind, ermöglicht es auch, das angetriebene Funktionselement gegebenenfalls in Leichtbauweise auszubilden, da stets Kräfte von beiden Gleichstrommotoren eingetragen werden und dadurch die antriebsseitig induzierten Spannungen gering gehalten werden können.The use of brushless DC motors, which are electronically coupled together, also makes it possible to design the driven functional element optionally in lightweight construction, as forces are always registered by two DC motors and thereby the voltages induced on the drive side can be kept low.
Mit der Antriebsanordnung nach der Erfindung ist es des Weiteren möglich, durch eine optionale Drehmomentbegrenzungsfunktionalität der Steuerelektroniken der bürstenlosen Gleichstrommotoren eine Nothaltfunktion und/oder eine Anschlagfunktion zu integrieren, die im Falle eines Blockierens des Funktionselements aktiviert wird bzw. die das System stoppt, sobald das Funktionselement einen Endanschlag erreicht hat.With the drive arrangement according to the invention, it is also possible to integrate an emergency stop function and / or a stop function by an optional torque limiting functionality of the control electronics of the brushless DC motors, which is activated in case of blocking of the functional element or the system stops as soon as the functional element has reached an end stop.
Des Weiteren ist es möglich, in die bürstenlosen Gleichstrommotoren eine Positionserkennung zu integrieren, die die Lage der Spindelmuttern auf der jeweils zugeordneten Spindel und damit diejenige des Funktionselements erkennt. Eine solche Positionserkennung ist beispielsweise durch einen Hall-Sensor realisiert, der in den betreffenden bürstenlosen Gleichstrommotor integriert werden kann.Furthermore, it is possible to integrate into the brushless DC motors a position detection, which detects the position of the spindle nuts on the respectively associated spindle and thus that of the functional element. Such a position detection is realized for example by a Hall sensor, which can be integrated into the relevant brushless DC motor.
Um besonders hohe Antriebskräfte in die Spindeln eintragen zu können, kann zwischen den bürstenlosen Gleichstrommotoren und der jeweiligen Spindel jeweils ein Untersetzungsgetriebe angeordnet sein.In order to enter particularly high driving forces in the spindles, a reduction gear can be arranged between the brushless DC motors and the respective spindle.
Eine besonders bauraumfreundliche Ausbildung ergibt sich, wenn die bürstenlosen Gleichstrommotoren jeweils eine Antriebswelle aufweisen, deren Achse mit der Achse der jeweils zugeordneten Spindel zusammenfällt, und sich somit eine lineare Anordnung ergibt.A particularly space-friendly design results when the brushless DC motors each have a drive shaft whose axis coincides with the axis of the respectively associated spindle, and thus results in a linear arrangement.
Die Antriebsanordnung nach der Erfindung kann insbesondere zum Antrieb eines Hubdaches, eines Cabriolet-Verdecks, einer Heckklappe oder auch eines verstellbaren Heckspoilers eines Kraftfahrzeuges dienen und an eine entsprechende Kinematik angebunden sein. In dem Fall, dass das Funktionselement ein Cabriolet-Verdeck ist, sind die Spindelmuttern vorzugsweise über die jeweilige Lenkeranordnung mit einem Verdeckgestänge verbunden, mittels dessen das Verdeck verstellt werden kann. Beispielsweise bei einem Hubdach kann die Antriebsanordnung vier oder mehr Spindelantriebe aufweisen.The drive assembly according to the invention can be used in particular for driving a lifting roof, a convertible top, a tailgate or even an adjustable rear spoiler of a motor vehicle and be connected to a corresponding kinematics. In the event that the functional element is a convertible top, the spindle nuts are preferably connected via the respective link assembly with a top linkage, by means of which the hood can be adjusted. For example, in a lifting roof, the drive assembly may have four or more spindle drives.
Denkbar ist es auch, die Steuerelektroniken der bürstenlosen Gleichstrommotoren so auszulegen, dass ein Sanftanlauf und/oder ein Sanftstopp beim Verfahren des Funktionselements realisiert ist. Die Verstellgeschwindigkeit des Funktionselements bzw. die Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors nimmt also beim Start des Verstellvorgangs stetig zu, wohingegen sie gegen Ende der Verstellbewegung vom Maximum stetig auf null abfällt.It is also conceivable to design the control electronics of the brushless DC motors in such a way that a soft start and / or a soft stop is realized during the movement of the functional element. The adjustment speed of the functional element or the rotational speed of the brushless DC motor thus increases steadily at the start of the adjustment process, whereas it drops steadily from zero to zero at the end of the adjustment movement.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject matter of the invention are the description, the drawings and the claims removed.
Ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsanordnung nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of a drive assembly according to the invention is shown schematically simplified in the drawing and will be explained in more detail in the following description.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Antriebsanordnung für ein Cabriolet-Verdeck mit zwei Spindelantrieben.The sole figure of the drawing shows a drive arrangement for a convertible top with two spindle drives.
In der Figur ist eine Antriebsanordnung
An ihren den bürstenlosen Gleichstrommotoren
Auf den Spindeln
Die bürstenlosen Gleichstrommotoren
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Antriebsanordnungdrive arrangement
- 12A, B12A, B
- Spindelantriebspindle drive
- 14A, B14A, B
- GleichstrommotorDC motor
- 16A, B16A, B
- Spindelspindle
- 18A, B18A, B
- UntersetzungsgetriebeReduction gear
- 20A, B20A, B
- Radiallagerradial bearings
- 22A, B22A, B
- Spindelmutterspindle nut
- 24A, B24A, B
- Lenkeranordnunglink arrangement
- 26A, B26A, B
- Steuerelektronikcontrol electronics
- 27A, B27A, B
- Steuerleitungcontrol line
- 2828
- Steuereinheitcontrol unit
- 3030
- Leitungmanagement
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010053278 DE102010053278A1 (en) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | Drive arrangement e.g. spindle drive for functional element of motor vehicle, has brushless direct current motors having control electronics that are connected to control unit of motor vehicle, so that control electronics are coupled |
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Publications (1)
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DE102010053278A1 true DE102010053278A1 (en) | 2012-06-06 |
Family
ID=46082789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201010053278 Withdrawn DE102010053278A1 (en) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | Drive arrangement e.g. spindle drive for functional element of motor vehicle, has brushless direct current motors having control electronics that are connected to control unit of motor vehicle, so that control electronics are coupled |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102010053278A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014103216A1 (en) | 2014-03-11 | 2015-09-17 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Drive device for the motorized actuation of a functional element of a motor vehicle |
DE102014019378A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Weidemann GmbH | Lowerable driver's protection roof with safety device |
-
2010
- 2010-12-02 DE DE201010053278 patent/DE102010053278A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9784360B2 (en) | 2014-03-11 | 2017-10-10 | Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft | Drive device for the motorized actuation of a functional element of a motor vehicle |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130702 |