DE102011115600A1

DE102011115600A1 - Antriebseinheit für beweglich gelagerte Karosseriebauteile mit integrierter Fehlererkennung

Info

Publication number: DE102011115600A1
Application number: DE201110115600
Authority: DE
Inventors: Jim Kamara
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-04-11

Abstract

Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein beweglich an einer Fahrzeugkarosserie gelagertes Karosseriebauteil (12), mit einem elektrisch betätigbaren Antrieb (30) zum Bewegen des Bauteils (12) zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung, und mit einer Steuerung (36), die dazu ausgebildet ist, eine vom Antrieb (30) zur Bewegung des Bauteils (12) zu verrichtende Arbeit zu bestimmen, um bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwerts (42) zumindest ein Warnsignal (38) zu erzeugen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein beweglich an einer Kraftfahrzeugkarosserie gelagertes Karosseriebauteil. Das Karosseriebauteil, welches zum Beispiel als Heckklappe oder Türflügel ausgebildet sein kann, ist hierbei mit einem elektrisch betätigbaren Antrieb zum Bewegen des Bauteils zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung versehen.
Hintergrund
Elektromechanisch betätigbare Karosseriekomponenten, wie zum Beispiel elektrisch betätigbare Heckklappen oder Fahrzeugtüren, gelten als überaus praktisch und anwenderfreundlich. Gängige elektrisch betriebene Heckklappenanordnungen sehen zum Beispiel eine herkömmliche Gasdruckfeder als Energiespeicher sowie einen pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Hubzylinder vor, der etwa gekoppelt mit einer entsprechenden Pumpe, die Öffnungs- oder Schließbewegung der Heckklappe kontrollieren kann.
Eine typische Hydraulik-Antriebseinheit ist zum Beispiel in der DE 10 2007 023 413 B4 beschrieben. So ist dort eine Auswerteeinheit vorgesehen, die ein Fail-Safe-Verhalten gewährleisten kann. So kann zum Beispiel eine Bewegungsumkehr der Heckklappe eingeleitet werden, sobald über die Auswerteeinheit erkannt wird, dass sie an ein Hindernis stößt. Beschädigungen der Heckklappe können auf diese Art und Weise verringert werden.
Unabhängig von einer derartigen Kollisionsüberwachung oder -Erkennung kann jedoch bei derartigen Heckklappenanordnungen insbesondere im Langzeitbetrieb eines Kraftfahrzeugs die Situation eintreten, dass das Energiespeichervermögen der zusätzlich zum Antrieb zu verwendenden Gasdruckfeder aufgrund von unvermeidbaren Alterungsprozessen abnimmt. Es ist denkbar, dass sich eine geöffnete Heckklappe nach vollzogenem Öffnungsvorgang selbsttätig absenkt. Eine nur teilweise geöffnete oder sich selbsttätig absenkende, gar herunterfallende Heckklappe birgt jedoch ein nicht zu vernachlässigendes Verletzungs- und Gesundheitsrisiko für den Endanwender.
Gerade bei elektrisch betätigbaren Heckklappenanordnungen ist die Erkennung derart kritischer Konstellationen und Betriebszustände der Heckklappe von besonderer Bedeutung, da der Endanwender, anders als bei einer manuell zu öffnenden Heckklappe, im fortwährenden Gebrauch der elektrischen Heckklappe keinerlei Feedback über die Funktionstauglichkeit oder eine nachlassende Wirkung der Gasdruckfeder erhält.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinheit und ein entsprechendes Verfahren zur Bewegung eines beweglich gelagerten Karosseriebauteils zur Verfügung zu stellen, mittels derer kritische Betriebszustände, insbesondere ein drohender Ausfall einzelner Komponenten der Antriebseinheit bzw. des Karosseriebauteils mit möglichst einfachen und kostengünstig zu implementierenden Mitteln detektiert werden können. Es ist ferner Zielsetzung der Erfindung, die Sicherheit sowie die Benutzerfreundlichkeit des Kraftfahrzeug-Endanwenders zu erhöhen, ohne das Kraftfahrzeuggewicht bzw. die Herstellungskosten zu erhöhen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen
Diese Aufgabe wird mittels einer Antriebseinheit gemäß Patentanspruch 1, mit einem Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 9, einem Verfahren zum Bewegen eines beweglich gelagerten Karosseriebauteils nach Anspruch 10; schließlich mit einem Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 14 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche sind.
Die beanspruchte Lösung sieht eine Antriebseinheit für ein beweglich an einer Kraftfahrzeugkarosserie gelagertes Karosseriebauteil vor. Die Antriebseinheit weist zumindest einen elektrisch betätigbaren Antrieb zum Bewegen des Bauteils zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung auf. Ferner ist die Antriebseinheit mit einer Steuerung versehen, die dazu ausgebildet ist, eine vom Antrieb während der Bewegung des Bauteils verrichtete Arbeit zu ermitteln, zumindest anhand einer oder mehrer ermittelbarer Parameter abzuschätzen, um bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwerts zumindest ein Warnsignal zu erzeugen, welches Aufschluss darüber gibt, dass die Antriebseinheit z. B. eine unüblich hohe Arbeitsleistung zur Bewegung des Bauteils aufwenden muss.
Ist die zum Beispiel zum Öffnen eines als Heckklappe ausgebildeten Karosseriebauteils aufzubringende Arbeitsleistung größer als ein oberer Schwellwert, so ist dies ein Indiz dafür, dass eine die Öffnungsbewegung der Heckklappe unterstützende Gasdruckfeder hinsichtlich ihres Kraftspeichervermögens nachlässt. Mit Detektion der genannten Schwellwertüberschreitung können derart kritische Fälle, die im Extremfall zum selbsttätigen Absenken oder gar Herunterfallen der Heckklappe führen können, möglichst frühzeitig erkannt und dem Fahrzeuganwender angezeigt werden, sogar bevor das Energiespeichervermögen der Gasdruckfeder in einen derart kritischen Bereich abdriftet, in welchem z. B. eine in Öffnungsstellung überführte Heckklappe von der Feder nicht mehr in der Öffnungsstellung gehalten werden kann.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Karosseriebauteil insbesondere als schwenkbar gelagerte Heckklappe ausgebildet, die mittels einer Gasdruckfeder als passivem Kraft- oder Energiespeicher sowie mittels des elektrisch betätigbaren Antriebs in die Öffnungs- und/oder Schließstellung überführbar ist. Neben einer Anwendung für eine elektrisch betätigbare Heckklappe ist ferner denkbar, die Antriebseinheit auch analog für einen etwa elektrisch betätigbaren Flügel einer schwenkbar oder verschiebbar gelagerten Fahrzeugtür zu implementieren.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Antrieb mit zumindest einem hydraulisch und/oder pneumatisch betätigbaren Hubzylinder gekoppelt ist. Insoweit kann der Antrieb eine elektrische Pumpe aufweisen, die einen erforderlichen pneumatischen oder hydraulischen Druck, respektive Unterdruck aufbaut. Auch wäre in Abwandlung hiervon denkbar, die mechanische Kopplung zwischen elektrischem Antrieb und schwenkbar gelagertem Karosseriebauteil zum Beispiel mittels eines Zug- und/oder Druckgestänges, mittels Spindelantrieb und/oder Betätigungszug sowie mittels Ketten- oder Riementrieb auszubilden.
Nach einer Weiterbildung ist die mit dem Antrieb gekoppelte Steuerung zur Bestimmung der elektrischen Leistungsaufnahme des Antriebs, zur Bestimmung des Stromverbrauchs des Antriebs und/oder zur Bestimmung eines vom Antrieb erzeugbaren hydraulischen oder pneumatischen Drucks ausgebildet. Die elektrische Leistungsaufnahme, der Stromverbrauch, respektive der hiermit in Bezug stehende hydraulische oder pneumatische Druck des Antriebs ist ein direktes Indiz über den zum Öffnen, respektive Schließen des Karosseriebauteils erforderlichen Kraftaufwand.
Allein schon aufgrund unvermeidbarer Alterungsprozesse und/oder beeinflusst von Witterungs- und Temperatureinflüssen, kann die Kraft, respektive die Energiespeicherwirkung einer Gasdruckfeder nachlassen. Es ist insoweit zu erwarten, dass mit fortschreitender Lebensdauer des Kraftfahrzeugs der elektrische Antrieb eine kontinuierlich ansteigende Arbeitsleistung, etwa zum Öffnen einer Heckklappe verrichten muss.
Dementsprechend wird auch die Steuerung im normalen Betrieb der Antriebseinheit eine womöglich stetig ansteigende elektrische Leistungsaufnahme, einen zunehmenden Stromfluss bzw. einen zunehmend höher werdenden hydraulischen oder pneumatischen Druck ermitteln können.
Erreicht die vom Antrieb etwa zur Öffnung der Heckklappe aufzubringende Arbeit oder Kraft einen oberen Schwellwert, so wird dies in der Steuerung detektiert. Diese erzeugt ein dementsprechendes Warnsignal, bevorzugt auch einen entsprechenden Fehlercode, der in der Bordelektronik des Kraftfahrzeugs zu Servicezwecken hinterlegt werden kann. Der Fehler kann somit eindeutig identifiziert und etwa durch Austausch der Gasdruckfeder behoben werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass die Steuerung mit einer Positionserfassung gekoppelt ist, die zur Ermittlung einer Ist-Position des Bauteils in Bezug zur Karosserie ausgebildet ist. Anstelle der Ist-Positions-Ermittlung kann ferner vorgesehen werden, die Ausrichtung eines etwa schwenkbar an der Karosserie gelagerten Bauteils mittels eines oder mehrerer geeigneter Sensoren zu ermitteln. Die Ist-Position oder -Ausrichtung des Bauteils wird in vorteilhafter Weise zur Bestimmung einer Schwellwertüberschreitung herangezogen.
Bei dieser Ausgestaltung kann ein typischerweise nichtlineares Verhältnis von Arbeitsaufwand zu Öffnungsposition, etwa bei einer Heckklappenöffnung berücksichtigt werden. In typischen Anwendungsfällen variiert die zur Öffnung einer Heckklappe erforderliche Kraft mit der jeweils vorherrschenden Öffnungsposition oder Öffnungsstellung der. Heckklappe. Insoweit ist von Vorteil vorgesehen, die von der Steuerung zur Bewegung des Karosseriebauteils bestimmte und vom Antrieb aufzubringende Arbeit in Relation zu einer Schwellwertkurve zu setzen, die den Zusammenhang zwischen aufzubringender Arbeit und Verstellweg charakterisiert. Hierdurch kann einem sich über die Verstellbewegung des Karosseriebauteils verändernden Kraftaufwand Rechnung getragen werden.
Die Mittel zur Erfassung der Ist-Position oder Ist-Ausrichtung des beweglich gelagerten Bauteils können zumindest einen induktiv, elektrisch und/oder optisch implementierten Bewegungs- oder Positionssensor aufweisen. Mittels derartiger Sensoren ist zum Beispiel die jeweils vorherrschende Ist-Position eines mit dem Antrieb gekoppelten Hubzylinders und/oder einer Ist-Position des anzutreibenden Bauteils direkt ermittelbar. Muss zum Beispiel zu einer bestimmten Position einer Heckklappe eine ungewöhnlich hohe Kraft zum Öffnen der Heckklappe aufgewendet werden, kann dies ein klares Indiz für das Nachlassen der Gasdruckfederfunktion sein.
Anstelle oder ergänzend zu einer Positions- oder Lageermittlung des Hubzylinders bzw. des Bauteils selbst, kann auch eine Betätigungszeit bzw. das Zeitintervall berücksichtigt werden, welches durch die Zeitdifferenz zwischen Beginn und Ende einer Öffnungs- oder Schließbewegung definiert ist. Ein mit der Zeit größer werdendes Zeitintervall kann, ähnlich wie eine messbare elektrische Leistungsaufnahme des Antriebs, zur Bestimmung, zumindest aber zur Abschätzung der vom Antrieb zur Bewegung des Bauteils zu verrichtenden Arbeit herangezogen werden.
Schließlich ist nach einer weiteren Ausgestaltung die Steuerung ferner dazu ausgebildet, infolge der Ermittlung einer Schwellwertüberschreitung ein akustisches und/oder visuelles Warnsignal zu erzeugen. Auf diese Art und Weise kann der Endanwender bzw. ein Fahrzeuginsasse möglichst frühzeitig und rechtzeitig über einen möglicherweise bevorstehenden Systemausfall informiert werden.
In Weiterbildung hiervon kann ferner vorgesehen werden, dass die Steuerung ergänzend zur Erzeugung des Warnsignals weitgehend selbsttätig eine auf die Öffnungs- oder Schließbewegung des Karosseriebauteils einwirkende Maßnahme einleitet. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Steuerung die Öffnungsbewegung einer Heckklappe vorzeitig stoppt oder sogar eine der Öffnungsbewegung entgegengerichtete Schließbewegung initiiert, damit ein andernfalls drohendes selbsttätiges Herabsinken z. B. einer zumindest teilweise geöffneten Heckklappe auf jeden Fall verhindert werden kann.
Zur Unterscheidung, ob lediglich ein Warnsignal erzeugt, eine Öffnungsbewegung gestoppt und/oder eine Schließbewegung als entsprechende Gegenmaßnahme selbsttätig eingeleitet wird, kann der Betrag einer Abweichung der vom Antrieb aufgewendeten Arbeit vom vorgegebenen Soll-Wert respektive von der vorgegebenen Soll-Wert-Kurve Berücksichtigung finden. Auch können mehrere Schwellwerte oder Schwellwertkurven vorgesehen werden, deren jeweiliges Überschreiten unterschiedliche Reaktionen der Steuerung hervorrufen kann.
So kann zum Beispiel beim Überschreiten eines ersten Schwellwerts vorgesehen sein, lediglich ein Warnsignal auszugeben, ansonsten aber eine Öffnungs- oder Schließbewegung unverändert durchzuführen. Bei Überschreiten eines z. B. höherliegenden zweiten Schwellwerts kann vorgesehen werden, etwa eine Öffnungsbewegung anzuhalten oder die Bewegung des Bauteils in einer solchen Position zu unterbrechen, in welcher ein selbsttätiges Absenken etwa einer Heckklappe noch nicht zu befürchten ist.
Bei Überschreiten eines weiteren, etwa dritten Schwellwerts kann vorgesehen werden, dass die Steuerung weitgehend selbsttätig einen bewegungsumkehrenden Schließvorgang initiiert bzw. bei wiederholter Betätigung des elektrisch implementierten Antriebsmechanismus ein Öffnen von Vornherein unterbindet. Die Öffnungsfunktion der Heckklappe wird dann bis zur Durchführung einer erforderlichen Wartungs- oder Reparaturprozedur deaktiviert.
Nach einem weiteren Aspekt ist ferner ein Kraftfahrzeug vorgesehen, welches zumindest ein elektromechanisch betätigbares Karosseriebauteil, zum Beispiel in Form einer elektrisch betätigbaren Heckklappe und/oder einer elektrisch betätigbaren Kraftfahrzeugtür aufweist, wobei das Karosseriebauteil mit einer zuvor beschriebenen Antriebseinheit versehen, respektive gekoppelt ist.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, dass die Steuerung zur Erkennung einer Schwellwertüberschreitung sowie zur Einleitung entsprechender Maßnahmen in die ohnehin im Fahrzeug vorhandene Bordelektronik implementiert werden kann.
Die elektrische Leistungs- oder Stromaufnahme eines das Karosseriebauteil letztlich bewegenden Antriebs kann durch geeignete Programmierung der Bordelektronik ohne Weiteres bestimmt werden. Zudem können zum Teil bereits vorhandene Sensoren zur Bestimmung des Öffnungswegs oder der Öffnungsstellung des Karosseriebauteils Verwendung finden, sodass zur Implementierung des vorliegenden Ausfall-Sicherheits-Mechanismus keine, zumindest nur wenige Komponenten ergänzend implementiert werden müssen.
Nach einem weiteren Aspekt ist ferner ein Verfahren zur Erkennung einer Funktionsstörung eines an einer Fahrzeugkarosserie beweglich gelagerten Karosseriebauteils (12) vorgesehen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

– Ermitteln einer von einem Antrieb zur Bewegung des Bauteils zu verrichtenden Arbeit,
– Vergleichen der Arbeit mit zumindest einem vorgegebenen Schwellwert und
– Erzeugen eines Warnsignals infolge einer Schwellwertüberschreitung.

Dabei ist das Karosseriebauteil, etwa eine Heckklappe und/oder eine Kraftfahrzeugtür mittels eines elektrisch betätigbaren Antriebs zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung bewegbar. Mittels einer Steuerung wird ferner die zur Bewegung des Bauteils vom Antrieb verrichtete mechanische Arbeit bestimmt. Diese wird mit zumindest einem vorgegebenen Schwellwert verglichen, sodass bei einem Überschreiten des Schwellwerts zumindest ein Warnsignal erzeugt werden kann. Das Warnsignal kann etwa in Form eines elektrischen Signals von der Steuereinheit mittels eines Signalgebers, etwa akustisch und/oder optisch einem Anwender und/oder der Fahrzeugsteuerung zur Kenntnis gebracht werden.
Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass die vom Antrieb verrichtete Arbeit über die gesamte Dauer einer Öffnungs- und/oder Schließbewegung des Bauteils mit zumindest einer vorgegebenen, etwa empirisch ermittelten Schwellwertkurve verglichen wird. Die Schwellwertkurve kann beispielsweise durch einen Versuchsaufbau mit einer bestimmungsgemäß funktionierenden Antriebseinheit empirisch ermittelt werden.
Um nicht bereits bei variierenden Witterungs- oder Temperatureinflüssen eine Schwellwertüberschreitung auszulösen, kann die zum Beispiel in einem Look-up-Table zu hinterlegende Schwellwertkurve mit einem geeigneten Toleranzbereich versehen werden. Erfahrungsgemäß lässt nämlich zum Beispiel die von einer Gasdruckfeder bereitgestellte Energiespeicherwirkung bei einem geringen Temperaturniveau merklich nach. Auch ist denkbar, dass eine Heckklappe beim Öffnungsvorgang einer nicht zu vernachlässigenden Wind- oder Schneelast ausgesetzt sein kann, die eine dementsprechend hohe Arbeitsleistung des Antriebs erfordern können.
Schließlich kann die zum Bewegen des Karosseriebauteils aufzubringende Arbeit bzw. können die jene Arbeit charakterisierenden Parameter, wie zum Beispiel eine elektrische Leistungsaufnahme des Antriebs, über mehrere Öffnungs- und/oder Schließvorgänge in der Bordelektronik des Kraftfahrzeugs abgespeichert werden, um aus der Historie derartiger Arbeits-Wegdiagramme Rückschlüsse über eine etwaige Fehlfunktion der Antriebseinheit, respektive weiterer Komponenten des beweglichen Karosseriebauteils ziehen zu können.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen werden, die von der Steuerung bestimmbare und vom Antrieb zum Öffnen und/oder Schließen des Karosseriebauteils zu leistende Arbeit ferner mit zumindest einem unteren Schwellwert und/oder mit einer unteren Schwellwertkurve zu vergleichen. Unterschreitet die vom Antrieb aufzubringende Kraft einen derartigen unteren Schwellwert, so kann dies als Indiz für eine Fehlfunktion der Antriebseinheit gewertet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist ferner vorgesehen, dass die Steuerung mit Erkennung einer Schwellwertüber- oder -unterschreitung ein akustisches oder visuell wahrnehmbares Warnsignal erzeugt und/oder zumindest eine auf die Öffnungs- oder Schließbewegung des Bauteils einwirkende Maßnahme, wie etwa das Anhalten oder Unterbrechen einer Öffnungsbewegung oder sogar die Bewegungsumkehr des Bauteils, etwa einer Heckklappe einleitet.
Nach alledem ist ferner ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, welches zur Steuerung einer Antriebseinheit für ein beweglich an einer Fahrzeugkarosserie gelagertes Karosseriebauteil vorgesehen ist. Das Computerprogrammprodukt weist Programmmittel auf, mittels derer die von einem elektrisch betätigbaren Antrieb zum Bewegen des Bauteils zwischen einer Schließ- und Öffnungsstellung aufzuwendende oder zu verrichtende Arbeit bestimmt wird. Die zur Bewegung des Bauteils, etwa einer Heckklappe aufzubringende Arbeit, kann zum Beispiel durch Messung einer elektrischen Leistungsaufnahme des mit dem Bauteil gekoppelten Antriebs ermittelt oder zumindest hinreichend genau geschätzt werden.
Die Programmmittel sind ferner dazu ausgelegt, den ermittelten und die vom Antrieb zu verrichtende Arbeit charakterisierenden Parameter mit einem vorgegebenen Schwellwert zu vergleichen und bei Überschreiten des Schwellwerts zumindest ein Warnsignal zu erzeugen.
Ferner ist nach einem weiteren unabhängigen Aspekt eine Vorrichtung zur Erkennung einer Funktionsstörung eines an einer Fahrzeugkarosserie beweglich gelagerten Karosseriebauteils vorgesehen mit:

– Mitteln zur Ermittlung einer von einem Antrieb zur Bewegung des Bauteils zu verrichtenden Arbeit,
– Mitteln zum Vergleichen der Arbeit mit zumindest einem vorgegebenen Schwellwert, und
– mit Mitteln zur Erzeugung eines Warnsignals infolge einer Schwellwertüberschreitung.

Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen verdeutlicht. Hierbei zeigen:
1 eine perspektivische, teils explosionsartige Darstellung einer elektromechanischen Antriebseinheit für eine Kraftfahrzeugheckklappe,
2 ein schematisches Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen der zum Öffnen der Heckklappe aufzuwendenden Arbeit gegenüber einem Öffnungswinkel, -weg oder einer Öffnungszeit der Klappe darstellt und
3 ein Flussdiagramm, welches drei unterschiedliche Szenarien infolge der Detektion einer Schwellwertüberschreitung darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Die 1 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer an einer Kraftfahrzeugheckklappe implementierten Antriebseinheit 10, die in ähnlicher Art und Weise grundsätzlich auch zum Beispiel für einen Türöffnungs- und/oder Schließmechanismus implementierbar ist. Die in 1 in geschlossener Darstellung gezeigte Heckklappe 12 ist oben, im Bereich zweier, in Explosionsdarstellung gezeigter Scharniere 16 schwenkbar an der hier nicht näher dargestellten Karosserie 14 des Kraftfahrzeugs gelagert.
Die Heckklappe 12 weist einen eine Heckscheibe einfassenden Rahmen auf, der mit einem in 1 links dargestellten Rahmenteil über eine Gasdruckfeder 18 mit der Karosserie 14, etwa mit deren C- oder D-Säule verbunden ist. Die Gasdruckfeder 18 ist hierbei mit einem oberen Anlenkpunkt 20 im Bereich des Scharniers 16, folglich karosserieseitig angebunden, während sie mit einem unteren Anlenkpunkt 22 mit der schwenkbaren Heckklappe 12 verbunden ist.
In ähnlicher Art und Weise ist auf der anderen, hier der rechten Seite der Heckklappe 12 ein pneumatisch bzw. hydraulisch betätigbarer Hubkolben 24 vorgesehen. Auch dieser ist mit einem oberen Anlenkpunkt 26 an der Karosserie 14 und mit einem unteren Anlenkpunkt 28 mit der schwenkbar gelagerten Heckklappe 12 verbunden. Ferner ist der Hubkolben 24 über einen Hydraulik- oder Pneumatikschlauch 32 mit einem Antrieb 30 gekoppelt, der typischerweise als elektrisch betätigbare Hydraulik- oder Pneumatikpumpe ausgebildet ist.
Mittels des Antriebs 30 kann ein den Öffnungsvorgang der Heckklappe 12 initiierender Druck auf den Hubkolben 24 aufgebracht werden. Auch kann durch Veränderung des Druckniveaus ein elektrisch gesteuertes Schließen der Heckklappe 12 eingeleitet werden.
Die zusätzlich an der Heckklappe 12 vorzusehende Gasdruckfeder 18 steht einen Kraft- bzw. Energiespeicher zur Verfügung, mittels welchem die vom Antrieb 30 aufzubringende Kraft, etwa für das Öffnen der Klappe 12 auf einem vergleichsweise niedrigem Niveau gehalten werden kann.
In 1 ist ferner eine Steuerung 36 abstrakt angedeutet, die einerseits mit dem Antrieb 30, andererseits auch mit einem Positionssensor 34 in Wirkverbindung steht. Die Steuerung 36 ist insbesondere dazu ausgelegt, die vom Antrieb 30 etwa zur Bewegung der Heckklappe 12 aufzubringende Arbeit über die Dauer eines Öffnungs- oder Schließvorgangs aufzuzeichnen und die dementsprechend gemessenen Parameter, etwa in Form einer elektrischen Leistungsaufnahme oder des vom Antrieb erzeugten hydraulischen oder pneumatischen Drucks mit vorgegebenen und in der Steuerung 36 hinterlegten Schwellwerten oder Schwellwertkurven zu vergleichen.
Übersteigt die vom Antrieb 30 aufzubringende Arbeit einen vorgegebenen Schwellwert, so erzeugt die Steuerung 36 ein dementsprechendes Warnsignal 38, welches zum Beispiel in der Armaturentafel des Kraftfahrzeugs visuell wiedergegeben werden kann.
Die Steuerung 36 ist ferner mit einem Positionssensor 34 gekoppelt, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel unmittelbar am Hubkolben 24 vorgesehen ist. Mittels des etwa induktiv oder elektrisch implementierten Positionssensors 34 kann zum Beispiel die Auszugsbewegung des Kolbens 24 und somit auch die Ist-Position der Klappe ermittelt und in Bezug mit einer Arbeitsleistung des Antriebs 30 gesetzt werden.
Das Diagramm 40 gemäß 2 zeigt zwei Schwellwertkurven 42, 44, nämlich eine obere Schwellwertkurve 42 und eine untere Schwellwertkurve 44, die die vom Antrieb 30 aufzubringende Arbeit gegenüber einem Öffnungswinkel der Heckklappe 12 darstellen. In der Darstellung gemäß 2 sind die die vom Antrieb 30 zu leistende Arbeit charakterisierenden Messgrößen vertikal und der Öffnungswinkel bzw. die Ist-Position oder Ist-Ausrichtung der Klappe 12 horizontal aufgetragen. Die obere Schwellwertkurve 42 ist bevorzugt derart gewählt und ermittelt, dass jegliche unterhalb der Kurve 42 liegenden Systemparameter ein nach wie vor sicheres Öffnen und Schließen der Klappe 12 gewährleisten.
Liegen die in der Steuerung 36 zusammenlaufenden Messwerte jedoch oberhalb der Schwellwertkurve 42, wird zumindest ein Warnsignal 38 erzeugt. Selbiges kann auch für das Unterschreiten der unteren Schwellwertkurve 44 zutreffen. Liegt zum Beispiel die elektrische Leistungsaufnahme des Antriebs unterhalb des unteren Schwellwerts, ist anzunehmen, dass die Antriebseinheit eine zu behebende Fehlfunktion aufweist.
Der vertikale Abstand von unterer und oberer Schwellwertkurve 44, 42 ist bevorzugt derart gewählt, dass eine funktionstaugliche Antriebseinheit 10 selbst bei unterschiedlichsten Witterungs- und Temperaturbedingungen ausschließlich solche Messwerte und Parameter liefert, die innerhalb des von den beiden Schwellwertkurven 42, 44 eingegrenzten Bereichs Liegen.
Als Kenngrößen für ein Diagramm 40 gemäß 2 können unterschiedliche Systemparameter Verwendung finden. In Vertikalrichtung kann zum Beispiel sowohl die elektrische Leistungsaufnahme als auch der Stromverbrauch des Antriebs, schließlich sogar der vom Antrieb erzeugte hydraulische oder pneumatische Druck aufgetragen werden. In Horizontalrichtung kann neben dem Öffnungswinkel auch die Auszugsbewegung eines Hubkolbens 24 oder sogar die Betätigungsdauer, mithin das Zeitintervall zwischen dem Beginn und dem Ende einer Öffnungs- oder Schließbewegung einer Heckklappe 12 aufgetragen werden.
Es ist ferner denkbar, dass die Steuerung 36 nicht nur eine einzige, sondern mehrere, gestaffelt und jeweils mit einem bestimmten Offset zueinander versehene obere Schwellwertkurven 42 berücksichtigt, die der Einfachheit halber in 2 nicht explizit dargestellt sind. Auf diese Art und Weise kann das Maß einer ermittelten Abweichung von einer oder mehrerer Schwellwertkurven 42, 44 dazu verwendet werden, die jeweils entsprechende Maßnahme oder Gegenmaßnahme für die aktuelle oder zukünftige Betätigung der Heckklappe 12 einzuleiten.
Mögliche Steuermechanismen sind im Flussdiagramm gemäß 3 gezeigt. Beginnend mit einem Schritt 100, bei welchem eine Öffnungsbewegung der Heckklappe 12 initiiert wird, detektiert das System im Schritt 102 die Überschreitung des oberen Schwellwertes 42. Hierbei wird ferner das Maß der Abweichung der gemessenen Parameter vom erlaubten Maximalwert ermittelt, sodass in Abhängigkeit von der gemessenen Abweichung unterschiedliche Schritte 104, 110, 118 eingeleitet werden können.
Im Schritt 104 wird die Öffnungsbewegung der Heckklappe 12 fortgesetzt, da das ermittelte Maß der Schwellwertüberschreitung vergleichsweise gering ist. Insbesondere wenn in einem nachfolgenden Schritt 106 eine Unterschreitung des zuvor überschrittenen Schwellwerts detektiert wird, kann die Öffnungsbewegung bis zum Ende ausgeführt werden und im Schritt 108 enden.
Der obere Zweig der Schritte 104, 106, 108 charakterisiert somit zum Beispiel eine nur kurzzeitige Überschreitung des vorgegebenen Schwellwerts 42. Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn die Heckklappe 12 an ein Hindernis stößt und ein weiterer, hier nicht näher zu erläuternder Fail-Safe-Mechanismus in Gang gesetzt wird.
Ist die im Schritt 102 ermittelte Schwellwertüberschreitung jedoch weitaus größer oder hält diese für weitaus längere Zeit an, so wird im nachfolgenden Schritt 110 die Öffnungsbewegung der Heckklappe 12 zumindest unterbrochen. Anschließend bzw. zeitgleich hierzu wird im Schritt 112 ein Alarmsignal, etwa in Form eines Alarmtons erzeugt, welches den Anwender über die Fehlfunktion der Klappe unmittelbar in Kenntnis setzt. Zudem wird im Schritt 114 das Auslösen des Alarms bzw. die Öffnungsunterbrechung in der Bordelektronik abgespeichert, sodass bei einer später stattfindenden Fahrzeugwartung der aufgetretene Fehler durch Auslesen der Bordelektronik sofort identifiziert werden kann.
Je nachdem, ob und inwieweit das Maß der gemessenen Schwellwertüberschreitung bereits für das Aufrechterhalten einer Öffnungsposition der Klappe 12 ausreichend ist oder nicht, kann in der Sequenz der Schritte 110, 112, 114, 116 die Heckklappe 12 entweder nur bereichsweise oder noch vollständig geöffnet werden. Der im Schritt 112 erzeugte Alarmton sowie der im Schritt 114 registrierte Funktionsausfall signalisieren dem Anwender jedoch, dringend eine Servicewerkstatt zur Behebung des Problems aufzusuchen.
In einem dritten Szenario, welches durch die Abfolge der Schritte 118, 120, 122 sowie 124 gekennzeichnet ist, liegt eine massive Überschreitung des oberen Schwellwertes 42 vor. In einem solchen Fall ist die Gasdruckfeder 18 z. B. derart funktionseingeschränkt, dass ein sicheres Öffnen und Schließen der Heckklappe 12 nicht mehr gewährleistet ist. Ferner könnte eine Überlastung des Antriebs 30 zu befürchten sein, da er durch Ausfall der Gasdruckfeder 18 zum Öffnen der Heckklappe 12 eine derart hohe Leistung aufbringen muss, für die er nicht ausgelegt ist.
So sind auch hier im Schritt 118 zumindest ein Unterbrechen der Öffnungsbewegung und ein Anhalten der Heckklappe vorgesehen. Im darauffolgenden Schritt 120 wird jedoch sofort von der Steuerung 36 eine Umkehrbewegung für die Heckklappe in Begleitung der Erzeugung eines Alarmsignals 38 initiiert. Zudem wird im Schritt 122, ähnlich wie bereits im Schritt 114, ein Funktionsfehler in der Bordelektronik abgespeichert und es wird ein auf die Fehlfunktion hinweisendes Warnsignal ausgegeben. Im Schritt 124 endet der Schließvorgang der Heckklappe 12.
Hierbei kann ferner vorgesehen werden, dass eine in der Bordelektronik im Schritt 122 hinterlegte Funktionsstörung ein wiederholtes Betätigen bzw. Aktivieren des Antriebs zum Öffnen der Heckklappe 12 von Vornherein unterbindet. Auf diese Art und Weise kann zumindest das elektrische Öffnen der Heckklappe 12 zum Schutze der Endanwender als auch zum Schutz der Systemkomponenten 30, 24 der Antriebseinheit 10 wirksam verhindert werden.
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Patentansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Antriebseinheit
12: Heckklappe
14: Karosserie
16: Gelenk
18: Gasdruckfeder
20: Anlenkpunkt
22: Anlenkpunkt
24: Hubkolben
26: Anlenkpunkt
28: Anlenkpunkt
30: Antrieb
32: Hydraulikleitung
34: Sensor
36: Steuerung
38: Warnsignal
40: Diagramm
42: Obere Schwellwertkurve
44: Untere Schwellwertkurve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007023413 B4 [0003]

Claims

Antriebseinheit für ein beweglich an einer Fahrzeugkarosserie (14) gelagertes Karosseriebauteil (12), mit einem elektrisch betätigbaren Antrieb (30) zum Bewegen des Bauteils (12) zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung, und mit einer Steuerung (36), die dazu ausgebildet ist, eine vom Antrieb (30) zur Bewegung des Bauteils (12) zu verrichtende Arbeit zu bestimmen, um bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwerts (42) zumindest ein Warnsignal (38) zu erzeugen.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei das Karosseriebauteil (12) als schwenkbar gelagerte Heckklappe ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antrieb (30) mit zumindest einem hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Hubzylinder (24) gekoppelt ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (36) zur Bestimmung der elektrischen Leistungsaufnahme des Antriebs (30), des Stromverbrauchs des Antriebs (30) und/oder zur Bestimmung eines vom Antrieb (30) erzeugbaren hydraulischen oder pneumatischen Drucks ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (36) mit einer Positionserfassung (34) gekoppelt ist, welche zur Ermittlung einer Ist-Position oder Ausrichtung des Bauteils (12) in Bezug zur Karosserie (14) ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 5, wobei die Positionserfassung zumindest einen induktiv, elektrisch und/oder optisch implementierten Bewegungs- oder Positionssensor (34) aufweist, mittels welchem die Ist-Position des Hubzylinders (24) und/oder des Bauteils (12) ermittelbar ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, infolge der Ermittlung einer Schwellwertüberschreitung ein akustisches und/oder visuelles Warnsignal (38) zu erzeugen.
Antriebseinheit nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, infolge der Ermittlung einer Schwellwertüberschreitung zumindest eine auf die Öffnungs- oder Schließbewegung des Bauteils (12) einwirkende Maßnahme einzuleiten.
Kraftfahrzeug mit zumindest einem elektromechanisch betätigbaren Karosseriebauteil (12) und mit einer Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Erkennung einer Funktionsstörung einer an einer Fahrzeugkarosserie (14) beweglich gelagerten Karosseriebauteils (12), mit den Schritten: – Ermitteln einer von einem Antrieb (30) zur Bewegung des Bauteils (12) zu verrichtenden Arbeit, – Vergleichen der Arbeit mit zumindest einem vorgegebenen Schwellwert (42), – Erzeugen eines Warnsignals infolge einer Schwellwertüberschreitung.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die vom Antrieb (30) verrichtete Arbeit über die gesamte Dauer einer Öffnungs- und/oder Schließbewegung des Bauteils (12) mit zumindest einer vorgegebenen Schwellwertkurve (42, 44) verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, wobei die von der Steuerung (36) bestimmbare und vom Antrieb (30) zu leistende Arbeit ferner mit zumindest einem unteren Schwellwert und/oder mit einer unteren Schwellwertkurve (44) verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, wobei die Steuerung (36) mit Erkennung einer Schwellwertüber- oder -unterschreitung ein akustisches oder visuelles Warnsignal (38) erzeugt und/oder zumindest eine auf die Öffnungs- oder Schließbewegung des Bauteils (12) einwirkende Maßnahme einleitet.
Computerprogrammprodukt zur Steuerung einer Antriebseinheit für ein beweglich an einer Fahrzeugkarosserie (14) gelagertes Karosseriebauteil (12), mit: – Programmmitteln, die zur Bestimmung einer von einem elektrisch betätigbaren Antrieb (30) zur Bewegung des Bauteils (12) zu verrichtenden Arbeit ausgebildet sind, – Programmmitteln zum Vergleichen der ermittelten Arbeit mit zumindest einem vorgegeben Schwellwert und mit – Programmmitteln, die infolge einer Schwellwertüberschreitung zur Erzeugung zumindest eines Warnsignals (38) ausgebildet sind.