DE102015113517A1

DE102015113517A1 - Method for controlling a motorized damper drive and damper drive for adjusting a fluid flow

Info

Publication number: DE102015113517A1
Application number: DE102015113517.5A
Authority: DE
Inventors: Mario Ruoff
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2035-08-18
Also published as: DE102015113517B4

Abstract

Die Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zur Steuerung eines motorischen Klappenantriebs zur Einstellung eines Fluidstroms, wobei der Klappenantrieb einen Elektromotor und ein Getriebe aufweist, die mit einer Klappe betrieblich gekoppelt werden, umfassend: Ansteuern des Elektromotors, um die Klappe abhängig von einen Stellsignal auf eine Zielposition einzustellen, und nach Erreichen der Zielposition: Erfassen, ob eine externe Kraft auf die Klappe einwirkt, und wenn eine externe Kraft erfasst wird, Ansteuern des Elektromotors mit einem Haltestrom, und wenn keine externe Kraft erfasst wird, Deaktivieren einer Ansteuerung des Elektromotors mit einem Haltestrom.The invention is directed to a method of controlling a motorized damper drive to adjust a fluid flow, the damper drive having an electric motor and a transmission operably coupled to a damper, comprising: driving the electric motor to apply the damper to a valve in response to a control signal Set target position, and after reaching the target position: detecting whether an external force acts on the flap, and when an external force is detected, driving the electric motor with a holding current, and when no external force is detected, disabling a drive of the electric motor with a holding current.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines motorischen Klappenantriebs und einen Klappenantrieb zur Einstellung eines Fluidstroms, insbesondere eines Luftstroms. Der Klappenantrieb kann beispielsweise den Kühlergrill eines Kraftfahrzeugs, auch als Kühlerjalousie bezeichnet, ansteuern, um eine oder mehrere Klappen oder Lamellen zu öffnen und zu schließen und dadurch die Luftzufuhr in den Motorraum zu steuern. Ein motorischer Klappenantrieb ist z. B. aus der DE 10 2011 106 504 A1 bekannt.The invention relates to a method for controlling a motorized damper drive and a damper drive for adjusting a fluid flow, in particular an air flow. For example, the damper drive may drive the radiator grille of a motor vehicle, also referred to as a radiator shutter, to open and close one or more doors or louvers to control the supply of air to the engine compartment. A motorized damper drive is z. B. from the DE 10 2011 106 504 A1 known.

Wie in diesem Dokument beschrieben, erfolgt die Verstellung der Klappen durch einen Elektromotor, der über das Fahrzeug-Bordnetz mit einer Betriebsspannung versorgt wird. Bei geringem Kühlbedarf des Motors können die Klappen vollständig geschlossen und damit die Luftzufuhr in den Motorraum unterbunden werden. Die Luft strömt dann vollständig über die Motorhaube und unter das Fahrzeug, so dass sich auch der Luftwiderstand des Fahrzeugs verringert. Dies ist im Hinblick auf einen günstigen Treibstoffverbrauch des Fahrzeugs vorteilhaft.As described in this document, the adjustment of the flaps by an electric motor, which is supplied via the vehicle electrical system with an operating voltage. With low cooling requirement of the engine, the flaps can be completely closed and thus the air supply into the engine compartment can be prevented. The air then flows completely over the bonnet and under the vehicle, so that also reduces the air resistance of the vehicle. This is advantageous in terms of a favorable fuel consumption of the vehicle.

Bei hohen Betriebstemperaturen und beim Abstellen des Fahrzeugs sollten die Klappen geöffnet werden, damit der Motorraum belüftet wird und der Fahrzeug-Motor abkühlen kann. Abhängig von der Betriebstemperatur des Motors, der Außentemperatur und der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges können Zwischenstellungen der Kühlerjalousie, zwischen der vollständig geschlossenen und der vollständig geöffneten Position, zweckmäßig sein.At high operating temperatures and when the vehicle is parked, the doors should be opened to allow the engine compartment to ventilate and allow the vehicle engine to cool. Depending on the operating temperature of the engine, the outside temperature and the driving speed of the motor vehicle intermediate positions of the radiator shutter between the fully closed and the fully open position may be appropriate.

Der Klappenantrieb kann einen Elektromotor, beispielsweise einen bürstenlosen Gleichstrommotor, und ein Getriebe aufweisen, das den Motor mit den Klappen der Kühlerjalousie koppelt. Zur Ansteuerung des Elektromotors kann ein Steuermodul vorgesehen sein, das abhängig von einer gewünschten Klappenstellung der Kühlerjalousie Stellsignale an den Elektromotor ausgibt, um die Klappen der Kühlerjalousie zu verstellen und in vorgegebene Positionen zu bringen. In einer Positionsregelung kann die Klappenstellung erfasst werden, beispielsweise durch einen Positionssensor an einer Klappe oder durch Tracking der bisherigen Stellvorgänge. Abhängig von der erfassten Klappenstellung und einer Positionieranfrage kann der Elektromotor angesteuert werden, um die Klappen über das Getriebe zu verstellen. Damit die Klappen der Kühlerjalousie während der Fahrt aufgrund des Fahrtwinddrucks oder auch durch Einwirkung anderer externer Kräfte ihre Position nicht verlieren, wird üblicherweise nach Erreichen der Zielposition ein Haltestrom an den Elektromotor angelegt, um ein Haltemoment zu erzeugen, das den externen Kräften entgegenwirkt. Das Haltemoment wird erzeugt, indem nur ein Teil der Motorphasen, z. B. nur zwei Phasen konstant bestromt werden, so dass der Rotor gegenüber dem Stator drehfest gehalten wird. Üblicherweise liegt solch ein Haltemoment in der Größenordnung des für die jeweilige Anwendung des Klappenstellers spezifizierten maximalen Verstellmomentes, das in allen Betriebszuständen zur Verfügung gestellt werden kann. Dabei wird das an einer Abtriebswelle des Getriebes anliegende Drehmoment betrachtet.The damper actuator may include an electric motor, such as a DC brushless motor, and a transmission that couples the motor to the radiator shutter flaps. To control the electric motor, a control module may be provided which outputs depending on a desired flap position of the radiator shutter actuating signals to the electric motor to adjust the flaps of the radiator shutter and bring in predetermined positions. In a position control, the flap position can be detected, for example, by a position sensor on a flap or by tracking the previous positioning operations. Depending on the detected flap position and a positioning request, the electric motor can be controlled to adjust the flaps over the transmission. So that the flaps of the radiator shutter do not lose their position while driving due to the wind pressure or by the action of other external forces, usually after reaching the target position a holding current is applied to the electric motor to generate a holding torque which counteracts the external forces. The holding torque is generated by only a part of the motor phases, eg. B. only two phases are constantly energized, so that the rotor is held against rotation relative to the stator. Usually, such a holding torque is of the order of magnitude of the maximum adjustment torque specified for the particular application of the flap actuator, which can be made available in all operating states. In this case, the voltage applied to an output shaft of the transmission torque is considered.

Zur Erzeugung des Haltemomentes muss somit permanent ein Haltestrom aufgewandt werden, selbst wenn keine Last an den Klappen oder Lamellen der Kühlerjalousie anliegt und keine Stellvorgänge des Klappenstellers erforderlich sind. Dies führt zu einem hohen Stromverbrauch. Insbesondere bei Anwendung im Automobilbereich besteht ein ständiger Bedarf, die Energieaufnahme der Verbraucher soweit wie möglich zu reduzieren.To generate the holding torque thus permanently a holding current must be expended, even if no load is applied to the flaps or fins of the radiator shutter and no adjusting operations of the flap actuator are required. This leads to a high power consumption. Especially when used in the automotive sector, there is a constant need to reduce the energy consumption of consumers as much as possible.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines motorischen Klappenantriebs und einen Klappenantrieb zur Einstellung eines Fluidstroms anzugeben, die über alle Betriebszustände hinweg eine möglichst geringe Energieaufnahme haben.It is an object of the invention to provide a method for controlling a motorized damper drive and a damper drive for adjusting a fluid flow which have the lowest possible energy absorption over all operating states.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 und 2, sowie durch einen Klappenantrieb gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method according to claims 1 and 2, and by a damper drive according to claim 13. Embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Steuerung eines motorischen Klappenantriebs zur Einstellung eines Fluidstroms vor, wobei der Klappenantrieb einen Elektromotor und ein Getriebe aufweist, die mit einer Klappe oder Lamelle betrieblich gekoppelt werden. Die Klappe oder Lamelle kann Teil einer Kühlerjalousie eines Kraftfahrzeugs sein. In anderen Anwendungen kann der Klappenantrieb beispielsweise zum Regeln eines Gas- oder Flüssigkeitsstroms durch ein Rohr oder durch ein Leitungssystem verwendet werden.The invention provides a method for controlling a motorized damper drive to adjust a fluid flow, wherein the damper drive comprises an electric motor and a transmission operably coupled to a damper or fin. The flap or louver may be part of a radiator shutter of a motor vehicle. In other applications, for example, the damper drive may be used to control a flow of gas or liquid through a pipe or through a conduit system.

Grundsätzlich wird der Elektromotor angesteuert, um die Klappe abhängig von einen Stellsignal auf eine Zielposition einzustellen. Wenn die Zielposition erreicht ist, wird erfindungsgemäß erfasst, ob eine externe Kraft auf die Klappe einwirkt. Wird eine externe Kraft erfasst, dann wird der Elektromotor mit einem Haltestrom angesteuert; andernfalls wird die Ansteuerung des Elektromotors mit dem Haltestrom deaktiviert, der Motor wird z. B. stromlos geschaltet.In principle, the electric motor is actuated in order to set the flap to a target position as a function of an actuating signal. When the target position is reached, it is detected according to the invention whether an external force acts on the flap. If an external force is detected, then the electric motor is activated with a holding current; Otherwise, the control of the electric motor is disabled with the holding current, the engine is z. B. switched off.

In einer alternativen Variante der Erfindung wir dann, wenn die Zielposition erreicht ist, erfindungsgemäß erfasst, ob eine Bewegung der Klappe auftritt. Wird eine Bewegung der Klappe erfasst, dann wird auch in dieser Variante der Elektromotor mit Haltestrom angesteuert; andernfalls wird die Ansteuerung des Elektromotors mit dem Haltestrom deaktiviert.In an alternative variant of the invention, when the target position has been reached, it is detected according to the invention whether a movement of the flap occurs. If a movement of the flap is detected, then also in this variant of the electric motor activated with holding current; otherwise the control of the electric motor is deactivated with the holding current.

Erfindungsgemäß werden somit ein Haltestrom und ein zugehöriges Haltemoment nur dann erzeugt, wenn es tatsächlich erforderlich ist.According to the invention, a holding current and an associated holding torque are thus generated only when it is actually required.

In einer bevorzugten Ausgestaltung werden der Haltestrom und somit das Haltemoment des Elektromotors ferner nur dann vorgesehen, wenn die externe Kraft einen bestimmten Schwellwert überschreitet, der notwendig ist, um eine Bewegung der Klappen gegen den dem Widerstand des Getriebes und des Elektromotors zu bewirken. Die externe Kraft wird z. B. dadurch erfasst, dass eine Bewegung der Klappe detektiert wird, ohne dass ein zugehöriges Stellsignal vorliegt. Wenn eine solche Bewegung erfasst wird, wird der Haltestrom an den Elektromotor angelegt und somit das Haltemoment erzeugt.In a preferred embodiment, the holding current and thus the holding torque of the electric motor are further provided only when the external force exceeds a certain threshold, which is necessary to cause movement of the flaps against the resistance of the transmission and the electric motor. The external force is z. B. characterized in that a movement of the flap is detected without an associated control signal is present. When such a movement is detected, the holding current is applied to the electric motor, thus generating the holding torque.

In einer Ausgestaltung kann der Haltestrom dann an den Elektromotor angelegt werden, wenn eine Zielposition erreicht ist. Anschließend wird überprüft, ob eine Bewegung der Klappe auftritt bzw. ob auf die Klappe eine externe Kraft einwirkt, die jedenfalls ohne den Haltestrom eine Bewegung der Klappe verursachen würde. Wenn dies nicht der Fall ist, kann der Haltestrom deaktiviert werden.In one embodiment, the holding current can then be applied to the electric motor when a target position is reached. Subsequently, it is checked whether a movement of the flap occurs or acts on the flap, an external force that would cause a movement of the flap without the holding current anyway. If this is not the case, the holding current can be deactivated.

Vorzugsweise ist das Haltemoment größer als 0,5 Nm und liegt beispielsweise im Bereich von 0,5 Nm bis 20 Nm, wobei es besonders vorteilhaft sein kann, wenn das Haltemoment im Bereich von 0,8 Nm bis 5 Nm liegt. Somit wird ein großes Haltemoment zum Verhindern einer Verstellung der Klappen, ohne dass ein Stellsignal vorliegt, bereitgestellt. Beispielsweise kann der in solch einem Klappensteller verbaute Elektromotor eine Motorkonstante k_e im Bereich von k_e = 5·10^–4 Nm bis k_e = 50·10^–4 Nm aufweisen. Eine Getriebeuntersetzung eines zugeordneten Getriebes kann dann beispielsweise im Bereich von 1/400 bis 1/2000 liegen. Je nach Wirkungsgrad des Elektromotors ist es somit vorteilhaft, wenn der in den Phasenwicklungen des Elektromotors anliegende Haltestrom im Bereich von 40 mA bis 2 A liegt, wobei es sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, wenn der Haltestrom im Bereich von 60 mA bis 750 mA liegt. Vorzugsweise wird der Haltestrom so eingestellt, dass er kleiner als der zum Verstellen der Klappe aufgebrachte Strom ist. Dadurch kann es erreicht werden, dass einerseits eine genügend große Kraft zum Verstellen der Klappe aufgebracht wird und andererseits möglichst wenig Energie beim Halten der Klappe verbraucht wird.Preferably, the holding torque is greater than 0.5 Nm and is for example in the range of 0.5 Nm to 20 Nm, and it may be particularly advantageous if the holding torque is in the range of 0.8 Nm to 5 Nm. Thus, a large holding torque is provided for preventing an adjustment of the flaps without the presence of an actuating signal. For example, the electric motor installed in such a flapper actuator may have an engine constant k _e in the range of k _e = 5 × 10 ^-4 Nm to k _e = 50 × 10 ^-4 Nm. A gear ratio of an associated gear can then be in the range of 1/400 to 1/2000, for example. Depending on the efficiency of the electric motor, it is thus advantageous if the holding current applied in the phase windings of the electric motor is in the range of 40 mA to 2 A, whereby it has proved to be particularly advantageous if the holding current is in the range of 60 mA to 750 mA , Preferably, the holding current is adjusted so that it is smaller than the current applied to the adjustment of the flap. As a result, it can be achieved that, on the one hand, a sufficiently large force is applied for adjusting the flap and, on the other hand, as little energy as possible is consumed when holding the flap.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird bei Erreichen der Zielposition zunächst kein Haltestrom an den Elektromotor angelegt, und es wird überwacht, ob eine Bewegung der Klappe auftritt. Wenn eine Bewegung der Klappe erfasst wird, ohne dass ein zugehöriges Stellsignal vorliegt, wird durch Anlegen des Haltestroms an den Elektromotor ein Haltemoment erzeugt, um die (weitere) Bewegung zu verhindern.In another embodiment of the invention, when the target position is reached, no holding current is initially applied to the electric motor, and it is monitored whether a movement of the flap occurs. When a movement of the flap is detected without an associated actuating signal, a holding torque is generated by applying the holding current to the electric motor to prevent the (further) movement.

Das Einsetzen einer Bewegung der Klappe bzw. das Auftreten einer auf die Klappe wirkenden externen Kraft kann im Verhältnis zur Stellgeschwindigkeit des Klappenantriebs sehr schnell erkannt werden. Und der Haltestrom zum Erzeugen des Haltemoments kann in Reaktion hierauf nahezu ohne Verzögerung angelegt werden, so dass keine nennenswerte Bewegung der Klappe aufgetreten ist, bevor das Haltemoment wirksam wird. Die Zeitdauer von der Erfassung der Bewegung bis zum Anstellen des Haltestroms liegt dabei im Bereich von unter einer bis zu wenigen Millisekunden. Beispielsweise liegt die Zeitdauer im Bereich von 1 ms bis 10 ms. Es kann davon ausgegangen werden, dass das Bewegungsausmaß im Hinblick auf die üblichen mechanischen Toleranzen beispielsweise der Klappen oder Lamellen einer Kühlerjalousie eines Kraftfahrzeugs vernachlässigbar ist. Lediglich zur Festlegung eines minimalen Verstellwinkels, ab dem eine Bewegung der Klappen oder Lamellen registriert wird, kann es nötig sein, die mechanischen Toleranzen der Kühlerjalousie zu berücksichtigen. Beispielsweise liegt solch ein minimaler Verstellwinkel Δα_m im Bereich von Δα_m = 0,5° bis Δα_m = 3°.The onset of movement of the flap or the occurrence of an external force acting on the flap can be detected very quickly in relation to the actuating speed of the flap drive. And the holding current for generating the holding torque can be applied in response to this almost without delay, so that no appreciable movement of the flap has occurred before the holding torque is effective. The period of time from detection of the movement to stopping the holding current is in the range of less than one to a few milliseconds. For example, the time duration is in the range of 1 ms to 10 ms. It can be assumed that the amount of movement is negligible with respect to the usual mechanical tolerances, for example, the flaps or slats of a radiator shutter of a motor vehicle. Only to establish a minimum adjustment angle, from which a movement of the flaps or fins is registered, it may be necessary to take into account the mechanical tolerances of the radiator shutter. For example, such a minimum displacement angle Δα _{m is} in the range of Δα _m = 0.5 ° to Δα _m = 3 °.

Eine Bewegung der Klappe bzw. eine auf die Klappe wirkende externe Kraft kann auf verschiedene Art und Weise detektiert werden. Beispielsweise kann eine Verstellung der Klappe durch einen Positionssensor an der Klappe selbst erfasst werden. Auch ist es möglich, eine Bewegung der Abtriebswelle des Getriebes oder eine Bewegung der Welle des Elektromotors zu erfassen, beispielsweise ebenfalls mit Hilfe von Positionssensoren, wie einem Inkrementalgeber. Es ist auch möglich, die Drehung eines Rotors des Elektromotors zu erfassen, indem zugeordnete Positions- oder Rotationssensoren verwendet werden. Diese können beispielsweise durch Hall-Elemente gebildet werden. Des Weiteren ist es möglich, den Phasenstrom des Elektromotors und/oder eine in dem Elektromotor induzierte Spannung zu überwachen und daraus die an dem Motor anliegende Last zu ermitteln, die sich aufgrund der externen Kraft ergibt. Diese Erfassungsmethoden und -mittel können auch kombiniert werden.A movement of the flap or an external force acting on the flap can be detected in various ways. For example, an adjustment of the flap can be detected by a position sensor on the flap itself. It is also possible to detect a movement of the output shaft of the transmission or a movement of the shaft of the electric motor, for example also with the aid of position sensors, such as an incremental encoder. It is also possible to detect the rotation of a rotor of the electric motor by using associated position or rotation sensors. These can be formed for example by Hall elements. Furthermore, it is possible to monitor the phase current of the electric motor and / or a voltage induced in the electric motor and to determine therefrom the load applied to the motor resulting from the external force. These collection methods and means can also be combined.

Die Erfindung sieht auch ein Klappenantrieb zur Einstellung eines Fluidstroms vor, der einen Elektromotor und ein Getriebe aufweist, die mit einer Klappe betrieblich koppelbar sind. Die Klappe ist beispielsweise Teil einer Kühlerjalousie eines Kraftfahrzeugs. Der Klappenantrieb umfasst ein Steuermodul zur Ansteuerung des Elektromotors, um die Klappe abhängig von einem Stellsignal auf eine Zielposition einzustellen. Das Steuermodul ist ferner dazu eingerichtet, nach Erreichen der Zielposition zu erfassen, ob eine externe Kraft auf die Klappe einwirkt. Es ist weiterhin dazu eingerichtet, dann, wenn eine externe Kraft erfasst wird, den Elektromotor mit einem Haltestrom anzusteuern, und dann, wenn keine externe Kraft erfasst wird, eine Ansteuerung des Elektromotors mit einem Haltestrom zu deaktivieren. Grundsätzlich ist das Steuermodul dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.The invention also provides a damper drive for adjusting a fluid flow having an electric motor and a transmission operatively coupled with a flap. The flap is for example part of a radiator shutter of a motor vehicle. The damper drive comprises a control module for controlling the electric motor, the flap depending on a control signal to a target position adjust. The control module is further configured to detect, after reaching the target position, whether an external force acts on the flap. It is further arranged to, when an external force is detected, to drive the electric motor with a holding current, and then, when no external force is detected, to disable a drive of the electric motor with a holding current. Basically, the control module is adapted to carry out the method described above.

In einer Ausführung der Erfindung ist das Getriebe selbsthemmend. Durch die Selbsthemmung des Getriebes kann der Klappenantrieb bis zu einem gewissen Grad externen Kräften, die auf die Klappe einwirken, entgegenwirken und eine entsprechende Bewegung der Klappe verhindern, ohne dass ein Haltestrom aufgebracht wird. Die Selbsthemmung des Getriebes bewirkt ein Haltemoment im Bereich von 0,3 Nm bis 4 Nm. Für das Beispiel der Kühlerjalousie eines Kraftfahrzeugs kann dies bedeuten, dass die Selbsthemmung des Getriebes verhindert, dass sich die Kühlerjalousie aufgrund des Fahrtwinds bei Geschwindigkeiten von 50 km/h oder niedriger verstellt, selbst wenn kein Haltestrom an den Elektromotor angelegt wird. Bei höheren Geschwindigkeiten oder Auftreten anderer größerer externer Kräfte kann die Selbsthemmung des Getriebes aber überwunden werden, so dass die Erzeugung eines Haltemoments durch den Elektromotor geboten ist, um die Position der Klappen der Kühlerjalousie beizubehalten. Neben typischen selbsthemmenden Getriebeanordnungen, die beispielsweise Schneckenräder umfassen, kann der erfindungsgemäße Klappensteller in einer anderen Ausführung der Erfindung auch mit einem nur begrenzt selbsthemmenden Getriebe ausgestattet sein. Bei einem Getriebe, das im herkömmlichen Sinne nicht selbsthemmend ist, kann insofern eine begrenzte Selbsthemmung vorhanden sein, dass ein bestimmtes Lastmoment nötig ist, um über die Übersetzung des Getriebes im Rückwärtsbetrieb die antriebsseitige Reibung zu überwinden. Beispielsweise kann das Getriebe durch ein reines Zahnradgetriebe realisiert sein, insbesondere durch ein Untersetzungsgetriebe das aus mehreren Stirnrädern, beziehungsweise Doppelstirnrädern, gebildet ist. Zum Bereitstellen eines hohen Drehmomentes am Abtrieb kann beispielsweise eine Getriebeuntersetzung im Bereich von 1/300 bis 1/2000 vorgesehen sein. Das Getriebe kann dabei mehrere Getriebestufen, beispielsweise zwei bis fünf Getriebestufen, umfassen. Zum Bereitstellen eines vergleichsweise großen Drehmoments am Abtrieb kann eine Ausgestaltung des Getriebes als Zahnradgetriebe vorteilhaft sein, wodurch ein hoher Wirkungsgrad des Getriebes erreicht werden kann.In one embodiment of the invention, the transmission is self-locking. By the self-locking of the transmission of the valve drive can counteract to a certain extent external forces acting on the flap, and prevent a corresponding movement of the flap, without a holding current is applied. The self-locking of the gearbox causes a holding torque in the range of 0.3 Nm to 4 Nm. For the example of the radiator shutter of a motor vehicle, this may mean that the self-locking of the transmission prevents the radiator shutter due to the airstream at speeds of 50 km / h or lower, even if no holding current is applied to the electric motor. At higher speeds or other larger external forces, however, the self-locking of the transmission can be overcome, so that the generation of a holding torque by the electric motor is required to maintain the position of the flaps of the radiator shutter. In addition to typical self-locking gear assemblies comprising, for example, worm wheels, the flap plate according to the invention may be equipped in another embodiment of the invention with a limited self-locking gear. In a transmission that is not self-locking in the conventional sense, so far a limited self-locking may be present, that a certain load torque is necessary to overcome the drive-side friction on the ratio of the transmission in reverse operation. For example, the transmission can be realized by a pure gear transmission, in particular by a reduction gear which is formed of a plurality of spur gears, or double spur gears. To provide a high torque at the output, for example, a gear reduction in the range of 1/300 to 1/2000 may be provided. The transmission can in this case comprise a plurality of gear stages, for example two to five gear stages. To provide a comparatively large torque at the output, an embodiment of the transmission may be advantageous as a gear transmission, whereby a high efficiency of the transmission can be achieved.

Zur Erfassung der externen Kraft an der Klappe können in dem Klappenantrieb eine oder mehrere der folgenden Komponenten vorgesehen sein: ein Positionssensor zum Erfassen einer Verstellung der Klappe an der Klappe; ein Positionssensor zum Erfassen einer Bewegung an einem Abtriebsrad oder einer Antriebswelle des Getriebes; ein Positionssensor zum Erfassen einer Bewegung einer Welle des Elektromotors; ein Positionssensor zum Erfassen einer Drehung des Rotors des Elektromotors; Mittel zum Erfassen eines Phasenstroms in dem Elektromotor; und Mittel zum Erfassen einer in dem Elektromotor induzierten Spannung. Im Sinne der Erfindung müssen dabei die Größe und die Richtung der Kraft nicht erfasst werden. Wenn kein Stellsignal vorlegt, kann eine aus der Kraft resultierende Bewegung der Klappe erfasst werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Detektion nur dann erfolgt, wenn der Elektromotor nicht mit einem Haltestrom angesteuert wird. In anderen Varianten des Verfahrens kann die Kraft aber ebenso dann erfasst werden, wenn der Elektromotor mit einem Haltestrom angesteuert wird. In manchen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es auch vorgesehen sein, dass der Betrag der externen Kraft an der Klappe erfasst wird. Dies kann beispielsweise über einen an der Klappe angeordneten Kraftsensor, Drehmomentsensor oder Strömungssensor erfolgen. In solchen Varianten des Verfahrens kann bestimmt werden, ob die externe Kraft zu einer Bewegung der Klappe führen würde, wenn kein Haltestrom anliegt. Desweiteren hat diese Variante den Vorteil, dass der Haltestrom so eingestellt werden kann, dass er ein Haltemoment erzeugt, welches ein Drehmoment, das durch eine auf die Klappe wirkende externe Kraft erzeugt wird, gerade ausgleicht. Dabei kann auch eine Toleranz vorgesehen sein, so dass das Haltemoment entsprechend größer als das durch die externe Kraft erzeugte Drehmoment ist.For detecting the external force on the flap, one or more of the following components may be provided in the damper drive: a position sensor for detecting an adjustment of the damper on the damper; a position sensor for detecting a movement on a driven gear or a drive shaft of the transmission; a position sensor for detecting a movement of a shaft of the electric motor; a position sensor for detecting a rotation of the rotor of the electric motor; Means for detecting a phase current in the electric motor; and means for detecting a voltage induced in the electric motor. For the purposes of the invention, the size and the direction of the force need not be detected. If no control signal is present, a force resulting from the movement of the flap can be detected. It can be provided that the detection takes place only when the electric motor is not driven with a holding current. In other variants of the method, however, the force can also be detected when the electric motor is controlled with a holding current. In some developments of the method according to the invention, it can also be provided that the amount of external force on the flap is detected. This can be done for example via an arranged on the flap force sensor, torque sensor or flow sensor. In such variants of the method can be determined whether the external force would lead to a movement of the flap when no holding current is applied. Furthermore, this variant has the advantage that the holding current can be adjusted so that it generates a holding torque, which just balances a torque which is generated by an external force acting on the flap. In this case, a tolerance may be provided, so that the holding torque is correspondingly greater than the torque generated by the external force.

Neben der Anwendung zum Verstellen der Klappen einer Kühlerjalousie kann der Klappenantrieb beispielsweise zum Regeln eines Gas- oder Flüssigkeitsstroms durch ein Rohr oder durch ein Rohrsystem verwendet werden.In addition to the application for adjusting the flaps of a radiator shutter, the damper drive can be used, for example, to control a flow of gas or liquid through a pipe or through a pipe system.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the drawings.

1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Klappenantriebs gemäß einem Beispiel; 1 shows a schematic block diagram of a damper drive according to an example;

2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Klappenantriebs gemäß einem weiteren Beispiel; 2 shows a schematic block diagram of a damper drive according to another example;

3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Klappenantriebs gemäß noch einem weiteren Beispiel; 3 shows a schematic block diagram of a damper drive according to yet another example;

4A/4B zeigen ein Beispiel einer Ausgestaltung eines Klappenantriebs mit einem Elektromotor und einem Getriebe in Schnittdarstellung und in Draufsicht; 4A / 4B show an example of an embodiment of a damper drive with an electric motor and a transmission in a sectional view and in plan view;

5 zeigt eine weitere Ansicht des Klappenantriebs der 4 in Verbindung mit einer Kühlerjalousie; 5 shows a further view of the damper drive of 4 in conjunction with a radiator shutter;

6 zeigt ein Detail der Kühlerjalousie der 5, wobei die Betrachtungsebene durch die Linie A-A in 5 gebildet wird; 6 shows a detail of the radiator shutter of the 5 , where the viewing plane is indicated by the line AA in FIG 5 is formed;

7 zeigt eine schematische Darstellung eines möglichen Stromverlaufs in dem Elektromotor des Klappenantriebs gemäß einem Beispiel; und 7 shows a schematic representation of a possible current waveform in the electric motor of the damper drive according to an example; and

8 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zur Steuerung des motorischen Klappenantriebs. 8th shows an example of a flowchart of a method for controlling the motorized damper drive.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand des Beispiels eines Klappenantriebs für eine Kühlerjalousie eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die Kühlerjalousie umfasst mehrere Klappen oder Lamellen, die durch den Klappenantrieb verschwenkt werden können. Die Kühlerjalousie ist schematisch bei 10 dargestellt. Der Klappenantrieb 20, auch als Aktuator bezeichnet, umfasst eine Ansteuerelektronik 22, auch als Steuermodul bezeichnet, einen Elektromotor 24 und ein Getriebe 26. Der Motor 24 ist beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor. Das Getriebe 26 kann ein mehrstufiges Übersetzungsgetriebe sein, das als ein Zahnradgetriebe, Schneckengetriebe, Planetengetriebe etc. aufgebaut sein kann, um einen Getriebestrang zwischen der Motorwelle und einer Kupplung 28 zur Kühlerjalousie 10 zu bilden. Ein Beispiel für einen Klappenantrieb mit Elektromotor und Getriebe, der bei der Erfindung eingesetzt werden kann, ist in der DE 10 2014 107 900 offenbart und mit Bezug auf die 4A und 4B näher beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausgestaltung des Klappenantriebs beschränkt.The invention is described below with reference to the example of a damper drive for a radiator shutter of a motor vehicle. The radiator shutter comprises a plurality of flaps or louvers, which can be pivoted by the damper drive. The radiator shutter is shown schematically 10 shown. The damper drive 20 , also referred to as an actuator, includes a control electronics 22 Also referred to as a control module, an electric motor 24 and a gearbox 26 , The motor 24 is, for example, a brushless DC motor. The gear 26 may be a multi-stage transmission gear, which may be constructed as a gear transmission, worm gear, planetary gear, etc., to a gear train between the motor shaft and a clutch 28 to the radiator shutter 10 to build. An example of a damper drive with electric motor and transmission, which can be used in the invention, is in the DE 10 2014 107 900 disclosed and with reference to the 4A and 4B described in more detail. The invention is not limited to the described embodiment of the damper drive.

In der Ausgestaltung der 1 wird über eine Rückkopplungsleitung 30 ein Betriebssignal M des Elektromotors 24 an das Steuermodul 24 zurückgeführt. Dieses Betriebssignal M kann z. B. dem Motorstrom oder einer in dem Elektromotor induzierten Gegen-elektromotorischen Kraft (englisch: Back electromotive force, BEMF), entsprechen und kann dazu genutzt werden, eine von außen auf die Kühlerjalousie einwirkende Kraft und somit ein auf den Elektromotor 24 wirkendes Bremsmoment zu erfassen. Als BEMF wird die durch Drehung des Rotormagneten induzierte Spannung in den Phasenwicklungen des Stators bezeichnet. Üblicherweise wird die BEMF in einer zum Zeitpunkt der Messung unbestromten Phase gemessen. Insbesondere die Nulldurchgänge der BEMF sind zur Detektion einer Drehung, Drehgeschwindigkeit und/oder einer Drehrichtung des Elektromotors geeignet und können beispielsweise mittels eines über der Induktivität der Phasenwicklung angeordneten Komparators registriert werden.In the embodiment of 1 is via a feedback line 30 an operating signal M of the electric motor 24 to the control module 24 recycled. This operating signal M can z. B. the motor current or induced in the electric motor counter-electromotive force (English: Back electromotive force, BEMF), and can be used to a force acting from the outside on the radiator shutter and thus a force on the electric motor 24 to detect acting braking torque. BEMF is the voltage induced in the phase windings of the stator by rotation of the rotor magnet. Usually, the BEMF is measured in a current-depleted phase at the time of measurement. In particular, the zero crossings of the BEMF are suitable for detecting a rotation, rotational speed and / or a direction of rotation of the electric motor and can be registered, for example, by means of a comparator arranged above the inductance of the phase winding.

Das Steuermodul wird ferner über zwei Versorgungsleitungen mit einer Betriebsspannung Vbat, z. B. mit der Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs und mit Masse GND verbunden. Das Steuermodul 22 ist auch mit einer Kommunikations- oder Steuerleitung 32 gekoppelt, über die es z. B. mit einem Bussystem eines Kraftfahrzeugs kommunizieren kann. Das Bussystem kann insbesondere durch einen LIN-Bus oder einen CAN-Bus gegeben sein.The control module is further connected via two supply lines with an operating voltage Vbat, z. B. connected to the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle and to ground GND. The control module 22 is also with a communication or control line 32 coupled, about it z. B. can communicate with a bus system of a motor vehicle. The bus system can be given in particular by a LIN bus or a CAN bus.

Ebenso kann die Kommunikation anstelle über ein Bussystems mittels einer anderen Schnittstelle erfolgen, insbesondere mittels einer Pulsweitenmodulations-Schnittstelle (PWM-Schnittstelle).Likewise, the communication can take place via a bus system by means of another interface, in particular by means of a pulse width modulation interface (PWM interface).

Das Getriebe 10 kann selbsthemmend sein, so dass es sich nur über die Antriebswelle des Elektromotors, aber nicht rückwärts über die Abtriebswelle antreiben lässt. Diese Selbsthemmung kann aber bei Stößen gegen das Getriebe oder Vibration aufgehoben werden. Das Getriebe kann auch so ausgelegt sein, dass es nur einer begrenzten Selbsthemmung unterliegt, wobei es bis zu einem bestimmten Lastmoment eine Bewegung an der Abtriebswelle hemmt und bei Überschreiten eines maximalen Lastmoments ein Rückwärtsbetrieb von der Abtriebsseite her zulässt. Solch ein maximales Lastmoment eines Elektromotors mit einem nachgeschalteten Zahnradgetriebe in einem Klappensteller liegt beispielsweise im Bereich von 0,3 Nm bis 3 Nm, insbesondere im Bereich von 0,4 Nm bis 0,7 Nm. Neben reinen Zahnradgetriebeanordnungen können der Elektromotor und das nachgeschaltete Getriebe aber auch andere Arten von Getrieberädern, insbesondere auch Schneckenräder umfassen. Durch das Verwenden von Schneckenrädern kann leicht eine große Selbsthemmung erreicht werden, wodurch das maximale Lastmoment auf bis zu 4 Nm ansteigenThe gear 10 can be self-locking, so that it can be driven only via the drive shaft of the electric motor, but not backwards on the output shaft. However, this self-locking can be canceled in shocks against the transmission or vibration. The transmission can also be designed so that it is subject to limited self-locking, where it inhibits movement up to a certain load torque on the output shaft and allows a backward operation from the output side when a maximum load torque is exceeded. Such a maximum load torque of an electric motor with a downstream gear transmission in a damper actuator is, for example, in the range of 0.3 Nm to 3 Nm, in particular in the range of 0.4 Nm to 0.7 Nm. In addition to pure gear transmission arrangements, however, the electric motor and the downstream transmission may also include other types of gear wheels, in particular also worm gears. By using worm wheels, a large self-locking can easily be achieved, which increases the maximum load torque up to 4 Nm

2 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Klappenantriebs 20 in Verbindung mit einer Kühlerjalousie 10, wobei dieselben Bezugszeichen verwendet sind, um gleiche oder ähnliche Komponenten wie in 1 zu kennzeichnen. Auf die obige Beschreibung der 1 wird Bezug genommen. 2 shows an alternative embodiment of the damper drive 20 in conjunction with a radiator shutter 10 , wherein the same reference numerals are used to designate the same or similar components as in FIG 1 to mark. On the above description of 1 is referred to.

Die Ausgestaltung der 2 unterscheidet sich von der der 1 dadurch, dass nicht ein Motorbetriebssignal zu dem Steuermodul 22 zurückgeführt wird. Stattdessen ist eine Rückkopplungsleitung 34 von dem Getriebe 26 zu dem Steuermodul 22 vorgesehen, um ein Positionssignal G des Getriebes zu dem Steuermodul 22 zurückzuführen. Dieses Positionssignal des Getriebes kann von einem Positionssensor 36 erzeugt werden, der mit der Antriebswelle des Elektromotors 24, der Abtriebswelle des Getriebes 26 oder eine andere Komponente des Getriebes 26 gekoppelt sein kann. Der Positionssensor kann beispielsweise ein Inkrementalgeber, ein optischer Positionssensor, ein kapazitiver Sensor, ein induktiver Sensor, ein magnetischer Sensor, ein Hall-Sensor oder jeder anderer geeigneter Positionssensor sein.The design of the 2 is different from that of 1 in that not an engine operating signal to the control module 22 is returned. Instead, it's a feedback line 34 from the transmission 26 to the control module 22 provided to a position signal G of the transmission to the control module 22 due. This position signal of the transmission can be from a position sensor 36 be generated with the Drive shaft of the electric motor 24 , the output shaft of the transmission 26 or another component of the transmission 26 can be coupled. The position sensor may be, for example, an incremental encoder, an optical position sensor, a capacitive sensor, an inductive sensor, a magnetic sensor, a Hall sensor or any other suitable position sensor.

3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Klappenantriebs gemäß der Erfindung, wobei gleiche oder ähnliche Komponenten wie in den vorherigen Ausgestaltungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Auf die Beschreibung der 1 und 2 wird Bezug genommen. 3 shows a further embodiment of the damper drive according to the invention, wherein the same or similar components as in the previous embodiments are denoted by the same reference numerals. On the description of 1 and 2 is referred to.

Die Ausgestaltung der 3 unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausgestaltungen dadurch, dass das Rückkopplungssignal nicht innerhalb des Klappenantriebs 20 abgeleitet wird, sondern von der Kühlerjalousie 10 stammt und über eine Rückkopplungsleitung 38 als ein Klappen-Positionssignal K an den Klappenantrieb 20 zurückgeführt wird. Hierzu weist die Kühlerjalousie 10 einen Positionssensor 40 auf, der die Stellung einer oder mehrerer Klappen oder Lamellen der Kühlerjalousie erfasst. Als Positionssensor kann beispielsweise ein Hallsensor, ein induktiver Sensor, ein kapazitiver Sensor oder ein optischer Sensor verwendet werden. Selbstverständlich können auch mehrere Sensoren zum Einsatz kommen, wobei auch Kombinationen von verschiedenen Sensortypen möglich sind. Das Klappen-Positionssignal K wird über die Rückkopplungsleitung 38 an einen Signaleingang des Klappenantriebs 20 zurückgeführt und über diesen dem Steuermodul 22 zugeführt.The design of the 3 differs from the previous embodiments in that the feedback signal is not within the damper drive 20 is derived, but from the radiator shutter 10 comes from and via a feedback line 38 as a flap position signal K to the damper drive 20 is returned. For this purpose, the radiator shutter 10 a position sensor 40 on, which detects the position of one or more flaps or slats of the radiator shutter. As a position sensor, for example, a Hall sensor, an inductive sensor, a capacitive sensor or an optical sensor can be used. Of course, several sensors can be used, with combinations of different sensor types are possible. The flap position signal K is sent via the feedback line 38 to a signal input of the damper drive 20 returned and via this the control module 22 fed.

Die Ausgestaltungen der 1, 2 und 3 können beliebig kombiniert werden; das heißt, es wird nicht in jedem Fall nur ein Betriebs- oder Positionssignal zu dem Steuermodul 22 zurückgekoppelt, sondern es können das Motor-Betriebssignal M, das Getriebe-Positionssignal G und/oder das Klappen-Positionssignal K zu dem Steuermodul 22 zurückgeführt werden. Zusätzlich ist es möglich, weitere Betriebszustände des Klappenantriebs 20 und der Kühlerjalousie 10 zu erfassen und zusätzlich oder alternativ zu den genannten Betriebsbedingungen in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu nutzen. Beispielsweise kann zusätzlich oder anstelle der genannten Signale die Rotorposition des Elektromotors 24 erfasst werden, z. B. über Hall-Sensoren, die dem Motor zugeordnet sind.The embodiments of 1 . 2 and 3 can be combined arbitrarily; that is, it will not always be just a run or position signal to the control module 22 fed back, but there may be the engine operating signal M, the transmission position signal G and / or the flap position signal K to the control module 22 to be led back. In addition, it is possible to further operating states of the damper actuator 20 and the radiator shutter 10 to detect and use in addition or alternatively to the above operating conditions in the inventive method. For example, in addition to or instead of the signals mentioned, the rotor position of the electric motor 24 be detected, z. B. Hall sensors associated with the engine.

Mit Bezug auf die 4A und 4B ist im Folgenden ein Beispiel einer Ausgestaltung eines Klappenantriebs 20 mit weiteren Einzelheiten beschrieben.With reference to the 4A and 4B Below is an example of an embodiment of a damper drive 20 described in more detail.

Der Klappenantrieb 20 umfasst einen durch einen Stator 42 und einen Rotor 43 gebildeten Elektromotor 44, der in einem Antriebsgehäuse 45 angeordnet ist. Der Rotor 43 ist an seinem abtriebsseitigen Ende mit einem Antriebszahnrad 46 versehen, das die Drehbewegung des Rotors 43 an einen Getriebestrang 50 mit mehreren Getriebestufen 51a, 51b, 51e, 51d, 51e weitergibt. Der Elektromotor 44 ist mit seinem Stator 42 in einer an dem Boden des Antriebsgehäuses 45 gebildeten Statoraufnahme 47 angeordnet. An seinen Stirnseiten ist das Antriebsgehäuse 45 auf der einen Seite mit einer Anschlussbuchse 48 mit elektrischen Kontakten 58, auf der anderen Seite mit einer Befestigungsöse 49 versehen. Die Rotorachse 55 ist in dem Gehäuse 45 drehbar gelagert.The damper drive 20 includes one through a stator 42 and a rotor 43 formed electric motor 44 in a drive housing 45 is arranged. The rotor 43 is at its output end with a drive gear 46 provided that the rotational movement of the rotor 43 to a gear train 50 with several gear stages 51a . 51b . 51e . 51d . 51e passes. The electric motor 44 is with his stator 42 in one at the bottom of the drive housing 45 formed stator 47 arranged. At its end faces is the drive housing 45 on one side with a connection socket 48 with electrical contacts 58 , on the other side with a fastening eye 49 Mistake. The rotor axis 55 is in the case 45 rotatably mounted.

Die Achse 61 einer ersten Getriebestufe ab trägt ein erstes Zwischenrad 81, das dem Antriebszahnrad 46 am nächsten ist und zu der Rotorachse 55 einen geringeren Abstand als der Radius des Stators 42 hat. Im Beispiel ist das Antriebszahnrad 46 einteilig mit einer als Hohlwelle ausgeformten Rotorwelle ausgestaltet, die wiederum auf der Rotorachse 55 gelagert ist.The axis 61 a first gear from wearing a first intermediate 81 that is the drive gear 46 closest to and to the rotor axis 55 a smaller distance than the radius of the stator 42 Has. In the example, the drive gear 46 configured in one piece with a rotor shaft formed as a hollow shaft, which in turn on the rotor axis 55 is stored.

Ein zweites, drittes und ein viertes Zwischenrad 82, 83, 84 sind auf Achsen 62, 63, 64 gelagert. In dem Beispiel sind die Zwischenräder 61, 62, 63, 64 jeweils als Doppelzahnrad ausgebildet, wobei jedes der Zwischenräder ein großes Zahnrad und ein kleines Zahnrad aufweist.A second, third and a fourth intermediate gear 82 . 83 . 84 are on axes 62 . 63 . 64 stored. In the example are the intermediate wheels 61 . 62 . 63 . 64 each formed as a double gear, wherein each of the intermediate gears has a large gear and a small gear.

Der Getriebestrang 50 umfasst an seinem abtriebsseitigen Ende ein als Hohlwelle ausgebildetes Abtriebsglied 88 mit Abtriebszahnrad 90, an welchem zwei einander benachbarte Kupplungsstücke 89 an einander gegenüberliegenden Öffnungen der Seitenwände des Antriebsgehäuses 45 die von dem Elektromotor 44 angetriebene Drehbewegung nach außen führen. Die einzelnen Zwischenräder 81, 82, 83 und 84 sind mit ihren zugeordneten Achsen 61, 62, 63 und 64 in Achsaufnahmen 93 gelagert, die durch Ausformungen am Gehäuseboden 59 und am Gehäusedeckel 60 gebildet sind. Somit bildet das Antriebszahnrad 46 mit dem ersten Zwischenrad 81 eine erste Getriebestufe 51a, das erste Zwischenrad 41 mit dem zweiten Zwischenrad eine zweite Getriebestufe 51b, das zweite Zwischenrad 42 mit dem dritten Zwischenrad 83 eine dritte Getriebestufe 51c, das dritte Zwischenrad 43 mit dem vierten Zwischenrad 44 eine vierte Getriebestufe 51d und schließlich das vierte Zwischenrad 84 mit dem an der Abtriebswelle 88 ausgeformten Zahnrad 90 eine fünfte Getriebestufe 51e. In diesem Beispiel durchgreifen die Achsen der Zwischenräder 82 bis 84 das Gehäuse vollständig, so dass entsprechend große und stabile Zwischenräder für die betreffenden Getriebestufen verwendet werden können, während die Achse des ersten Zwischenrades das Gehäuse nicht vollständig durchgreift. Somit kann das Getriebe ein großes Drehmoment, beispielsweise in der Größenordnung von 2,5 Nm, übertragen und benötigt nur einen vergleichsweise geringen Bauraum.The gear train 50 comprises at its output side end designed as a hollow shaft output member 88 with output gear 90 , on which two adjacent coupling pieces 89 at opposite openings of the side walls of the drive housing 45 that of the electric motor 44 driven rotational movement lead to the outside. The individual intermediate wheels 81 . 82 . 83 and 84 are with their associated axes 61 . 62 . 63 and 64 in axle mounts 93 stored by the formations on the caseback 59 and on the housing cover 60 are formed. Thus, the drive gear forms 46 with the first idler 81 a first gear stage 51a , the first idler 41 with the second intermediate a second gear stage 51b , the second idler 42 with the third idler 83 a third gear stage 51c , the third idler 43 with the fourth intermediate gear 44 a fourth gear stage 51d and finally the fourth idler 84 with the on the output shaft 88 molded gear 90 a fifth gear stage 51e , In this example, the axles of the intermediate wheels pass through 82 to 84 the housing completely, so that correspondingly large and stable intermediate wheels can be used for the respective gear stages, while the axis of the first intermediate not the housing fully enforced. Thus, the transmission can transmit a large torque, for example in the order of 2.5 Nm, and only requires a relatively small amount of space.

In den Figuren ist aus Gründen der Übersichtlichkeit keine Leiterplatte dargestellt, die beispielsweise den Elektromotor 44 elektrisch mit den Anschlusskontakten 58 verbindet und Ansteuerelektronik tragen kann. Eine Leiterplatte kann z. B. über dem Elektromotor 44 liegen und die Rotorachse 55 umgreifen. Sie kann zusätzlich zu der Ansteuerelektronik auch Positionssensoren und das Steuermodul (nicht gezeigt) tragen.In the figures, for reasons of clarity, no printed circuit board is shown, for example, the electric motor 44 electrically with the connection contacts 58 connects and can carry control electronics. A circuit board can, for. B. over the electric motor 44 lie and the rotor axis 55 embrace. It can also carry position sensors and the control module (not shown) in addition to the control electronics.

In 5 ist eine schematische Darstellung des Klappenantriebs 20 in Verbindung mit zwei Kühlerjalousien 10 dargestellt. Eine Antriebswelle 92, die als Stellglied dient, ist durch das Kupplungsstück 89 des Klappenantriebs 20 geführt und mit den Kühlerjalousien 10 gekoppelt. Die Kühlerjalousien 10 umfassen mehrere Klappen oder Lamellen 94, die über das Stellglied 92 und ein Übertragungsglied (nicht gezeigt) verschwenkbar sind.In 5 is a schematic representation of the damper drive 20 in conjunction with two radiator shutters 10 shown. A drive shaft 92 , which serves as an actuator, is through the coupling piece 89 of the damper drive 20 guided and with the radiator shutters 10 coupled. The radiator shutters 10 include several flaps or fins 94 that over the actuator 92 and a transmission member (not shown) are pivotable.

6 zeigt eine Seitenansicht der Kühlerjalousien 10, wobei die Blickebene durch die Linie A-A in 5 angedeutet ist. Über das Stellglied 92 können die Klappen oder Lamellen 94 von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung und zurück verschwenkt werden. Der Schwenkwinkel ist in 6 beispielhaft als α dargestellt. Beträgt der Winkel α = 0°, so ist die Kühlerjalousie geschlossen. Bei einem Winkel α = 90° ist die Kühlerjalousie maximal geöffnet. Jede Winkelposition zwischen 0° und 90° oder sogar zwischen 0° und 180°, je nach Ausgestaltung der Kühlerjalousie, ist möglich. 6 shows a side view of the radiator shutters 10 where the gaze plane is indicated by the line AA in FIG 5 is indicated. About the actuator 92 can the flaps or slats 94 be pivoted from a closed to an open position and back. The swivel angle is in 6 exemplified as α. If the angle α = 0 °, the radiator shutter is closed. At an angle α = 90 °, the radiator shutter is maximally open. Any angular position between 0 ° and 90 ° or even between 0 ° and 180 °, depending on the design of the radiator shutter, is possible.

7 zeigt ein Beispiel für einen möglichen Verlauf des Motorstroms bei Betrieb des Klappenantriebs in Verbindung mit einer Kühlerjalousie eines Kraftfahrzeugs. Der Abschnitt 0 bis A zeigt den Fall, dass der Klappenantrieb aus dem Ruhezustand einen Verfahrbefehl zur Positionierung der Klappen der Kühlerjalousie erhält. In Reaktion auf den Positionierungsbefehl wird der Motorstrom auf einen Wert I₁ erhöht, was den Verfahrstrom zum Einstellen der Klappen der Kühlerjalousie entspricht. Der Verfahrstrom wird auf den Wert I₁ gehalten, bis eine gewünschte Stellung der Klappen erreicht ist. Dies entspricht dem Zeitpunkt A. Wenn erkannt wird, dass die gewünschte Position erreicht ist (Zeitpunkt A), wird in dem gezeigten Beispiel der Motorstrom von dem Wert I₁ (Verfahrstrom) auf den Wert I₂ gesenkt, wobei der Wert I₂ einem Haltestrom zur Erzeugung eines definierten Haltemomentes entspricht. 7 shows an example of a possible course of the motor current during operation of the damper drive in conjunction with a radiator shutter of a motor vehicle. The section 0 to A shows the case that the damper actuator from the idle state receives a movement command for positioning the flaps of the radiator shutter. In response to the positioning command, the motor current is increased to a value I ₁ , which corresponds to the travel current for adjusting the flaps of the radiator shutter. The traversing current is held at the value I ₁ until a desired position of the flaps is reached. This corresponds to the time A. When it is detected that the desired position has been reached (time A), in the example shown, the motor current is lowered from the value I ₁ (travel current) to the value I ₂ , wherein the value I ₂ a holding current corresponds to the generation of a defined holding torque.

Innerhalb eines vorgegebenen Intervalls nach dem Anlegen des Haltestroms I₂, also nach dem Zeitpunkt A, wird ermittelt, ob eine Bewegung der Kühlerjalousie bzw. eine auf die Kühlerjalousie extern wirkende Kraft, die ohne den Haltestrom eine Bewegung der Kühlerjalousie verursachen würden, detektiert werden kann. Wenn ja, wird der Haltestrom weiter angelegt. Wenn nein, wird der Haltestrom zum Zeitpunkt B abgeschaltet. Der Elektromotor ist dann stromlos geschaltet und die Position der Kühlerjalousie wird nur aufgrund der Hemmwirkung des Getriebes beibehalten. Die Erfassung der Bewegung oder der externen Kraft erfolgt mit einem oder mehreren der oben beschriebenen Sensoren. Wird eine externe Kraft erfasst, bevor eine Bewegung der Kühlerjalousie erfolgt, dann kann z. B. ein Grenzwert für ein Bremsmoment definiert werden, das überschritten sein muss, um einen Hinweis auf das Anliegen einer externen Kraft zu geben.Within a predetermined interval after applying the holding current I ₂ , ie after the time A, it is determined whether a movement of the radiator shutter or an externally acting on the radiator shutter force that would cause a movement of the radiator shutter without the holding current, can be detected , If so, the holding current continues to be applied. If not, the holding current is switched off at time B. The electric motor is then de-energized and the position of the radiator shutter is maintained only due to the inhibitory effect of the transmission. The detection of the movement or the external force is carried out with one or more of the sensors described above. If an external force detected before a movement of the radiator shutter, then z. B. a limit for a braking torque are defined, which must be exceeded in order to give an indication of the concern of an external force.

In dem Ablaufdiagramm der 7 wird zum Zeitpunkt C eine Bewegung der Kühlerjalousie bzw. eine auf die Kühlerjalousie wirkende externe Kraft detektiert und, in Antwort darauf, wird der Haltestrom I₂ wieder auf den Elektromotor geschaltet. Zwischen den Zeitpunkten C und D wird in vorgegebener Intervallen erfasst, ob nach wie vor eine externe Kraft auf die Kühlerjalousie wirkt, wobei zum Zeitpunkt D erkannt wird, dass diese externe Kraft nicht mehr vorhanden ist. Der Haltestrom I₂ wird wieder abgeschaltet, und der Elektromotor ist stromlos.In the flowchart of 7 At time C, a movement of the radiator shutter or an external force acting on the radiator shutter is detected and, in response thereto, the holding current I _{2 is switched} back to the electric motor. Between times C and D, it is detected at predetermined intervals whether an external force still acts on the radiator shutter, it being recognized at time D that this external force is no longer present. The holding current I ₂ is switched off again, and the electric motor is de-energized.

Zum Zeitpunkt E erhält das Steuermodul eine Positionieranfrage, d. h. die Kühlerjalousie soll in eine andere Stellung verfahren werden. Entsprechend wird der Motorstrom auf den Wert I₁ erhöht, um die Position der Kühlerjalousie zu verändern. Zum Zeitpunkt A' ist die neue Position erreicht, und der Motorstrom wird wieder auf den Wert I₂, d. h. den Haltestrom, abgesenkt. Zum Zeitpunkt B' wird erkannt, dass keine externe Kraft auf die Kühlerjalousie wirkt, so dass der Haltestrom abgeschaltet werden kann.At time E, the control module receives a positioning request, ie the radiator shutter is to be moved to another position. Accordingly, the motor current is increased to the value I ₁ to change the position of the radiator shutter. At time A ', the new position is reached, and the motor current is lowered again to the value I ₂ , ie the holding current. At time B 'it is detected that no external force acts on the radiator shutter, so that the holding current can be switched off.

Dieser Prozess ist nochmals im Einzelnen mit Bezug auf 8 erläutert. Der Prozess wird bei 100 gestartet, wobei der Prozess eine Positionierungsschleife 102 und eine Haltestromschleife 104 umfasst. Bei 114 wird ein Haltestrom an den Elektromotor angelegt, um bei Prozessbeginn und nach der Einstellung einer bestimmten Kühlerposition die Stellung der Klappen zunächst zu fixieren. In verschiedenen Stufen 106, 108 des Prozesses wird, z. B. in regelmäßigen Intervallen, abgefragt, ob eine Positionieranfrage vorliegt, also ob ein Stellsignal zur Verstellung der Kühlerjalousie an das Steuermodul angelegt wird. Wenn ja, beginnt bei 110 eine Positionsregelung der Klappen oder Lamellen der Kühlerjalousie, wobei in der Positionierungsschleife 102 von dem Steuermodul 22 ein Stellsignal an die Motorsteuerung gegeben wird, um einen Verfahrstrom an den Elektromotor anzulegen; und bei 112 abgefragt wird, ob die Zielposition erreicht wurde. Solange die Zielposition nicht erreicht ist, wird weiter das Stellsignal von dem Steuermodul 22 ausgegeben und der Elektromotor mit dem Verfahrstrom angesteuert. Ist die Zielposition erreicht, was bei 112 ermittelt wird, so wird der Verfahrstrom deaktiviert, und der Prozess springt in die Haltestromschleife 104.This process is again in detail with reference to 8th explained. The process is added 100 started, the process being a positioning loop 102 and a holding current loop 104 includes. at 114 a holding current is applied to the electric motor to initially fix the position of the flaps at the beginning of the process and after the setting of a specific radiator position. In different stages 106 . 108 the process is, for. B. at regular intervals, queried whether a positioning request is present, so whether an actuating signal for adjusting the radiator shutter is applied to the control module. If yes, start at 110 a position control of the flaps or slats of the radiator shutter, being in the positioning loop 102 from the control module 22 a control signal is given to the motor controller to apply a travel current to the electric motor; and at 112 it is queried whether the target position has been reached. As long as the target position is not reached, the control signal from the control module 22 output and the electric motor driven with the travel current. Is the target position reached, what with 112 is determined, the traversing current is deactivated, and the process jumps into the holding current loop 104 ,

In der Haltestromschleife 104 wird bei dem gezeigten Beispiel zunächst, bei 114, ein Haltestrom an den Elektromotor angelegt, um ein Haltemoment zu erzeugen, so dass die Kühlerjalousie nach Erreichen der Zielposition diese Zielposition sicher beibehält.In the holding current loop 104 is in the example shown first, at 114 , a holding current is applied to the electric motor to generate a holding torque, so that the radiator shutter after reaching the target position safely maintains this target position.

Anschließend wird bei dem gezeigten Beispiel, bei 106, überprüft, ob eine weitere Positionieranfrage anliegt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird bei 116 ermittelt, ob eine Bewegung der Kühlerjalousie oder eine auf die Kühlerjalousie wirkende externe Kraft, die ohne den Haltestrom eine Bewegung der Kühlerjalousie verursachen würde, vorliegt. Wenn ja, geht die Schleife zurück zu dem Prozessbeginn 100, und der Haltestrom wird bei 114 weiter an den Elektromotor angelegt. Wird bei 116 keine Bewegung der Kühlerjalousie bzw. keine externe Kraft erfasst, so wird bei 118 der Haltestrom deaktiviert. Der Elektromotor wird stromlos geschaltet, die Kühlerjalousie wird in ihrer Position nur durch die Hemmwirkung des Getriebes gehalten.Subsequently, in the example shown, at 106 , checks if there is another positioning request. If not, it will be added 116 determines whether a motion of the radiator shutter or an external force acting on the radiator shutter, which would cause movement of the radiator shutter without the holding current, is present. If so, the loop goes back to the beginning of the process 100 , and the holding current is at 114 further applied to the electric motor. Is at 116 no movement of the radiator shutter or no external force detected, so is at 118 the holding current is deactivated. The electric motor is de-energized, the radiator shutter is held in position only by the inhibitory effect of the transmission.

Anschließend wird bei 108 ermittelt, ob eine weitere Positionieranfrage vorliegt, also ein Stellbefehl zur Verstellung der Kühlerjalousie. Wenn ja, springt der Prozess in die Positionierungsschleife 102, die wie oben beschrieben abläuft. Wenn nein, fährt der Prozess mit einer Abfrage 120 fort, bei der erneut ermittelt wird, ob eine Bewegung an der Kühlerjalousie oder eine externe, auf die Kühlerjalousie wirkende Kraft erkannt wird. Wenn dies nicht der Fall ist, bleibt der Haltestrom deaktiviert, bei 118, und der Prozess fährt mit der Abfrage 108 fort. Wird bei 120 ein Bewegen der Kühlerjalousie bzw. eine externe, auf die Kühlerjalousie wirkende Kraft erfasst, so geht der Prozess zurück zum Prozessbeginn 100. Ein Haltestrom wird appliziert 114, und es wird erneut ermittelt, ob eine Positionieranfrage vorliegt, bei 106.Subsequently, at 108 determines whether there is another positioning request, ie a positioning command for adjusting the radiator shutter. If so, the process jumps into the positioning loop 102 which runs as described above. If not, the process continues with a query 120 in which it is again determined whether a movement on the radiator shutter or an external, acting on the radiator shutter force is detected. If this is not the case, the holding current remains deactivated at 118 , and the process continues with the query 108 continued. Is at 120 detects a movement of the radiator shutter or an external, acting on the radiator shutter force, the process goes back to the beginning of the process 100 , A holding current is applied 114 , and it is again determined whether a positioning request is present at 106 ,

Um sicherzustellen, dass die Kühlerjalousie eine eingestellte Position beibehält, kann der Prozess grundsätzlich mit dem Anlegen eines Haltestroms, bei 114, beginnen, und es kann ferner nach Abschluss jeder Positionierungsschleife 102, wenn die Zielposition erreicht ist, zunächst ein Haltestrom angelegt werden, bevor ermittelt wird, ob eine Bewegung der Kühlerjalousie bzw. eine externe Kraft vorliegt.To ensure that the radiator shutter maintains a set position, the process can generally involve the application of a holding current 114 , and it may also begin after completion of each positioning loop 102 when the target position is reached, a holding current is first applied before determining whether there is a movement of the radiator shutter or an external force.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Kühlerjalousieradiator shutter
2020: Klappenantriebdamper actuator
2222: Steuermodulcontrol module
2424: Elektromotorelectric motor
2626: Getriebetransmission
2828: Kupplungclutch
30, 34, 3830, 34, 38: RückkopplungsleitungFeedback line
3232: Kommunikationsleitungcommunication line
36, 4036, 40: Positionssensorposition sensor
4141: Getriebe-AnordnungGear arrangement
4242: Statorstator
4343: Rotorrotor
4444: Elektromotorelectric motor
4545: Antriebsgehäusedrive housing
4646: Antriebszahnraddrive gear
4747: Statoraufnahmestator seat
4848: Anschlussbuchsesocket
4949: Befestigungsösesecuring eye
5050: Getriebestranggear train
51a51a: erste Getriebestufefirst gear stage
51b51b: zweite Getriebestufesecond gear stage
51c51c: dritte Getriebestufethird gear stage
51d51d: vierte Getriebestufefourth gear stage
51e51e: fünfte Getriebestufefifth gear stage
5555: Rotorachserotor axis
5757: Deckeleingriffcap engagement
5858: Anschlusskontakteterminals
5959: Gehäusebodencaseback
6060: Gehäusedeckelhousing cover
61, 62, 63, 6461, 62, 63, 64: Achseaxis
8181: erstes Zwischenradfirst idler
8282: zweites Zwischenradsecond intermediate wheel
8383: drittes Zwischenradthird intermediate wheel
8484: viertes Zwischenradfourth intermediate wheel
8888: Abtriebsglieddriven member
8989: Kupplungsstückcoupling
9090: Abtriebszahnradoutput gear
9393: Achsaufnahmenaxle mounts
100100: Prozessbeginnprocess start
102102: Positionierungsschleifepositioning loop
104104: HaltestromschleifeHolding current loop
106, 108106, 108: PositionieranfragePositionieranfrage
110110: Positionierungpositioning
112112: Abfrage ZielpositionQuery target position
114114: Haltestrom anlegenCreate holding current
116116: Bewegung?Move?
118118: Haltestrom deaktivierenDisable holding current
120120: Bewegung?Move?
MM: Motor-BetriebssignalEngine operating signal
GG: Getriebe-PositionssignalGear position signal
KK: Klappen-PositionssignalFlap position signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011106504 A1 [0001]
DE 102014107900 [0031]

Claims

A method of controlling a motorized damper drive to adjust a fluid flow, the damper drive having an electric motor and a gearbox coupled to the electric motor for adjusting a damper, comprising: Activating the electric motor in order to set the flap to a target position as a function of an actuating signal, after reaching the target position: detecting whether a movement of the flap occurs, and when a movement of the flap is detected, driving the electric motor with a holding current, and if no movement of the flap is detected, disabling a drive of the electric motor with a holding current.

A method of controlling a motorized damper drive to adjust a fluid flow, the damper drive comprising an electric motor and a transmission operably coupled to a damper, comprising: Activating the electric motor in order to set the flap to a target position as a function of an actuating signal, after reaching the target position: detecting whether an external force acts on the flap, and when an external force is detected, driving the electric motor with a holding current, and if no external force is detected, deactivating a drive of the electric motor with a holding current.

A method according to claim 2, wherein it is detected for detecting the external force, whether a movement of the flap occurs, without an associated control signal is present,

Method according to one of claims 1 to 3, wherein upon reaching the target position, a holding current is applied to the electric motor and then detected whether a movement of the flap occurs.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein upon reaching the target position, a holding current is applied to the electric motor and then checked whether the valve acts on a force that would cause a movement of the flap without holding current.

Method according to one of the preceding claims, wherein upon reaching the target position, no holding current is applied to the electric motor and it is detected whether a movement of the flap occurs.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein the external force is detected by: Detecting an adjustment of the flap on the flap itself; Detecting a movement on the transmission; Detecting a movement on a shaft of the electric motor; Detecting a rotation of a rotor of the electric motor; and or Detecting a voltage induced in the electric motor.

Method according to one of the preceding claims, wherein the holding current is deactivated after a predetermined period of time and then checked whether a movement of the flap occurs.

Method according to one of the preceding claims, wherein it is checked with applied holding current, whether acts on the flap, a force that would cause a movement of the flap without holding current.

The method of claim 9, wherein the review comprises detecting the Ansteuergrades the electric motor for generating a holding torque.

Method according to one of the preceding claims, wherein the holding current is adjusted so that it generates a holding torque, which just balances a torque generated by an external force acting on the flap.

Method according to one of the preceding claims, wherein the electric motor is driven such that the holding current is smaller than the current applied to the adjustment of the flap.

Damper actuator for adjusting a fluid flow, comprising: an electric motor and a transmission, operatively coupled to a flap, a control module for driving the electric motor to adjust the flap to a target position in response to a command signal, the control module configured to detect, upon reaching the target position, whether an external Force acts on the flap, and when an external force is detected, to drive the electric motor with a holding current, and if no external force is detected to disable a control of the electric motor with a holding current.

Damper actuator according to claim 13, wherein the transmission is self-locking.

Damper actuator according to claim 13 or 14, wherein a load torque of at least 0.5 Nm must be overcome in order to drive the motor shaft of the de-energized motor by a torque acting on the output.

Damper actuator according to one of claims 13 to 15, comprising at least one of the following components for detecting the external force: a first position sensor for detecting an adjustment of the flap on the flap; a second position sensor for detecting movement on a component of the transmission; a third position sensor for detecting a movement on a shaft of the electric motor; a fourth position sensor for detecting a rotation of a rotor of the electric motor; and means for detecting a voltage induced in the electric motor.

Damper actuator according to one of claims 13 to 16, wherein the control module is adapted to carry out a method according to one of claims 1 to 12.

Damper actuator according to one of claims 13 to 17, in connection with a radiator shutter of a motor vehicle having one or more flaps for regulating a fluid flow and is coupled to the transmission.