DE102018118128A1

DE102018118128A1 - Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE102018118128A1
Application number: DE102018118128.0A
Authority: DE
Inventors: Renee Dietzel; Matthias Seidl; Andreas Gutgesell; Sascha Bergner; Michael Wittelsbürger
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung einer Klappe (2), insbesondere eines Heckdeckels, eines Kraftfahrzeugs (3), wobei die Antriebsanordnung (1) im montierten Zustand zur motorischen Verstellung an der Klappe (2) oder an einer der Klappe (2) zugeordneten Schwinge (4) angreift, wobei die Antriebsanordnung eine Antriebseinheit (5) mit einem Antrieb (6) und der Antrieb (6) eine Motoreinheit (7) mit einem Antriebsmotor (8) aufweist, wobei im Antriebsstrang (9) der Antriebseinheit (5) eine Überlastkupplung (10) angeordnet ist, welche auf das Auftreten eines vorbestimmten Überlastfalls hin auskuppelt, wobei die Antriebsanordnung (1) eine Steuerungsanordnung (11) zur Steuerung der Antriebseinheit (5) aufweist.Es wird vorgeschlagen, dass die Steuerungsanordnung (11) eine Sensoranordnung (12) zur Erzeugung eines Sensorsignals aufweist und dass die Steuerungsanordnung (11) dazu ausgebildet ist, das Auftreten des Überlastfalls anhand des Sensorsignals der Sensoranordnung (12) zu erfassen und auf die Erfassung des Auftretens des Überlastfalls hin eine Überlastroutine zu starten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung einer Klappe, insbesondere eines Heckdeckels, eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Im Rahmen der Komfortsteigerung bei Kraftfahrzeugen kommt der motorischen Verstellung von Klappen besondere Bedeutung zu. Solche Klappen können beispielsweise Heckdeckel, Heckklappen, Fronthauben, Türen, insbesondere Seiten- oder Hecktüren oder dgl. sein.
Bei der Auslegung von solchen Antriebsanordnungen sind verschiedene Randbedingungen zu beachten. Diese laufen zum Teil einander zuwider. Eine Randbedingung ist eine hohe Robustheit selbst bei missbräuchlicher Bedienung, in der die Antriebsanordnung gegebenenfalls hohe klappenseitig einwirkende Kräfte unbeschadet überstehen muss. Gleichzeitig besteht aber die Randbedingung einer kostengünstigen Realisierung, so dass die hohe Robustheit mit geringem Materialeinsatz gefordert ist. Zudem wird eine optimale Bauraumausnutzung gefordert, so dass die Antriebsanordnung den für den Bediener nutzbaren Raum, insbesondere den Gepäckraum, nicht spürbar beeinträchtigen soll.
Aus der DE 10 2016 112 540 A1 ist eine Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung einer Klappe eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Antriebsanordnung weist eine Antriebseinheit mit einem Antrieb und der Antrieb eine Motoreinheit mit einem Antriebsmotor auf. Ferner weist die Antriebseinheit in ihrem Antriebsstrang eine Überlastkupplung auf, welche beim Auftreten eines vorbestimmten Überlastfalls auskuppelt.
Die Überlastkupplung der bekannten Antriebsanordnung ist als Klauenkupplung mit zwei Klaueneinheiten ausgestaltet, wobei die Klaueneinheiten jeweils mehrere trapezförmige Klauen aufweisen. Bei einer Überlast drücken sich die aufeinander vorgespannten Klaueneinheiten gegeneinander und aus dem verschränkten Eingriff. Solange die Überlast anhält, greifen die Klaueneinheiten durch die Federvorspannung zyklisch wieder leicht ineinander und drücken sich erneut außer Eingriff, was mit einer beträchtlichen Geräuschentwicklung einhergeht. Das fortlaufende Kuppeln und Trennen führt auch zu einem Verschleiß der Klaueneinheiten. Zudem erzeugen die trapezförmigen Klauen bei jedem Ineinandergreifen ein Rückstellmoment, welches eine impulsartige Unstetigkeit in dem über den Antriebsstrang übertragenen Kraftfluss bewirkt und zu einer zusätzlichen Belastung der Antriebskomponenten der Antriebsanordnung führt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Antriebsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Betrieb bei Überlast im Hinblick auf Verschleiß und Geräuschentwicklung optimiert wird.
Das obige Problem wird bei einer Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Dadurch, dass die Steuerungsanordnung dazu ausgebildet ist, das Auftreten des Überlastfalls anhand des Sensorsignals der Sensoranordnung zu erfassen und auf die Erfassung des Auftretens des Überlastfalls eine Überlastroutine zu starten, kann durch die rechtzeitige Durchführung der Überlastroutine die schädliche Wirkung der Überlast im Antriebsstrang reduziert und/oder vermieden werden.
Im Einzelnen verschafft das vorschlagsgemäß zumindest zeitweise Auskuppeln der Überlastkupplung der Steuerungsanordnung genügend Zeit, den Überlastfall zu erfassen und die Überlastroutine zu starten. Hierdurch wird es erst möglich, der Ursache der Überlast durch entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheit steuerungstechnisch entgegen zu wirken.
Ein Überlastfall tritt bei einer in einem Kraftfahrzeug montierten Antriebsanordnung in der Regel dadurch auf, dass eine überhöhte Externkraft in Öffnungsrichtung oder Schließrichtung auf die Klappe wirkt. Diese Externkraft wird wiederum in den Antriebsstrang der Antriebsanordnung induziert. Die Externkraft kann beispielsweise eine mechanische Bedienung durch einen Bediener o. dgl. sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist der vorbestimmte Überlastfall dadurch definiert, dass die von der Überlastkupplung zu übertragende Kupplungskraft einen Überlast-Kraftwert übersteigt. Diese Art der Definition des Überlastfalls lässt sich steuerungstechnisch besonders leicht abbilden.
Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 3 bis 6 betreffen die Sensoranordnung sowie Alternativen für das steuerungstechnische Erfassen des Überlastfalls. Diese Ausgestaltungen ermöglichen ein besonders einfaches und sicheres steuerungstechnisches Erfassen des Überlastfalls und damit ein zuverlässiges Starten der Überlastroutine.
In Anspruch 7 ist eine bevorzugte konstruktive Ausgestaltung der Überlastkupplung mit zwei Kupplungselementen erläutert, die über einen Freilaufweg gegeneinander verstellbar sind. Konstruktiv lässt sich eine solche Überlastkupplung besonders leicht umsetzen.
Anspruch 8 betrifft ein bevorzugtes Zusammenwirken der Überlastkupplung mit der Steuerungsanordnung beim Auftreten eines Überlastfalls. Bei einer solchen Ausbildung verschafft der Freilaufweg der Überlastkupplung der Steuerungsanordnung eine Reaktionszeit zum Erfassen des Überlastfalls.
In den Ansprüchen 9, 10 und 11 sind bevorzugte Ausgestaltungen der Überlastroutine erläutert, welche die Einleitung schädlicher mechanischer Belastungen in den Antriebsstrang zumindest reduzieren oder sogar beseitigen.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 12 ist eine bevorzugte Ausgestaltung der Antriebseinheit vorgesehen, mit der sich die Überlastkupplung in besonders kompakter Weise umsetzen lässt.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 13, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Scharnieranordnung für eine Klappe, insbesondere einen Heckdeckel, eines Kraftfahrzeugs als solche beansprucht.
Die vorschlagsgemäße Scharnieranordnung weist ein Scharnier und eine dem Scharnier zugeordnete Scharnier-Schwenkachse auf. Mit dem Scharnier ist eine Schwinge gekoppelt, die im montierten Zustand der Klappe verbunden ist.
Wesentlich nach der weiteren Lehre ist, dass eine vorschlagsgemäße Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung der Klappe an der Schwinge angreift. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung darf verwiesen werden.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung als solche beansprucht, die eine Klappe und eine vorschlagsgemäße Scharnieranordnung aufweist, wobei die Klappe mit der Schwinge der Scharnieranordnung verbunden ist. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung sowie zu der vorschlagsgemäßen Scharnieranordnung verwiesen werden.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren für den Betrieb einer Klappenanordnung als solches beansprucht. Diesbezüglich darf ebenfalls auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung, zu der vorschlagsgemäßen Schamieranordnung sowie zu der vorschlagsgemäßen Klappenanordnung verwiesen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer vorschlagsgemäßen Klappenanordnung, die mit einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung sowie mit einer vorschlagsgemäßen Scharnieranordnung ausgestattet ist,
2 die Antriebsanordnung gemäß 1 in einer ausschnittweisen Darstellung,
3 in der oberen Darstellung die Überlastkupplung der Antriebsanordnung in Ansicht III aus 2 und in der unteren Darstellung eine Detailansicht der Überlastkupplung in der Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A.

Die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 dient der motorischen Verstellung einer Klappe 2 eines Kraftfahrzeugs 3. Die Klappe 2 ist mittels der Antriebsanordnung 1 in Öffnungsrichtung und/oder in Schließrichtung der Klappe 2 verstellbar.
Vorzugsweise ist die Klappe 2 des Kraftfahrzeugs 3 mit der Antriebsanordnung 1 über einen wesentlichen Teil, vorzugsweise mindestens 90% oder vollständig, zwischen ihrer ganz geöffneten und ihrer ganz geschlossenen Stellung motorisch verstellbar.
Bei der Klappe 2 handelt es sich hier und vorzugsweise um einen Heckdeckel eines Kraftfahrzeugs 3. Grundsätzlich lässt sich die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 aber auch auf andere Arten von Klappen 2 eines Kraftfahrzeugs 3 anwenden. Hierunter fallen Heckklappen, Fronthauben, Türen, insbesondere Seiten- oder Hecktüren, o. dgl.
Eine Zusammenschau der 1 und 2 zeigt, dass die Antriebsanordnung 1 hier im montierten Zustand an einer der Klappe 2 zugeordnete Schwinge 4 angreift. Grundsätzlich kann die Antriebsanordnung 1 auch unmittelbar an der Klappe 2 angreifen. Zur Abstützung am Kraftfahrzeug 3 ist die Antriebsanordnung 1 hier und vorzugsweise mit dem Kraftfahrzeug 3 im Übrigen koppelbar.
Die Antriebsanordnung 1 weist eine Antriebseinheit 5 mit einem Antrieb 6 auf. Hier und vorzugsweise ist der Klappe 2 nur eine einzige Antriebseinheit 5 zugeordnet. Grundsätzlich können der Klappe 2 aber auch zwei Antriebseinheiten 5 zugeordnet sein. Diese können dann jeweils an einer gegenüberliegenden Seite der Klappe 2 oder je an einer von zwei an gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugkofferraums angeordneten Schwingen 4 angreifen.
Die 2 zeigt, dass der Antrieb 6 eine, hier und vorzugsweise rotatorische, Motoreinheit 7 mit einem Antriebsmotor 8 aufweist.
Die Antriebseinheit 5 weist ferner einen Antriebsstrang 9 auf, welcher sich vom Anschlusspunkt 5a zur Kopplung der Antriebseinheit 5 am Kraftfahrzeug 3 im Übrigen zu einem Anschlusspunkt 5b zum Angreifen der Antriebseinheit 5 an der Klappe 2 oder an einer der Klappe 2 zugeordneten Schwinge 4 erstreckt.
Vorzugsweise ist bzw. sind der Anschlusspunkt 5a als Schwenkgelenk und/oder der Anschlusspunkt 5b als Schwenkgelenk ausgebildet.
Im montierten Zustand der Antriebsanordnung 1 in einem Kraftfahrzeug 3 wird über diesen Antriebsstrang 9 die Antriebskraft des Antriebsmotors 8 zur Verstellung der Klappe 2 zur Klappe 2 bzw. zum Kraftfahrzeug 3 geleitet.
Durch Krafteinwirkungen auf die Antriebsanordnung 1 von Außen, insbesondere durch eine an der Klappe 2 angreifende Externkraft E, kann die Antriebsanordnung 1 überlastet werden. Um die Antriebsanordnung 1 vor einer solchen Überlastung zu schützen, ist vorschlagsgemäß im Antriebsstrang 9 der Antriebseinheit 5 eine Überlastkupplung 10 angeordnet. Diese kuppelt auf das Auftreten eines vorbestimmten Überlastfalls hin aus.
Ein solcher Überlastfall tritt in der Regel dann auf, wenn im ordnungsgemäß montierten Zustand der Klappe 2 eine zu große Externkraft E in Öffnungsrichtung oder Schließrichtung auf die Klappe 2 einwirkt. Diese Externkraft E wird über die Klappe 2 in den Antriebsstrang 9 der Antriebseinheit 5 eingeleitet. Bei dieser Externkraft E kann es sich beispielsweise um eine durch eine manuelle Verstellbewegung eines Bedieners ausgeübte Kraft handeln.
Ferner weist die Antriebsanordnung 1 vorschlagsgemäß eine Steuerungsanordnung 11 zur Steuerung der Antriebseinheit 5 auf. Die Steuerungsanordnung 11 weist eine Sensoranordnung 12 zur Erzeugung eines Sensorsignals auf. Sie ist dazu ausgebildet, das Auftreten des Überlastfalls anhand des Sensorsignals der Sensoranordnung 12 zu erfassen und auf die Erfassung des Auftretens des Überlastfalls hin eine Überlastroutine zu starten.
Hier wird also vorgeschlagen, zusätzlich zu einer mechanischen Überlastkupplung 10 eine Steuerungsanordnung 11 vorzusehen, welche ebenfalls dazu eingerichtet ist, beim Auftreten eines Überlastfalls die im Antriebsstrang 9 auftretenden Kräfte zu verringern.
Es ist vorzugsweise also so, dass auf die Überlast reagiert wird, indem die Steuerungsanordnung 11 den Überlastfall erfasst und eine Überlastroutine zur Reduzierung der Belastung im Antriebsstrang 9 startet. Da die Steuerungsanordnung 11 hierfür eine gewisse Reaktionszeit benötigt, kuppelt die Überlastkupplung 10 innerhalb der Reaktionszeit der Steuerungsanordnung 11 zumindest vorläufig aus, so dass keine übermäßige Belastung innerhalb des Antriebsstrangs 9 auftritt. Damit ist gewährleistet, dass der Steuerungsanordnung 11 die benötigte Zeit zum Erfassen des Überlastfalls zur Verfügung steht, ohne dass es im Überlastfall zu einer Beschädigung des Antriebsstrangs 9 kommt.
Hier und vorzugsweise ist der vorbestimmte Überlastfall dadurch definiert, dass die von der Überlastkupplung 10 zu übertragende Kupplungskraft K einen Überlast-Kraftwert übersteigt. Auf diese Weise kann der Antriebsstrang 9 der Antriebsanordnung 1 wirksam vor zu hohen Belastungen aufgrund von auf die Klappe 2 einwirkenden Extemkräften vermieden werden.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist die Sensoranordnung 12 eine Strommesseinheit 13 zur Ermittlung des durch den Antriebsmotor 8 fließenden Antriebsstroms auf. Das Sensorsignal repräsentiert dann den durch den Antriebsmotor 8 fließenden Motorstrom. Die Messung des Motorstroms ermöglicht eine besonders zuverlässige Erfassung des Überlastfalls.
Zusätzlich oder alternativ kann die Sensoranordnung 12 einen Bewegungssensor 14 zur Ermittlung einer Bewegung für eine Antriebskomponente der Antriebseinheit 5 aufweisen.
Bei der Antriebskomponente, deren Bewegung mit dem Bewegungssensor 14 ermittelt wird, handelt es sich hier und vorzugsweise um die Motorwelle des Antriebsmotors 8. Es können jedoch auch zusätzlich oder alternativ die Bewegungen anderer Antriebskomponenten der Antriebseinheit 5 mit dem oder einem weiteren Bewegungssensor 14 ermittelt werden. Ein Beispiel hierfür ist die Bewegung eines Getriebeteils eines im Antriebsstrang 9 angeordneten Getriebes.
Der Bewegungssensor 14 kann insbesondere ein sogenannter Hallsensor sein. Der Bewegungswert kann wiederum einen Bewegungsweg und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit repräsentieren. Auch bei einer solchen Ausgestaltung wird eine steuerungstechnische Erfassung des Überlastfalls auf besonders einfache Art und Weise ermöglicht.
Hier und vorzugsweise ist es also so, dass das Sensorsignal von der Sensoranordnung 12 erzeugt, ausgewertet und der Überlastfall erfasst wird. Dies erfolgt weiter vorzugsweise in der Form, dass in der Steuerungsanordnung 11 ein das Sensorsignal betreffendes Überlast-Kriterium gespeichert ist, das den vorbestimmten Überlastfall repräsentiert. Die Steuerungsanordnung 11 überwacht zur Erfassung des Überlastfalls das Sensorsignal auf die Erfüllung des Überlast-Kriteriums hin überwacht. Der Überlastfall gilt dann als erfasst, wenn die Steuerungsanordnung 11 die Erfüllung des Überlast-Kriteriums feststellt.
Eine einfache Erfassung des Überlastfalls ergibt sich dadurch, dass das Überlast-Kriterium als das Überschreiten oder Unterschreiten eines Schwellwerts für das Sensorsignal definiert und/oder als das Überschreiten oder Unterschreiten eines Schwellwerts für eine Sensorsignaländerung definiert und/oder als das Auftreten einer vorbestimmten Signalform in dem Sensorsignal definiert ist. Beispielsweise kann das Überlast-Kriterium das Übersteigen eines vorbestimmten Schwellwerts des Motorstroms und/oder das Unterschreiten einer vordefinierten Geschwindigkeit der Bewegung einer oben angesprochenen Antriebskomponente sein.
Die Überlastkupplung 10, welche in 2 und vergrößert in 3 dargestellt ist, weist vorzugsweise zwei Kupplungselemente 15, 16 auf, die im eingekuppelten Zustand der Überlastkupplung 10 miteinander gekuppelt sind und im ausgekuppelten Zustand der Überlastkupplung 10 voneinander entkuppelt sind. Das Kuppeln in besonders bevorzugter Ausgestaltung über eine Schnappverbindung 17.
Der Überlastkupplung 10 mit ihren Kupplungselementen 15, 16 ist zudem ein, insbesondere begrenzter, Freilaufweg 24 zugeordnet, über den die Kupplungselemente 15, 16 im ausgekuppelten Zustand der Überlastkupplung 10 gegeneinander verstellbar sind.
Weiter vorzugsweise ist die Antriebsanordnung 1 derart eingerichtet und ausgebildet, dass zwischen dem Auftrittszeitpunkt des Auftretens des vorbestimmten Überlastfalls und dem Erfassungszeitpunkt, zu dem das Auftreten des Überlastfalls in der Steuerungsanordnung 11 als erfasst gilt, eine Reaktionszeit verstreicht und dass die Reaktionszeit derart auf die Überlastkupplung 10 angepasst ist, dass der Freilaufweg 24 zum Erfassungszeitpunkt noch nicht, vorzugsweise über weniger als 50%, durchlaufen ist. Dies gilt hier und vorzugsweise insbesondere dann, wenn eine von Außen auf die Klappe 2 einwirkende Externkraft E zwar den Überlastfall bewirkt, das Einwirken jedoch eine Verstellung der Klappe 2 nicht bewirkt, so dass die Klappe 2 zumindest in dem Moment des Auskuppelns der Überlastkupplung 10 stillsteht.
Die Auswertung des Sensorsignals erfolgt vorzugsweise während des Durchlaufens des Freilaufwegs 24. Insofern ist das Auskuppeln der Überlastkupplung 10 auf die Reaktionszeit der Steuerungseinheit 11 abgestimmt. Dies gilt insbesondere auch für den Freilaufweg 24.
Vorzugsweise ist es so, dass der Zeitpunkt des Auskuppelns der Überlastkupplung 10 im Überlastfall die Sensorsignale, welche zum Erfassen des Überlastfalls durch die Steuerungsanordnung 11 führen, in der Steuerungsanordnung 11 bereits vorliegen. Deren Auswertung ist jedoch vorzugsweise zum Zeitpunkt des Auskuppelns der Überlastkupplung 10 noch nicht abgeschlossen. Zur Auswertung benötigt die Steuerungsanordnung 11 die oben genannte Reaktionszeit. Die Steuerungsanordnung 11 stellt die Erfüllung des Überlast-Kriteriums hier vorzugsweise erst nach dem Auskuppeln fest. Der Überlastfall gilt steuerungstechnisch erst nach dem Auskuppeln der Überlastkupplung 10 als erfasst. Die Steuerungsanordnung 11 wird vorzugsweise erst nach dem Auskuppeln der Überlastkupplung 10 die Überlastroutine starten.
In der Überlastroutine wird die Motoreinheit 7 in besonders bevorzugter Ausgestaltung zum Durchführen einer Verstellbewegung der Klappe 2 in der Bewegungsrichtung angesteuert, in der die den Überlastfall auslösende und von außen auf die Antriebsanordnung 1 einwirkende Externkraft E wirkt. Alternativ oder zusätzlich kann in der Überlastroutine die Motoreinheit 7 stromlos geschaltet werden. Grundsätzlich kann im Antriebsstrang 9 der Antriebseinheit 5 auch eine schaltbare Kupplung vorgesehen sein, die die Steuerungsanordnung 11 in der Überlastroutine zum Auskuppeln ansteuert. Die schaltbare Kupplung, welche in den Figuren nicht gezeigt ist, ist vorzugsweise separat von der Überlastkupplung 10 im Antriebsstrang 9 der Antriebseinheit 5 angeordnet. Vorzugsweise ist sie im Antriebsstrang 9 zwischen dem Antriebsmotor 8 und einem Spindel-Spindelmuttergetriebe 27 angeordnet.
Die Überlastkupplung 10 ist vorzugsweise bidirektional ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Überlastkupplung 10 in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen der Klappe 2 je nach Wirkrichtung der von extern auf die Klappe 2 einwirkenden Externkraft E auskuppelbar ist. Sie kuppelt aus, wenn die von der Überlastkupplung 10 zu übertragende Kupplungskraft K einen Überlast-Kraftwert übersteigt. Vorzugsweise ist der Überlast-Kraftwert K, der zum Auskuppeln führt, in beiden Bewegungsrichtungen gleich groß. Alternativ kann er jedoch auch unterschiedlich groß sein.
Das Einkuppeln und Auskuppeln der Überlastkupplung 10 erfolgt hier und vorzugsweise über die oben angesprochene Schnappverbindung 17. Die Schnappverbindung 17 wird vorzugsweise durch mindestens ein Schnappelement 18 und mindestens ein korrespondierendes Rastelement 19 bereitgestellt. Dabei kann das mindestens eine Rastelement 19 grundsätzlich ebenfalls als Schnappelement ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel ist das Rastelement 19 als, insbesondere umlaufende, Nut ausgebildet. Das Schnappelement 18 bzw. die Schnappelemente 18 ist bzw. sind hier federelastisch ausgebildet. Sie werden im Ausführungsbeispiel jeweils durch eine Feder 20, insbesondere Spiralfeder, und eine zugeordnete Kugel 21 gebildet. Die Kugel 21 wird von der Feder 20 im eingekuppelten Zustand der Überlastkupplung 10 auf das Rastelement 19 vorgespannt. Das Schnappelement 18 steht im eingekuppelten Zustand im kraft- und/oder formschlüssigen Eingriff mit dem Rastelement 19.
Ein Kupplungselement 15 ist hier und vorzugsweise als Stift ausgebildet, während das jeweils andere Kupplungselement 16 vorzugsweise als, insbesondere den Stift aufnehmende, Hülse ausgebildet. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das mindestens eine Schnappelement 18 an dem hülsenförmigen Kupplungselement 16 angeordnet. Das mindestens eine Rastelement 19, hier die Nut, ist an dem stiftförmigen Kupplungselement 15 angeordnet.
Die Überlastkupplung 10 kuppelt aus, wenn die Kupplungskraft K einen vorbestimmten Überlast-Kraftwert übersteigt. Die Schnappelemente 18 werden dabei aus den Rastelementen 19 herausgedrückt, so dass das Kupplungselement 15 und das Kupplungselement 16 entlang eines Freilaufweges 24 relativ zueinander verschiebbar sind.
Vorzugsweise ist der Überlast-Kraftwert, bei welcher die Überlastkupplung 10 auskuppelt, mittels mindestens eines Einstellelements 17a einstellbar. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Einstellung durch die Vorspannung der Schnappelemente 18. Diese kann mittels der als Stellschrauben ausgebildeten Einstellelemente 17a verstellt werden.
Zudem ist die Überlastkupplung 10 hier so ausgestaltet, dass sie selbsttätig durch eine Relativbewegung der beiden Kupplungselemente 15, 16 zueinander wieder einkuppeln kann. Diese Relativbewegung ist entgegen der Relativbewegung beim Auskuppeln gerichtet. Vorzugsweise ist die Antriebsanordnung 1 so ausgebildet, dass die Überlastkupplung 10 im Rahmen der Überlastroutine, insbesondere selbsttätig, wieder eingekuppelt wird.
Vorzugsweise wird, vorzugsweise im Rahmen der Überlastroutine, die Klappe 2 nach dem Auskuppeln der Überlastkupplung 10 einmal vollständig geöffnet und/oder geschlossen. Hierdurch kann die Überlastkupplung 10 sicher wieder eingekuppelt werden und/oder eine Endstellung, also die ganz geöffnete Stellung und/oder die ganz geschlossene Stellung, der Klappe 2 erneut referenziert werden.
Wie der Darstellung gemäß 3 ferner entnommen werden kann, weist die Überlastkupplung 10 eine Verdrehsicherung 22 auf. Sie sichert ein Verdrehen der Kupplungselemente 15, 16 zueinander in entgegengesetzten Richtungen. Hier und vorzugsweise sind die Kupplungselemente 15, 16 sowohl im eingekuppelten Normalzustand als auch im ausgekuppelten Überlastzustand gegeneinander verdrehgesichert. Die Verdrehsicherung 22 wird in konstruktiv einfacher Ausgestaltung über eine Feder-Nut-Verbindung 23 bereitgestellt. Hierfür weist im Ausführungsbeispiel ein Kupplungselement 15 eine Feder 23a und ein Kupplungselement 16 eine Nut 23b auf. Die Feder 23a wird vorzugsweise durch einen Abschnitt einer Schraube bereitgestellt, welche in das Kuppelelement 15 eingeschraubt ist. Die Nut 23b ist in das Kuppelelement 16 eingebracht.
Die Verdrehsicherung 22 definiert vorzugsweise auch die Erstreckung des Freilaufwegs 24 der Überlastkupplung 10, wie am besten der Darstellung gemäß 3 entnommen werden kann. Im Einzelnen wird der Freilaufweg 24 durch die Anschläge 25, 26, die der Nut 25 der obigen Nut-Feder-Verbindung 23 zugeordnet sind, begrenzt.
Vorzugsweise weist der Antrieb 6 ein der Motoreinheit 7 nachgeschaltetes Spindel-Spindelmuttergetriebe 27 zur Erzeugung von Antriebsbewegungen auf. Die Überlastkupplung 10 ist weiter vorzugsweise an der Spindel 28 des Spindel-Spindelmuttergetriebes 27 angeordnet und stellt vorzugsweise die Kopplung zwischen der Spindel 28 und der Schwinge 4 bereit. Zwischen die Motoreinheit 7 und das Spindel-Spindelmuttergetriebe 27 ist vorzugsweise eine Schneckengetriebestufe 29 geschaltet.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Scharnieranordnung 30 für eine Klappe 2, insbesondere einen Heckdeckel, eines Kraftfahrzeugs 3, als solche beansprucht. Die Scharnieranordnung 30 ist mit einem Scharnier 31, mit einer dem Scharnier 31 zugeordneten Scharnier-Schwenkachse S, mit einer mit dem Scharnier 31 gekoppelten Schwinge 4, die im montierten Zustand mit der Klappe 2 verbunden ist, und mit einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1, die in obiger Weise an der Schwinge 4 oder an der Klappe 2 angreift, ausgestattet.
Die Schwinge 4 ist hier zwischen der Scharnier-Schwenkachse S und der Klappe 2 als, vorzugsweise kreisabschnittsförmig, gebogen verlaufender Bogenabschnitt ausgebildet. Die bogenartige Schwinge 4 erlaubt eine Positionierung der Scharnier-Schwenkachse S an der in der 1 dargestellten Position, ohne dass die Schwinge 4 mit dem Querträger 33, der sich zwischen der Heckscheibe 34 und der Klappe 2 befindet, kollidiert.
Es lässt sich der Darstellung gemäß 2 entnehmen, dass die Antriebseinheit 5 zumindest bei geschlossener Klappe 2, hier und vorzugsweise sowohl bei geschlossener Klappe 2 als auch bei geöffneter Klappe 2, in der Projektion in Richtung der Antriebs-Schwenkachse A gesehen, innerhalb des von dem Bogenabschnitt der Schwinge 4 aufgespannten geometrischen Fläche angeordnet ist. Die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 ist also in einem Bauraum untergebracht, der üblicherweise ungenutzt ist. Entsprechend ergibt sich mit der vorschlagsgemäßen Scharnieranordnung 30 eine besonders gute Bauraumausnutzung.
Dadurch, dass hier die Antriebs-Schwenkachse A und die Scharnier-Schwenkachse S parallel zueinander angeordnet sind, kommt die Lagerung des Antriebs 6 mit einem Freiheitsgrad der Schwenkbewegung aus, nämlich mit einer Schwenkbewegung um die Antriebs-Schwenkachse A. Dies führt zu einem besonders einfachen konstruktiven Aufbau.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung 35 mit einer Klappe 2, insbesondere einem Heckdeckel und mit einer vorschlagsgemäßen Scharnieranordnung 30 beansprucht. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Scharnieranordnung 30 darf verwiesen werden.
Interessant an der dargestellten Klappenanordnung 35 gemäß 1 ist, dass die Klappenanordnung 35 eine Federanordnung 36 zur Federvorspannung der Klappe 2 aufweist. Hier und vorzugsweise ist die Federanordnung 36 separat und räumlich getrennt von der Antriebsanordnung 1 vorgesehen. Dies führt zu einem besonders hohen Freiheitsgrad bei der konstruktiven Auslegung der vorschlagsgemäßen Klappenanordnung 35.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren für den Betrieb einer Klappenanordnung 35 beansprucht. Auf die Ausführungen zu der Klappenanordnung 35 wird verwiesen. Das Verfahren kann insbesondere alle in Zusammenhang mit der Antriebsanordnung 1, Scharnieranordnung 30 und/oder Klappenanordnung 35 beschriebenen Verfahrensschritte umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016112540 A1 [0004]

Claims

Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung einer Klappe (2), insbesondere eines Heckdeckels, eines Kraftfahrzeugs (3), wobei die Antriebsanordnung (1) im montierten Zustand zur motorischen Verstellung an der Klappe (2) oder an einer der Klappe (2) zugeordneten Schwinge (4) angreift, wobei die Antriebsanordnung eine Antriebseinheit (5) mit einem Antrieb (6) und der Antrieb (6) eine Motoreinheit (7) mit einem Antriebsmotor (8) aufweist, wobei im Antriebsstrang (9) der Antriebseinheit (5) eine Überlastkupplung (10) angeordnet ist, welche auf das Auftreten eines vorbestimmten Überlastfalls hin auskuppelt, wobei die Antriebsanordnung (1) eine Steuerungsanordnung (11) zur Steuerung der Antriebseinheit (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsanordnung (11) eine Sensoranordnung (12) zur Erzeugung eines Sensorsignals aufweist und dass die Steuerungsanordnung (11) dazu ausgebildet ist, das Auftreten des Überlastfalls anhand des Sensorsignals der Sensoranordnung (12) zu erfassen und auf die Erfassung des Auftretens des Überlastfalls hin eine Überlastroutine zu starten.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Überlastfall dadurch definiert ist, dass die von der Überlastkupplung (10) zu übertragende Kupplungskraft (K) einen Überlast-Kraftwert übersteigt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (12) eine Strommesseinheit (13) zur Ermittlung des durch den Antriebsmotor (8) fließenden Antriebsstroms aufweist und dass das Sensorsignal den durch den Antriebsmotor (8) fließenden Motorstrom repräsentiert.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (12) einen Bewegungssensor (14) zur Ermittlung einer Bewegung für eine Antriebskomponente der Antriebseinheit (5) aufweist und dass das Sensorsignal einen Bewegungswert für die Antriebskomponente repräsentiert
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungsanordnung (11) ein das Sensorsignal betreffendes Überlastkriterium gespeichert ist, das den vorbestimmten Überlastfall repräsentiert und dass die Steuerungsanordnung (11) zur Erfassung des Überlastfalls das Sensorsignal auf die Erfüllung des Überlastkriteriums hin überwacht.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlastkriterium als das Überschreiten oder Unterschreiten eines Schwellwerts für das Sensorsignal definiert ist, und/oder, dass das Überlast-Kriterium als das Überschreiten oder Unterschreiten eines Schwellwerts für eine Sensorsignaländerung definiert ist, und/oder, dass das Überlastkriterium als das Auftreten einer vorbestimmten Signalform in dem Sensorsignal definiert ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastkupplung (10) zwei Kupplungselemente (15, 16) aufweist, die im eingekuppelten Zustand der Überlastkupplung (10) miteinander gekuppelt sind und die im ausgekuppelten Zustand der Überlastkupplung (10) voneinander entkuppelt sind und über einen, insbesondere begrenzten, Freilaufweg (24) gegeneinander verstellbar sind.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Auftrittszeitpunkt des Auftretens des vorbestimmten Überlastfalls und dem Erfassungszeitpunkt, zu dem das Auftreten des Überlastfalls in der Steuerungsanordnung (11) als erfasst gilt, eine Reaktionszeit verstreicht und dass die Reaktionszeit derart auf die Überlastkupplung (10) angepasst ist, dass der Freilaufweg (24) zum Erfassungszeitpunkt noch nicht, vorzugsweise über weniger als 50%, durchlaufen ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überlastroutine die Motoreinheit (7) zum Durchführen einer Verstellbewegung der Klappe (2) in der Bewegungsrichtung angesteuert wird, in der die den Überlastfall auslösende von außen auf die Antriebsanordnung (1) einwirkende Externkraft (E) wirkt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastroutine die Motoreinheit (7) stromlos schaltet.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebsstrang (9) der Antriebseinheit (5) eine schaltbare Kupplung vorgesehen ist, die die Steuerungsanordnung (11) in der Überlastroutine zum Auskuppeln ansteuert.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (6) ein der Motoreinheit (7) nachgeschaltetes Spindel-Spindelmuttergetriebe (27) zur Erzeugung von Antriebsbewegungen aufweist und dass die Überlastkupplung (10) an der Spindel (28) des Spindel-Spindelmuttergetriebes (27) angeordnet ist, vorzugsweise, dass die Überlastkupplung (10) die Kopplung zwischen der Spindel (28) und der Klappe (2) oder Schwinge (4) bereitstellt.
Scharnieranordnung für eine Klappe (2), insbesondere einen Heckdeckel, eines Kraftfahrzeuges (3), mit einem Scharnier (31) und einer dem Scharnier (31) zugeordneten Scharnier-Schwenkachse (S), mit einer mit dem Scharnier (31) gekoppelten Schwinge (4), die im montierten Zustand mit der Klappe (2) verbunden ist, und mit einer Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die an der Schwinge (4) angreift.
Klappenanordnung mit einer Klappe (2) mit einer Scharnieranordnung (30) nach Anspruch 13, mit deren Schwinge (4) die Klappe (2) verbunden ist.
Verfahren für den Betreib einer Klappenanordnung (35) nach Anspruch 14.