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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Antriebsanordnung für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 17, eine Verschlusselementanordnung gemäß Anspruch 18 sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 20.
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Die in Rede stehende Antriebsanordnung findet Anwendung im Rahmen der motorischen Verstellung jedweder Verschlusselemente eines Kraftfahrzeugs. Bei solchen Verschlusselementen kann es sich beispielsweise um Klappen wie Seitentüren, Heckklappen, Heckdeckel, Motorhauben oder Laderaumböden eines Kraftfahrzeugs handeln. Weiterhin kann es sich auch um Schiebetüren, Cabrioletdächer und andere Verschlusselemente handeln. Insoweit ist der Begriff „Verschlusselement“ vorliegend weit zu verstehen.
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Die bekannte Antriebsanordnung (
DE 10 2017 204 748 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, offenbart das grundsätzliche Prinzip, einen elektrischen Antriebsmotor mit einem Tonsteuersignal anzusteuern, sodass die Motorspulen des elektrischen Antriebs in Vibration versetzt werden und eine Tonabgabe im hörbaren Bereich erzeugt wird. Diese Ansteuerung kann sowohl während des Stillstands als auch während des Betriebs des elektrischen Antriebsmotors erfolgen. Der Nachteil daran, einen elektrischen Antriebsmotor derart unkontrolliert in Schwingungen zu versetzen, ist, dass nicht genau bekannt ist, welche Komponenten des elektrischen Antriebsmotors in welche Richtung in Vibration versetzt werden. Dadurch erhöht sich der Verschleiß des Antriebsmotors. Hinzu kommt, dass beliebige Teile des Kraftfahrzeugs als Resonanzkörper verwendet werden. Dies führt zu spürbaren Schwingungen, die ein Benutzer als negativ wahrnehmen kann.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Antriebsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass sie den Anforderungen aus dem Kraftfahrzeugbereich besser gerecht wird.
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Das obige Problem wird bei einer Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs weist mindestens einen Antrieb mit zwei Antriebsanschlüssen und eine Steueranordnung zur Ansteuerung des Antriebs auf. Der Antrieb weist dabei einen Antriebsstrang aus Antriebskomponenten auf, denen jeweils ein Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad zugeordnet ist. Die Antriebskomponenten umfassen einen elektrischen Antriebsmotor und ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Vorschubgetriebe. Im montierten Zustand ist der Antrieb über die beiden Antriebsanschlüsse mit zwei Gegen-Antriebsanschlüssen gekoppelt.
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Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, sich zu Nutze zu machen, dass ein Antrieb zum Erzeugen einer in das Verschlusselement einzuleitenden Antriebsbewegung einen Antriebsstrang aus Antriebskomponenten aufweist, denen hierfür jeweils ein Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad zugeordnet ist. Anstatt nun den elektrischen Antriebsmotor insgesamt in Vibration zu versetzen, die sich dann unkontrolliert ausbreitet, wird nun vorgeschlagen, denjenigen Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad zu nutzen, für den der Antrieb bereits ausgelegt ist. Es gibt zwar Antriebe, bei denen die Antriebskomponenten im Stillstand keinerlei Bewegungsfreiraum aufweisen, bei den meisten Antrieben ist es jedoch möglich, innerhalb eines mechanischen Spiels, innerhalb von Toleranzen und/oder innerhalb von Nachgiebigkeiten des Antriebsstrangs Oszillationen in Richtung des Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrads zu erzeugen. Durch eine gezielte Abstimmung zwischen einem Tonsteuersignal und dem mechanischen System des Antriebs kann eine unkontrollierte Vibration diverser Antriebskomponenten daher vermieden werden. Dies vermindert den Verschleiß und erhöht die Benutzerfreundlichkeit.
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Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Antriebsanordnung, insbesondere die Steueranordnung, eingerichtet ist, bei stillstehendem Verschlusselement den Antriebsmotor mit einem Tonsteuersignal anzusteuern, derart, dass eine Antriebskomponente des Antriebsstrangs in dem zugeordneten Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad oszilliert, so dass der Antrieb eine Tonabgabe im hörbaren Bereich erzeugt.
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Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ist die tonerzeugende Antriebskomponente spielfrei antriebstechnisch mit dem Antriebsmotor gekoppelt oder durch den Antriebsmotor ausgebildet. So wird sichergestellt, dass der Antriebsmotor in der Lage ist, möglichst verlustfrei und ohne Störgeräusche, wie beispielsweise ein unerwünschtes Klappern in einem Spiel, die tonerzeugende Antriebskomponente in Oszillation zu versetzen.
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Bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass die Oszillation das Verschlusselement nicht oder mit reduzierter Amplitude erreicht. Dadurch kann die bei der Tonerzeugung notwendige Oszillation insbesondere räumlich auf den Antrieb begrenzt werden. Somit können den Benutzerkomfort verringernde Vibrationen des Verschlusselements verringert oder vermieden werden.
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Sofern die antriebstechnische Kopplung zwischen der tonerzeugenden Antriebskomponente und mindestens einem Gegen-Antriebsanschluss im montierten Zustand ein mechanisches Spiel bereitstellt, wie bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 vorgesehen, kann dies in einer bevorzugten Ausgestaltung größer als die doppelte Amplitude der Oszillation der tonerzeugenden Antriebskomponente sein, wodurch die tonerzeugende Antriebskomponente innerhalb des mechanischen Spiels oszillieren kann. So kann eine örtlich präzise definierte Oszillation zur Tonerzeugung genutzt werden.
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Um die bereits angesprochene störende Vibration des Verschlusselements zu vermindern, kann gemäß Anspruch 5 vorgesehen sein, dass zwischen der tonerzeugenden Antriebskomponente und mindestens einem Gegen-Antriebsanschluss eine Dämpfung vorgesehen ist.
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Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 ist der Antriebsmotor als rotatorischer Gleichstrommotor mit Raststellungen ausgestaltet. Durch diese Raststellungen kann eine klar definierte Oszillation der tonerzeugenden Antriebskomponente durch eine Verstellung des Antriebsmotors zwischen zwei benachbarten Raststellungen oder innerhalb einer Raststellung realisiert werden. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch die hohe Präzision der Oszillation in Verbindung mit der einfachen Realisierung aus.
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Gemäß Anspruch 7 kann die tonerzeugende Antriebskomponente entweder der Rotor des Antriebsmotors oder eine im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und dem Verschlusselement angeordnete Antriebskomponente sein.
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Anspruch 8 betrifft Ausgestaltungen der möglichen Positionierung der tonerzeugenden Antriebskomponente im Antriebsstrang. Dabei kann zwischen dem Antriebsmotor und einem der Antriebsanschlüsse eine Bremsvorrichtung vorgesehen sein, wodurch die tonerzeugende Antriebskomponente vorzugsweise von dem Verschlusselement entkoppelt frei oszillieren kann. Zusätzlich oder alternativ kann die tonerzeugende Antriebskomponente durch ein Zwischengetriebe zwischen dem Antriebsmotor und dem Vorschubgetriebe ausgebildet sein.
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Bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 ist die tonerzeugende Antriebskomponente durch das Vorschubgetriebe ausgebildet, wobei das Vorschubgetriebe vorzugsweise ein Spindel-Spindelmutter-Getriebe ist.
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Bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 ist die Antriebsanordnung eingerichtet, über den Antrieb eine Benutzerinformation an den Benutzer auszugeben. So kann die Benutzerinformation insbesondere genau dort übermittelt werden, wo sie ihren Ursprung hat oder benötigt wird. Anspruch 11 gibt bevorzugt auszugebende Benutzerinformationen an. Besonders hervorzuheben ist dabei, dass gemäß Anspruch 12 die Benutzerinformation eine Information im Rahmen einer interaktiven Lernfunktion zum Einlernen einer Verschlusselementstellung umfassen kann.
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Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 13 ist vorgesehen, dass die Antriebsanordnung im montierten Zustand das Verschlusselement in verschiedenen Verschlusselementstellungen stillstehend halten und zur Erzeugung der Tonabgabe ansteuern kann. Es kann dabei insbesondere vorgesehen sein, dass die Tonerzeugung an die jeweilige Verschlusselementstellung angepasst ist. So kann den mechanischen Einflüssen auf den Antrieb, insbesondere einem Gewicht des Verschlusselements, das auf den Antrieb wirkt, Rechnung getragen werden.
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Die besonders bevorzugten Ausgestaltungen der Ansprüche 14 bis 16 betreffen eine Antriebsanordnung, die zwei, insbesondere gleichartige, Antriebe aufweist.
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Bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 14 werden die Antriebsmotoren der beiden Antriebe selektiv angesteuert. Da somit zwei Antriebe als Tonquelle zur Verfügung stehen, wird es möglich, ein deutlich größeres Spektrum an Tönen und somit vorzugsweise auch an Informationen abzugeben.
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Gemäß Anspruch 15 können die beiden Antriebe bei stillstehendem Verschlusselement gleichzeitig zur Erzeugung unterschiedlicher Tonabgaben angesteuert werden. Somit können komplexere Tonabgaben erzeugt werden.
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Bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 16 wird eine Benutzerinformation, die nur einen der beiden Antriebe betrifft, auch nur über denjenigen Antrieb ausgegeben. So erhält der Benutzer direkt auch eine Information über die Lokalisierung des betroffenen Antriebs.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 17, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine weitere Antriebsanordnung für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs beansprucht. Hierbei wird die Idee der ersten Lehre derart weiterverfolgt, dass ihre Vorteile bei einer Antriebsanordnung mit zwei Antrieben herausgestellt werden. Die selektive Erzeugung von Tonabgaben, die erst durch den zweiten Antrieb möglich wird, bildet dabei eine allgemeine Lehre, ohne dass es notwendiger Weise auf das Stillstehen des Verschlusselements ankommt. Im Übrigen wird auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung der ersten Lehre verwiesen. Insbesondere wird auf die Ausgestaltungen der Ansprüche 15 und 16 verwiesen.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 18, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Verschlusselementanordnung mit einem Verschluss und einer dem Verschlusselement zugeordneten vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung beansprucht. Auf alle Ausführungen zu den vorschlagsgemäßen Antriebsanordnungen darf verwiesen werden.
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Bei der bevorzugten Ausgestaltung der Verschlusselementanordnung gemäß Anspruch 19 stellt die antriebstechnische Kopplung zwischen der tonerzeugenden Antriebskomponente und mindestens einem der Gegen-Antriebsanschlüsse im montierten Zustand ein mechanisches Spiel bereit.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 20, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung beansprucht. Auf alle Ausführungen zu den vorschlagsgemäßen Antriebsanordnungen sowie der vorschlagsgemäßen Verschlusselementanordnung darf verwiesen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine vorschlagsgemäße Antriebsanordnung für eine Heckklappe eines Kraftfahrzeugs im montierten Zustand,
- 2 ausschnittsweise einen Antrieb einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung sowie verschiedene Möglichkeiten ein mechanisches Spiel vorzusehen und
- 3 a) einen Querschnitt durch den elektrischen Antriebsmotor mit Raststellungen und b) eine Prinzipskizze der Oszillation innerhalb einer Raststellung.
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Die in 1 im montierten Zustand dargestellte Antriebsanordnung 1 findet Verwendung für ein Verschlusselement 2 eines Kraftfahrzeugs 3. Hier und vorzugsweise ist das Verschlusselement 2 eine Heckklappe des Kraftfahrzeugs 3. Grundsätzlich kann die Antriebsanordnung 1 jedoch für jedwedes Verschlusselement 2 eines Kraftfahrzeugs 3 verwendet werden. Bezüglich weiterer Bespiele für Verschlusselemente 2 wird auf den einleitenden Teil der Beschreibung verwiesen. Ganz allgemein dient die Antriebsanordnung 1 der motorischen Verstellung des Verschlusselements 2 zwischen zumindest einer Geschlossenstellung und zumindest einer Offenstellung.
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Die Antriebsanordnung 1 weist mindestens einen Antrieb 4 mit zwei Antriebsanschlüssen 5, 6 und einer Steueranordnung 7 zur Ansteuerung des Antriebs 4 auf. Vorzugsweise weist die Antriebsanordnung 1 zwei, insbesondere genau zwei, Antriebe 4 auf. Diese beiden Antriebe 4 sind vorzugsweise gleichartig, insbesondere identisch, ausgestaltet. Die folgenden Ausführungen betreffen erst einmal einen Antrieb 4, alle Ausführungen gelten jedoch für den anderen Antrieb 4 entsprechend.
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Der Antrieb 4 dient zum Erzeugen von Antriebsbewegungen, die zur Verstellung des Verschlusselements 2 in das Verschlusselement 2 eingeleitet werden. Durch diese Antriebsbewegungen kann das Verschlusselement 2 zwischen seinen Verschlusselementstellungen relativ zum Kraftfahrzeug 3 im Übrigen verstellt werden. Zum Erzeugen der in das Verschlusselement 2 einzuleitenden Antriebsbewegung weist der Antrieb 4 einen Antriebsstrang 8 aus Antriebskomponenten 9 auf. Den Antriebskomponenten 9 ist hierfür jeweils ein Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad zugeordnet. Es ist dabei ganz allgemein so, dass die Antriebsbewegung von den Antriebskomponenten 9 entlang des Antriebsstrangs 8 übertragen wird. Da mit den Antriebsbewegungen eine Verstellung des Verschlusselements 2 einhergeht, sind auch die Antriebskomponenten 9 relativ zueinander und/oder zum Kraftfahrzeug 3 und/oder zum Verschlusselement 2 verstellbar. Diese Verstellung erfolgt entlang des Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrads der jeweiligen Antriebskomponente 9. Der Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad fällt insofern immer mit der Richtung zusammen, in der die Antriebskomponente 9 während der Verstellung des Verschlusselements 2 bewegt wird. Dabei sind sowohl eine Hin- als auch eine Rückbewegung umfasst. Steht das Verschlusselement 2 nun still, sind zumindest einige der Antriebskomponenten 9 immer noch entlang des jeweiligen Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrads verstellbar. Diese im Folgenden relevante Verstellbarkeit kann dabei unterschiedliche Formen annehmen.
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Die Antriebskomponenten 9 des Antriebsstrangs 8 umfassen einen elektrischen Antriebsmotor 10 und ein dem Antriebsmotor 10 nachgeschaltetes Vorschubgetriebe 11. Der Antriebsmotor 10 ist vorzugsweise ein rotatorischer Motor, dessen rotatorische Bewegung von dem Vorschubgetriebe 11 vorzugsweise in eine lineare Antriebsbewegung umgesetzt wird. Zum Ausleiten der, vorzugsweise linearen, Antriebsbewegung ist der Antrieb 4 im montierten Zustand über die beiden Antriebsanschlüsse 5, 6 mit zwei Gegenantriebsanschlüssen 12, 13 gekoppelt.
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Der Antriebsmotor 10 ist mittels der Steueranordnung 7 zur Erzeugung der Antriebsbewegung mit einem Antriebssteuersignal ansteuerbar. Weiterhin ist der Antriebsmotor 10 mittels der Steueranordnung 7 mit einem Tonsteuersignal ansteuerbar, um eine Tonabgabe im hörbaren Bereich zu erzeugen. Der hörbare Bereich umfasst grundsätzlich den Bereich zwischen 16Hz und 20kHz. Da jedoch Töne im Bereich von 20kHz von Erwachsenen nicht mehr wahrnehmbar sind, liegt die Tonabgabe vorzugsweise im Bereich unter 10kHz.
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Vorschlagsgemäß ist die Antriebsanordnung 1, insbesondere die Steueranordnung 7, eingerichtet, bei stillstehendem Verschlusselement 2 den Antriebsmotor 10 mit dem Tonsteuersignal anzusteuern, derart, dass eine Antriebskomponente 9 des Antriebsstrangs 8 in dem zugeordneten Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad oszilliert, so dass der Antrieb 4 eine Tonabgabe im hörbaren Bereich erzeugt. Der Begriff „Tonabgabe“ ist dabei weit auszulegen. Er umfasst einzelne Töne, überlagerte Töne, Tonfolgen und beliebig komplexe Tonabgaben.
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Die tonerzeugende Antriebskomponente 9 kann jegliche der oben erläuterten Antriebskomponenten 9 sein. Insbesondere kann die tonerzeugende Antriebskomponente 9 auch aus mehreren Antriebskomponenten 9 bestehen.
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Das Antriebssteuersignal ist jener Teil der Ansteuerung des Antriebsmotors 10, der ursächlich für die Antriebsbewegung ist, die zu einer Verstellung des Verschlusselements 2 führt. Da jedoch Verschlusselemente 2, wie beispielsweise die Heckklappe im Ausführungsbeispiel, auch so ausgelegt sein können, dass zum Halten einer Offenstellung durchgehend eine Ansteuerung des Antriebs 4 nötig ist, muss das Antriebssteuersignal nicht immer zwingend zu einer Verstellung des Verschlusselements 2 führen. Es führt jedoch immer zu einer vordefinierten, ausgerichteten und im Wesentlichen gleichmäßigen Krafteinwirkung auf das Verschlusselement 2. Es ist insofern abzugrenzen von dem Tonsteuersignal, das nicht einer zielgerichteten Krafterzeugung zur Verstellung des Verschlusselements 2 in Öffnungs- oder Schließrichtung dient.
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Das Tonsteuersignal führt vorschlagsgemäß bei stillstehendem Verschlusselement 2 zu einer Tonabgabe im hörbaren Bereich. Das Tonsteuersignal führt vorschlagsgemäß auch dazu, dass eine der Antriebskomponenten 9 des Antriebsstrangs 8 in dem zugeordneten Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad oszilliert. Mit Oszillation ist dabei eine mehrfache Hin- und Rückbewegung entlang des Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrads gemeint, die dann eine Tonabgabe erzeugt. Die Oszillation erfolgt bei stillstehendem Verschlusselement 2 und ist weder ursächlich für ein Halten des Verschlusselements 2 in seiner Verschlusselementstellung noch für eine Verstellung des Verschlusselements 2.
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Die bevorzugte Ausführungsform des Antriebssteuersignals ist ein Puls-Weitenmoduliertes Signal. Dieses weist eine Trägerfrequenz auf, im Rahmen derer der Antriebsmotor 10 zu einem prozentualen Teil wiederkehrender Zeitabschnitte bestromt wird. Ist beispielsweise die Trägerfrequenz 1000/Sekunde und weist das Puls-Weiten-modulierte Signal einen sogenannten Duty-Cycle von 50% auf, gibt es pro Sekunde alternierend tausend Zeitabschnitte, in denen der Antriebsmotor 10 bestromt wird und tausend Zeitabschnitte, in denen der Antriebsmotor 10 nicht bestromt wird. Diese Abschnitte sind bei dem Duty-Cycle von 50% gleich lang.
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Das Tonsteuersignal kann eine oszillierende Bestromung des Antriebsmotors 10 oder eine pulsweitenmodulierte Bestromung des Antriebsmotors 10 sein. Es führt erst zu einer, insbesondere impulsartigen, Bewegung der Antriebskomponente 9 in einer Richtung entlang des Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrads und dann zu einer, insbesondere impulsartigen, Bewegung in entgegengesetzter Richtung entlang des Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrads. Das Verschlusselement 2 steht während der Ansteuerung mit dem Tonsteuersignal still. Insbesondere steht es in einer Offenstellung still. Der Begriff „stillstehend“ bedeutet dabei nicht, dass das Verschlusselement 2 nicht durch die Oszillation auch in leichte Oszillation versetzt werden kann, jedoch wird keine zielgerichtete Verstellung des Verschlusselements 2 vorgenommen.
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Es ist dabei möglich, dass, aufgrund der Trägheit des Verschlusselements 2, das Tonsteuersignal auch dann zum Einsatz kommt, wenn das Verschlusselement 2 mittels des Antriebssteuersignals in einer Offenstellung gehalten wird. Dann wird das Halten durch das Tonsteuersignal repetitiv kurz unterbrochen und dann wieder aufgenommen. Dabei kann das Tonsteuersignal auch asymmetrisch sein, um ein schleichendes Schließen des Verschlusselements 2 zu unterbinden. Vorzugsweise steht das Verschlusselement 2 während der Ansteuerung mit dem Tonsteuersignal jedoch unabhängig vom Antriebsmotor 10 und dem Tonsteuersignal ohne Antriebssteuersignal still. Dies kann beispielsweise durch eine noch zu erläuternde Bremsung oder eine Selbsthemmung des Vorschubgetriebes 11 erreicht werden.
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Für die tonerzeugende Antriebskomponente 9 sind diverse Antriebskomponenten 9 denkbar. Vorzugsweise ist die tonerzeugende Antriebskomponente 9 spielfrei antriebstechnisch mit dem Antriebsmotor 10 gekoppelt oder durch den Antriebsmotor 10 ausgebildet. Beispiele für die tonerzeugende Antriebskomponente 9 werden im Weiteren noch genannt. Bei der spielfreien antriebstechnischen Kopplung ist wichtig, dass die durch das Tonsteuersignal erzeugten Bewegungen des Antriebsmotors 10 möglichst direkt an die tonerzeugende Antriebskomponente 9 weitergegeben werden. Der Begriff „antriebstechnisch gekoppelt“ bedeutet dabei, dass eine Antriebsbewegung bei der Verstellung des Verschlusselements 2 über die Kopplung übertragen wird.
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Während die Kopplung zwischen dem Antriebsmotor 10 und der tonerzeugenden Antriebskomponente 9, sofern die tonerzeugende Antriebskomponente 9 nicht durch den Antriebsmotor 10 ausgebildet ist, vorzugsweise möglichst dämpfungsfrei erfolgt, ist im montierten Zustand die antriebstechnische Kopplung zwischen der tonerzeugenden Antriebskomponente 9 und mindestens einem der Gegen-Antriebsanschlüsse 12, 13 derart ausgestaltet, dass die Oszillation der tonerzeugenden Komponente 9 das Verschlusselement 2 nicht oder mit reduzierter Amplitude, vorzugsweise mit um mindestens 50% reduzierter Amplitude, erreicht. Weiter vorzugsweise ist die Amplitude um mindestens 70% und noch weiter vorzugsweise um mindestens 90% reduziert. Der montierte Zustand bezieht sich darauf, dass die Antriebsanordnung 1 am Kraftfahrzeug 3 zwischen dem Verschlusselement 2 und dem Kraftfahrzeug 3 im Übrigen montiert ist.
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Gerade bei geöffnetem Verschlusselement 2 stehen die Antriebe 4 von Verschlusselementen 2 häufig unter Last. Würde eine direkt unter Last stehende Antriebskomponente 9 des Antriebs 4 in Oszillation versetzt, würde diese Oszillation direkt auf das Verschlusselement 2 übertragen. Um dies zu verhindern, können die beiden im Folgenden erläuterten Varianten vorgesehen sein, die auch miteinander kombiniert werden können.
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Bei der ersten Variante stellt im montierten Zustand die antriebstechnische Kopplung zwischen der tonerzeugenden Antriebskomponente 9 und mindestens einem der Gegen-Antriebsanschlüsse 12, 13 ein mechanisches Spiel 14 bereit. Mehrere Möglichkeiten, wo im Antrieb 4 dieses mechanische Spiel 14 bereitgestellt werden kann, zeigt 2. Bei geöffnetem Verschlusselement 2 läuft die Tonerzeugung dann vorzugsweise so ab, dass der Antriebsmotor 10 mit dem Tonsteuersignal dazu angesteuert wird, eine kurze Bewegung in Schließrichtung zu vollführen. Bevor das Verschlusselement 2 dieser Bewegung folgen kann, sofern es nicht anderweitig am Folgen gehindert wird, vollführt der Antriebsmotor 10 bereits eine Gegenbewegung in Öffnungsrichtung. Diese Bewegung wird nach Art einer Oszillation immer wiederholt. Je nach Ausgestaltung des Antriebs 4 und der einwirkenden Kräfte kann dabei vorgesehen sein, dass die Bewegung in Öffnungsrichtung des Verschlusselements 2 etwas stärker ausfällt als in Schließrichtung, um ein schleichendes Schließen des Verschlusselements 2 zu vermeiden.
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Das mechanische Spiel 14 ist vorzugsweise größer als die doppelte Amplitude der Oszillation der tonerzeugenden Antriebskomponente. Ist für die Oszillation der tonerzeugenden Antriebskomponente 9 beispielsweise eine Amplitude von 0,5 mm vorgesehen, kann ein mechanisches Spiel 14 von 1,1 mm vorgesehen sein.
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In der zweiten Variante ist vorgesehen, dass im montierten Zustand die antriebstechnische Kopplung zwischen der tonerzeugenden Antriebskomponente 9 und mindestens einem der Gegen-Antriebsanschlüsse 12, 13 eine mechanische Dämpfung bereitstellt. Die tonerzeugende Komponente 9 kann dann innerhalb der von der mechanischen Dämpfung bereitgestellten Elastizität oszillieren. Vorzugsweise dämpft diese mechanische Dämpfung die Übertragung der Oszillation der tonerzeugenden Komponente 9 an das Verschlusselement 2. Diese Dämpfung beträgt vorzugsweise mindestens 25% der Amplitude der Oszillation, weiter vorzugsweise mindestens 40% der Amplitude der Oszillation, noch weiter vorzugsweise mindestens 60% der Amplitude der Oszillation.
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Beide obigen Varianten sind in 2 beispielhaft dargestellt. Dort ist ein mechanisches Spiel 14 zwischen einem hier und vorzugsweise karosseriefesten Gegen-Antriebsanschluss 13 des Kraftfahrzeugs 3 und dem zugeordneten Antriebsanschluss 6 dargestellt, die antriebstechnisch mit einem mechanischen Spiel 14 gekoppelt sind. Die Kopplung kann nach Art einer Kugel-Kugelpfannen-Lagerung vorgesehen sein. Gleichzeitig besteht der karosserieseitige Antriebsanschluss 6 des Antriebs 4 hier aus einem Kunststoff, der dämpfende Eigenschaften aufweist. Somit kann der karosserieseitige Antriebsanschluss 6 als tonerzeugende Antriebskomponente 9 dienen und dabei sowohl durch das mechanische Spiel 14 als auch durch die Dämpfung oszillieren. Die gleichen Ausführungen gelten analog für den verschlusselementseitigen Antriebsanschluss 5 und den Gegen-Antriebsanschluss 12 des Verschlusselements 2. Die weiteren in 2 dargestellten Beispiele für das mechanische Spiel 14 werden im Folgenden noch erläutert.
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Während die beschriebene Tonerzeugung bei stillstehendem Verschlusselement 2 vorgesehen ist, kann bei einer Verstellung des Verschlusselements 2 vorgesehen sein, dass die Antriebsanordnung 1, insbesondere die Steueranordnung 7, den Antriebsmotor 10 mit einem weiteren Tonsteuersignal ansteuert. Dieses weitere Tonsteuersignal weist dabei jedoch eine andere Funktionsweise auf als das Tonsteuersignal das bei sillstehendem Verschlusselement 2 zum Einsatz kommt. Bei dem weiteren Tonsteuersignal kann es insbesondere so sein, dass die Trägerfrequenz des Puls-Weiten-modulierten Signals auf eine Frequenz im hörbaren Bereich abgesenkt wird. Dadurch kann dem Antriebsmotor 10 ein hochwertigerer Klang verliehen werden, während gleichzeitig weniger Schaltverluste eintreten und ein besseres Verhalten des Puls-Weiten-modulierten Signals hinsichtlich von Gesichtspunkten der elektromagnetischen Verträglichkeit vorliegt. Insofern stellt die Ansteuerung mit dem weiteren Tonsteuersignal eine gute Ergänzung dar. Da die Antriebskomponenten 9 jedoch aufgrund der kontinuierlichen Antriebsbewegung nicht frei oszillieren können, während das Verschlusselement 2 verstellt wird, funktioniert die Tonerzeugung während der Verstellung des Verschlusselements 2 nicht analog zur geschilderten Tonerzeugung.
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Eine besonders bevorzugte Art der Tonerzeugung wird anhand von 3 erläutert. 3a) zeigt dabei den Querschnitt durch einen rotatorischen Gleichstrommotor. Entsprechend ist hier und vorzugsweise der Antriebsmotor 10 als rotatorischer Gleichstrommotor mit über eine Motorumdrehung sich zyklisch wiederholenden Raststellungen ausgestattet. Hier und vorzugsweise weist der rotatorische Gleichstrommotor als Stator 15 mehrere Permanentmagnete 16 auf. Als Rotor 17 weist der rotatorische Gleichstrommotor mehrere Windungen 18 von Spulen um Polschuhe auf. Beim Betrachten der möglichen Stellungen der Polschuhe in Richtung des Verstellwinkels φ fällt auf, dass diese in der Mitte der Permanentmagnete 16 stabile Raststellungen aufweisen. Eine kleine Auslenkung aus einer der Raststellungen, die nicht dazu führt, dass das Rastmoment überwunden wird, führt entsprechend dazu, dass der Rotor 17 sich in die Raststellung zurückdreht.
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Eine derartige Ausgestaltung des Antriebsmotors 10 als rotatorischer Gleichstrommotor, insbesondere auf die in 3 dargestellte Art und Weise, ermöglicht es, dass die Oszillation der tonerzeugenden Antriebskomponente 10 eine Verstellung des Antriebsmotors 10 zwischen zwei benachbarten Raststellungen ist. Sie ermöglicht auch, dass die die Oszillation der tonerzeugenden Antriebskomponente 10 eine Verstellung des Antriebsmotors 10 innerhalb einer Raststellung ist. Damit ist hier und vorzugsweise gemeint, dass der Rotor 17 das in 3b) dargestellte Rastmoment über dem Verstellwinkel φ nicht überwindet, sondern nur Anregungen erhält, die den Rotor 17 in Richtung des Verstellwinkels φ soweit verstellen, dass er von alleine in seine Raststellung zurückkehren würde. Somit ist es möglich, den Rotor 17 oszillieren zu lassen, ohne dass eine nennenswerte Antriebsbewegung entsteht.
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Entsprechend ist es vorzugsweise so, dass der Antriebsmotor 10 einen Stator 15 und einen Rotor 17 aufweist und dass die tonerzeugende Antriebskomponente 10 durch den Rotor 17 ausgebildet ist.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die tonerzeugende Antriebskomponente 10 im Antriebsstrang 8 zwischen dem Antriebsmotor 10 und dem Verschlusselement 2 angeordnet ist. Der Begriff „angeordnet“ bezieht sich dabei auf die Anordnung im Antriebsstrang 8 entlang der Übertragung der Antriebsbewegung. Es kann somit vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor 10 eine Motorwelle 19 aufweist, die den Rotor 17 trägt. In einer Variante liegt die tonerzeugende Antriebskomponente 9 dann zwischen der Motorwelle 19 und dem Verschlusselement 2. Damit das Verschlusselement 2, insbesondere in einer Offenstellung, nicht durch sein Gewicht sämtliche Antriebskomponenten 9 blockiert und deren Oszillation verhindert, kann vorgesehen sein, dass der Antriebsstrang 8 zwischen dem Antriebsmotor 10 und einem der Antriebsanschlüsse 5, 6 eine Bremsvorrichtung 20 aufweist. Die tonerzeugende Antriebskomponente 9 ist dann zwischen der Bremsvorrichtung 20 und dem Antriebsmotor 10 angeordnet. So kann die tonerzeugende Antriebskomponente 9 relativ frei vom Verschlusselement 2 oszillieren.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Antriebsstrang 8 zwischen dem Antriebsmotor 10 und dem Vorschubgetriebe 11 ein Zwischengetriebe 21 aufweisen. Die tonerzeugende Antriebskomponente 9 kann dann durch das Zwischengetriebe 21 ausgebildet sein. Insbesondere kann die tonerzeugende Antriebskomponente 9 ein Zahnrad 22 des Zwischengetriebes 21 sein, wie dies in 2 verdeutlicht ist.
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Wie ebenfalls in 2 dargestellt, kann die tonerzeugende Antriebskomponente 9 auch durch das Vorschubgetriebe 11 ausgebildet sein. Hier und vorzugsweise weist das Vorschubgetriebe 11 ein Spindel-Spindelmutter-Getriebe 23 auf. Die tonerzeugende Antriebskomponente 9 ist dann vorzugsweise die Spindel 24 oder die Spindelmutter 25 des Spindel-Spindelmutter-Getriebes 23.
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Abseits von den konstruktiven Details ist die Antriebsanordnung 1, insbesondere die Steueranordnung 7, hier und vorzugsweise eingerichtet, eine Benutzerinformation zu ermitteln und die Benutzerinformation über den Antrieb 4 mittels einer Tonabgabe im hörbaren Bereich an einen Benutzer auszugeben, Insbesondere um eine Unterscheidbarkeit verschiedener Benutzerinformationen zu garantieren, ist die Antriebsanordnung 1, insbesondere die Steueranordnung 7, vorzugsweise eingerichtet, für unterschiedliche ermittelte Benutzerinformationen über den Antrieb 4 unterschiedliche Tonabgaben im hörbaren Bereich zu erzeugen.
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Die Benutzerinformation kann eine Information zu der Bestätigung einer Benutzereingabe und/oder zu einem Fehlerzustand der Antriebsanordnung 1 und/oder zu einem Verschleißzustand der Antriebsanordnung 1 und/oder zu einem Wartungszustand der Antriebsanordnung 1 und/oder zu einem drohenden oder eingetretenen Kollisionsfall, der das Verschlusselement 2 betrifft, umfassen. Der Kollisionsfall kann ein Einklemmfall, insbesondere beim Schließen des Verschlusselements 2, jedoch auch eine drohende Kollision, insbesondere mit einem Fußgänger und/oder Radfahrer, insbesondere bei einem Öffnen des Verschlusselements 2, sein. Der Kollisionsfall kann auch, wie in 1 dargestellt, eine drohende Kollision mit einer Garagendecke 26 sein.
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Um Kollisionen mit insbesondere einer Garagendecke 26 zu vermeiden, kann die Antriebsanordnung 1 zum Durchführen einer interaktiven Lernfunktion zum Einlernen einer Verschlusselementstellung eingerichtet sein. Daher umfasst die Benutzerinformation hier und vorzugsweise eine Information im Rahmen der interaktiven Lernfunktion zum Einlernen der Verschlusselementstellung, insbesondere eine Information zum Erreichen der einzulernenden oder eingelernten Verschlusselementstellung. So kann der Benutzer beispielsweise das als Heckklappe ausgestaltete Verschlusselement 2 manuell in eine Verschlusselementstellung überführen, in der das Verschlusselement 2 nicht mit der Garagendecke 26 kollidiert und dann durch eine Eingabe der Antriebsanordnung 1 mitteilen, dass diese Verschlusselementstellung eingelernt werden soll. Dies kann sodann wie vorgeschlagen von dem Antrieb 4 bestätigt werden.
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Aus dem Ausführungsbeispiel ergibt sich bereits, dass die Antriebsanordnung 1 im montierten Zustand das Verschlusselement 2 vorzugsweise in verschiedenen Verschlusselementstellungen, insbesondere einer Geschlossenstellung und mehreren Offenstellungen, stillstehend halten kann. Hier und vorzugsweise ist dann vorgesehen, dass die Antriebsanordnung 1 eingerichtet ist, den Antrieb 4 in verschiedenen der Verschlusselementstellungen, insbesondere in zumindest zwei der Offenstellungen, zur Erzeugung der Tonabgabe anzusteuern.
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Da in verschiedenen Verschlusselementstellungen unterschiedliche Kräfte vom Verschlusselement 2 auf den Antrieb 4 und zurück wirken können, ist die Antriebsanordnung 1 vorzugsweise eingerichtet, den Antrieb 4 derart mittels des Tonsteuersignals anzusteuern, dass in zumindest zwei der Verschlusselementstellungen, vorzugsweise in zumindest drei der Verschlusselementstellungen, jeweils verschiedene Antriebskomponenten 9 des Antriebsstrangs 8 in dem zugeordneten Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad oszillieren. Dabei kann vorgesehen sein, dass in einer Verschlusselementstellung, in der das Verschlusselement 2 im Wesentlichen durch eine nicht dargestellte Feder gehalten wird, beispielsweise die Spindelmutter 25 die tonerzeugende Komponente 9 ist, während in einer Verschlusselementstellung, in der durch das Verschlusselement 2 eine große Gewichtskraft auf den Antrieb 4 wirkt, der Rotor 17 die tonerzeugende Komponente ist.
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Hier und vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Antriebsanordnung 1 zwei Antriebe 4 aufweist. Diese können dann insbesondere gleichartig ausgestaltet sein. Insbesondere können beide einen elektrischen Antriebsmotor 10 und ein Vorschubgetriebe 11, insbesondere ein Spindel-Spindelmutter-Getriebe 23, und gegebenenfalls ein Zwischengetriebe 21 aufweisen.
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Die Antriebsanordnung 1, insbesondere die Steueranordnung 7, ist hier und vorzugsweise eingerichtet, bei stillstehendem Verschlusselement 2 die Antriebsmotoren 10 der beiden Antriebe 4 zur selektiven Erzeugung von Tonabgaben im hörbaren Bereich anzusteuern. Der Begriff „selektiv“ bedeutet hier, dass die Antriebsanordnung 1 jeweils den Antrieb 4 zur Erzeugung von Tonabgaben ansteuert, der dem jeweils auslösenden Ereignis zugeordnet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass der Antrieb 4 ursächlich für den Grund der Erzeugung der Tonabgabe ist, oder, dass die Tonabgabe mit einer dem Antrieb 4 zugeordneten Seite des Kraftfahrzeugs 3 direkt in Verbindung steht.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Antriebsanordnung 1, insbesondere die Steueranordnung 7, eingerichtet ist, bei stillstehendem Verschlusselement 2 die Antriebsmotoren 10 der beiden Antriebe 4 zur gleichzeitigen Erzeugung unterschiedlicher Tonabgaben im hörbaren Bereich anzusteuern. So wird es ermöglicht, gleichzeitig mehrere unterschiedliche Tonabgaben zu erzeugen. Der Begriff „unterschiedlich“ kann sich dabei auf die Frequenz, die Länge, einen Startzeitpunkt und dergleichen der Tonabgaben beziehen. Die Tonabgaben können auch eine unterschiedliche Lautstärke aufweisen, vorzugsweise sind die Tonabgaben jedoch, insbesondere zumindest auch, bei einem Parameter unterschiedlich, der nicht die Lautstärke ist.
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Vorzugsweise ist die Antriebsanordnung 1, insbesondere die Steueranordnung 7, eingerichtet, die von den beiden Antrieben erzeugten Tonabgaben nach einer Synchronisierungsstrategie miteinander zu synchronisieren. Eine beispielhafte Synchronisierungsstrategie ist die Erzeugung eines Stereo-Effekts. Hier und vorzugsweise kann die Antriebsanordnung 1 mittels der beiden Antriebe 4 eine mit Stereo-Effekt versehene Musik abspielen.
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Die Antriebsanordnung 1, insbesondere die Steueranordnung 7, ist vorzugsweise eingerichtet, eine Benutzerinformation, die nur einen der beiden Antriebe 4 betrifft, zu ermitteln, und die Benutzerinformation nur über denjenigen Antrieb 4 mittels einer Tonabgabe im hörbaren Bereich auszugeben, der von der Benutzerinformation betroffen ist. Eine derart selektive Tonabgabe kann bei allen der oben genannten Benutzerinformationen vorgesehen sein. Vorzugsweise umfasst die Benutzerinformation eine Information zu einem Verschleißzustand eines der Antriebe 4 und oder zu einem Wartungszustand eines der Antriebe 4 und/oder zu einem drohenden oder eingetretenen Kollisionsfall, der einen der Antriebe 4 betrifft. So kann dem Benutzer beispielsweise direkt mitgeteilt werden, welcher der Antriebe 4 einen höheren Verschleiß aufweist oder eine Wartung benötigt, einfach dadurch, dass derjenige Antrieb 4 eine mit dieser Benutzerinformation verbundene Tonfolge abspielt.
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In einer Weiterbildung der Idee, mit einem Antrieb 4 einer Antriebsanordnung 1 Tonabgaben zu erzeugen, ergibt sich die oben geschilderte Idee, einen weiteren Antrieb 4 der Antriebsanordnung 1 zur Erzeugung von Tonabgaben anzusteuern. Diese Idee ist Bestandteil einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt. Diese weitere Lehre betrifft eine Antriebsanordnung 1 für ein Verschlusselement 2 eines Kraftfahrzeugs 3, insbesondere einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung nach der ersten oder der zweiten Lehre, wobei die Antriebsanordnung 1 mindestens einen Antrieb 4 mit zwei Antriebsanschlüssen 5, 6 und eine Steueranordnung 7 zur Ansteuerung des Antriebs 4 aufweist. Der Antrieb 4 weist zum Erzeugen einer in das Verschlusselement 2 einzuleitenden Antriebsbewegung einen Antriebsstrang 8 aus Antriebskomponenten 9 auf, denen hierfür jeweils ein Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad zugeordnet ist. Die Antriebskomponenten 9 des Antriebsstrangs 8 umfassen einen elektrischen Antriebsmotor 10 und ein dem Antriebsmotor 10 nachgeschaltetes Vorschubgetriebe 11. Im montierten Zustand ist der Antrieb 4 zum Ausleiten der Antriebsbewegung über die beiden Antriebsanschlüsse 5, 6 mit zwei Gegen-Antriebsanschlüssen 12, 13 gekoppelt. Der Antriebsmotor 10 ist mittels der Steueranordnung 7 zur Erzeugung einer Antriebsbewegung mit einem Antriebssteuersignal ansteuerbar. Der Antriebsmotor 10 ist mittels der Steueranordnung 7 weiterhin mit einem Tonsteuersignal ansteuerbar, um eine Tonabgabe im hörbaren Bereich zu erzeugen.
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Wesentlich bei der weiteren Lehre ist nun, dass die Antriebsanordnung 1 zwei Antriebe 4 aufweist und dass die Antriebsanordnung 1, insbesondere die Steueranordnung 7, eingerichtet ist, insbesondere bei stillstehendem Verschlusselement 2, die Antriebsmotoren 10 der beiden Antriebe 4 zur selektiven Erzeugung von Tonabgaben im hörbaren Bereich anzusteuern.
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Bezüglich der möglichen Ausgestaltungen der Antriebsanordnung 1 nach der weiteren Lehre darf vollumfänglich auf die Ausführungen zur ersten Lehre verwiesen werden. Bei der weiteren Lehre kommt es nicht notwendiger Weise auf das Stillstehen des Verschlusselements 2 an. Die selektive Ansteuerung der beiden Antriebe 4 inklusive all ihrer Ausgestaltungen kann auch auf die Tonerzeugung während einer Verstellung des Verschlusselements 2 angewendet werden.
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Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Verschlusselementanordnung 27 mit einem Verschlusselement 2 und mit einer dem Verschlusselement 2 zugeordneten vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 nach der ersten oder der zweiten Lehre beansprucht. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 nach der ersten und der zweiten Lehre darf verwiesen werden.
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Wieder im Hinblick auf 2 ist es bei der vorschlagsgemäßen Verschlusselementanordnung 27 vorzugsweise so, dass im montierten Zustand die antriebstechnische Kopplung zwischen der tonerzeugenden Antriebskomponente 9 und mindestens einem der Gegen-Antriebsanschlüsse 12, 13 ein mechanisches Spiel 14 bereitstellt. Vorzugsweise ist dieses mechanische Spiel 14 zwischen mindestens einem der Antriebsanschlüsse 5, 6 und dem jeweils zugeordneten Gegen-Antriebsanschluss 12, 13 ausgebildet. Auch diesbezüglich darf auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebsanordnung 1 für ein Verschlusselement 2 eines Kraftfahrzeugs 3 beansprucht. Die Antriebsanordnung 1 des Verfahrens ist dabei insbesondere nach Art der ersten oder der zweiten Lehre ausgebildet. Die Antriebsanordnung 1 des Verfahrens weist mindestens einen Antrieb 4 mit zwei Antriebsanschlüssen 5, 6 und eine Steueranordnung 7 zur Ansteuerung des Antriebs 4 auf. Der Antrieb 4 weist zum Erzeugen einer in das Verschlusselement 2 einzuleitenden Antriebsbewegung einen Antriebsstrang 8 aus Antriebskomponenten 9 auf, denen hierfür jeweils ein Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad zugeordnet ist. Die Antriebskomponenten 9 des Antriebsstrangs 8 umfassen einen elektrischen Antriebsmotor 10 und ein dem Antriebsmotor 10 nachgeschaltetes Vorschubgetriebe 11. Im montierten Zustand ist der Antrieb 4 zum Ausleiten der Antriebsbewegung über die beiden Antriebsanschlüsse 5, 6 mit zwei Gegen-Antriebsanschlüssen 12, 13 gekoppelt. Der Antriebsmotor 10 wird mittels der Steueranordnung 7 zur Erzeugung einer Antriebsbewegung mit einem Antriebssteuersignal angesteuert. Weiterhin wird der Antriebsmotor 10 mittels der Steueranordnung 7 mit einem Tonsteuersignal angesteuert, um eine Tonabgabe im hörbaren Bereich zu erzeugen.
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Wesentlich bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist, dass der Antriebsmotor 10 bei stillstehendem Verschlusselement 2 mit einem Tonsteuersignal angesteuert wird, derart, dass eine Antriebskomponente 9 des Antriebsstrangs 8 in dem zugeordneten Antriebs-Bewegungsfreiheitsgrad oszilliert, so dass der Antrieb 4 eine Tonabgabe im hörbaren Bereich erzeugt.
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Auch bezüglich des Verfahrens darf auf die Ausführungen zu den vorschlagsgemäßen Antriebsanordnungen 1 nach der ersten und der zweiten Lehre verwiesen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017204748 A1 [0003]
