DE102019211480A1

DE102019211480A1 - Schalteinrichtung zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen zwei Fahrzeugbaugruppen

Info

Publication number: DE102019211480A1
Application number: DE102019211480.6A
Authority: DE
Inventors: Heino Schalyo; Sabine Mehler; Matthias Völklein; Detlef Russ
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2020-02-06

Abstract

Eine Schalteinrichtung (4) zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen zwei Fahrzeugbaugruppen umfasst einen Bremstopf (42), einen Träger (41) und zumindest ein Schaltelement (430, 431), das an dem Träger (41) angeordnet und relativ zu dem Bremstopf (42) verstellbar ist, um die Schalteinrichtung (4) zwischen unterschiedlichen Kupplungszuständen zu schalten, wobei in einem Kopplungszustand das zumindest eine Schaltelement mit dem Bremstopf (42) in Anlage ist und in einem Freilaufzustand der Bremstopf (42) gegenüber dem Träger (41) bewegbar ist. Ein elektromotorischer Stellantrieb (40) dient zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431) relativ zu dem Bremstopf (42) und eine Messeinrichtung (45) zum Messen eines Motorstroms, den der Stellantrieb (40) im Betrieb bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431) aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand aufnimmt. Eine Steuereinrichtung (5) ist hierbei dazu ausgebildet, bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431) aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand anhand des durch die Messeinrichtung (45) gemessenen Motorstroms eine eine Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße auszuwerten, um einen Berührpunkt, ab dem das zumindest eine Schaltelement (430, 431) in Anlage mit dem Bremstopf (42) ist, zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen zwei Fahrzeugbaugruppen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Schalteinrichtung.
Eine solche Schalteinrichtung kann beispielsweise Bestandteil eines Türantriebs zum Verstellen einer Fahrzeugseitentür oder einer anderen Klappe in oder an einem Fahrzeug, zum Beispiel einer Heckklappe, sein.
Eine derartige Schalteinrichtung umfasst einen Bremstopf, einen Träger und zumindest ein Schaltelement, das an dem Träger angeordnet und relativ zu dem Bremstopf verstellbar ist, um die Schalteinrichtung zwischen unterschiedlichen Kupplungszuständen zu schalten, wobei in einem Kopplungszustand das zumindest eine Schaltelement mit dem Bremstopf in Anlage ist und in einem Freilaufzustand der Bremstopf gegenüber dem Träger bewegbar ist. Ein elektromotorischer Stellantrieb dient zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements relativ zu dem Bremstopf. Über eine Messeinrichtung kann ein Motorstrom, den der Stellantrieb im Betrieb bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand aufnimmt, gemessen werden. Eine Steuereinrichtung ist vorgesehen, um den Stellantrieb zu steuern.
Eine Verstellvorrichtung mit einer Schalteinrichtung dieser Art ist beispielsweise in der DE 10 2015 215 627 A1 beschrieben.
Mittels einer solchen Schalteinrichtung können Getriebeteile einer Verstellvorrichtung schaltbar gekoppelt werden, um Fahrzeugteile relativ zueinander zu verstellen, zum Beispiel eine Fahrzeugtür relativ zu einer Fahrzeugkarosserie. In dem Kopplungszustand der Schalteinrichtung kann beispielsweise eine Wirkverbindung zwischen einer Antriebseinrichtung und einem Abtriebselement der Verstellvorrichtung hergestellt sein, sodass ein Kraftfluss hergestellt ist und eine Verstellkraft in das Abtriebselement zum Verstellen der Fahrzeugteile zueinander eingeleitet werden kann. Durch Entkuppeln der Schalteinrichtung aus dem Kopplungszustand können die Fahrzeugteile in einen Freilauf geschaltet werden, sodass ein Fahrzeugteil unabhängig von dem anderen Fahrzeugteil bewegt werden kann, beispielsweise um eine Fahrzeugtür manuell unabhängig von einer Antriebsvorrichtung zu bewegen.
Neben dem Kopplungszustand und dem Freilaufzustand kann die Schalteinrichtung auch einen Bremszustand zur Verfügung stellen, in dem Getriebeteile zum Übertragen einer Verstellkraft bremsend miteinander gekoppelt sind. Dies kann zum Beispiel bei einem manuellen Verstellen einer Fahrzeugtür eine Bremskraft bereitstellen, mittels derer eine Bewegungsgeschwindigkeit zum Beispiel beim Zuschlagen der Fahrzeugtür gebremst und die Bewegung der Fahrzeugtür somit gedämpft werden kann.
Im Kopplungszustand der Schalteinrichtung ist wünschenswert, an der Schalteinrichtung ein definiertes, gewünschtes Bremsmoment einzustellen, das eine hinreichende, belastbare Kupplung der Getriebeteile miteinander gewährleistet. Im Kopplungszustand können hierbei hohe Ansprüche an das zu übertragende Moment gestellt werden, z.B. zur Einstellung eines definierten Haltemoments / Durchrutschmoments.
Generell weisen der Bremstopf, das zumindest eine Schaltelement und ein Stellgetriebe, das den Stellantrieb mit dem zumindest einen Schaltelement der Schalteinrichtung verbindet, Toleranzen auf, die einen Einfluss auf das über den Stellantrieb an dem zumindest einen Schaltelement eingestellte Drehmoment aufweisen. Zudem können Umwelteinflüsse wie zum Beispiel die Umgebungstemperatur und die Luftfeuchtigkeit einen Einfluss auf die Schalteinrichtung haben, und Verschleiß an den elektrischen und mechanischen Komponenten der Schalteinrichtung kann Auswirkungen auf das eingestellte Drehmoment haben.
Wünschenswert ist somit ein genaues Einstellen des Kopplungszustands an der Schalteinrichtung bei Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen, Umwelteinflüssen, Verschleiß und anderen Effekten, sodass Unbestimmtheiten im eingestellten Drehmoment aufgrund von Toleranzen, Umwelteinflüssen, Verschleiß und anderen Effekten zumindest reduziert sind. Zudem ist wünschenswert, das notwendige Haltemoment für einen Wechsel von einem Haltezustand in einen Freilaufzustand (für einen manuellen Betrieb) haptisch ansprechend zu gestalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schalteinrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein genaues Einstellen eines Bremsmoments im Kopplungszustand unter Reduzierung des Einflusses von Toleranzen, Umgebungsbedingungen und anderen Effekten auf den an einer Schalteinrichtung eingestellten Kopplungszustand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand anhand des durch die Messeinrichtung gemessenen Motorstroms eine eine Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße auszuwerten, um einen Berührpunkt, ab dem das zumindest eine Schaltelement in Anlage mit dem Bremstopf ist, zu bestimmen.
Wird das zumindest eine Schaltelement zum Überführen der Schalteinrichtung aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand in Richtung des Bremstopfs verstellt, um das zumindest eine Schaltelement in Anlage mit dem Bremstopf zu bringen, so wird das zumindest eine Schaltelement dem Bremstopf angenähert und berührt ab einem Berührpunkt den Bremstopf. Ab diesem Berührpunkt führt ein weiteres Verstellen des zumindest einen Schaltelements durch den Stellantrieb in Richtung des Bremstopfs zu einer Krafterhöhung in der Kopplung zwischen dem zumindest einen Schaltelement und dem Bremstopf, über die das zwischen dem Bremstopf und dem zumindest einen Schaltelement wirkende Bremsmoment eingestellt wird. Je stärker das zumindest eine Schaltelement gegen den Bremstopf gepresst wird, desto größer ist das Bremsmoment und somit die Haltekraft, über die das zumindest eine Schaltelement den Bremstopf in dem Kopplungszustand gegenüber dem Träger feststellt.
Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass der Motorstrom generell ab dem Berührpunkt ansteigt. Sobald das zumindest eine Schaltelement den Bremstopf berührt, steigt das Drehmoment an dem Stellantrieb an, entsprechend der Kraftwirkung, mit der das zumindest eine Schaltelement gegen den Bremstopf gedrückt wird. Anhand eines Anstiegs des Motorstroms kann somit erkannt werden, wann das zumindest eine Schaltelement in Anlage mit dem Bremstopf gelangt ist und somit der Berührpunkt, ab dem eine kuppelnde Kraftwirkung zwischen dem zumindest einen Schaltelement und dem Bremstopf besteht, erreicht ist.
Entsprechend ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, eine Kenngröße zu ermitteln, die eine Steigung des Motorstroms anzeigt oder zumindest mit einem Anstieg des Motorstroms korreliert ist. Die Kenngröße wird ausgewertet, um anhand der Kenngröße darauf zu schließen, ob der Berührpunkt, ab dem das zumindest eine Schaltelement in Anlage mit dem Bremstopf ist, erreicht ist.
Eine Steigung des Motorstroms kann anhand einer Differenzbildung zwischen einem aktuellen Motorstromwert (oder einem daraus abgeleiteten Kennwert) und einem vorangegangenen Motorstromwert (oder einem daraus abgeleiteten Kennwert) ermittelt werden. Generell ist die Messeinrichtung dazu ausgestaltet, mit einer vorbestimmten Messtaktung (in vorbestimmten Messintervallen, also an vorbestimmten Abtastpunkten über der Position oder über der Zeit) den Motorstrom zu messen, sodass die Messeinrichtung eine Serie von den Motorstrom anzeigenden Messwerten aufnimmt. Durch Differenzbildung eines aktuell durch die Messeinrichtung gemessenen Stromwerts und eines vergangenen Stromwerts, zum Beispiel des unmittelbar vorausgehenden Stromwerts, kann somit eine Kenngröße ermittelt werden, die die Steigung des Motorstroms anzeigt. Ist die Differenz größer Null, weist der Motorstrom eine positive Steigung, entsprechend einem Anstieg des Motorstroms, auf.
Beispielsweise kann die Differenz bestimmt werden zu $Δ = l (i) - l (i - 1)$
wobei l(i) den aktuellen Messwert des Motorstroms und l(i-1) den im unmittelbar vorausgehenden Messintervall vor dem aktuellen Messwert gemessenen Motorstrom angibt. Die Differenz (auch bezeichnet als Deltastrom) stellt eine Kenngröße für die Steigung dar.
Gegebenenfalls kann auch über mehrere Messwerte gemittelt werden, um die Kenngröße für die Steigung des Motorstroms anhand gemittelter Messwerte zu bestimmen.
Es wird davon ausgegangen, dass gegebenenfalls das zumindest eine Schaltelement in Anlage mit dem Bremstopf gelangt ist, wenn die Steigung des Motorstroms hinreichend groß ist. Entsprechend ist die Steuereinrichtung vorteilhafterweise dazu ausgebildet, die die Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße mit einem vorbestimmten Schwellwert zu vergleichen. Liegt die Kenngröße oberhalb des Schwellwerts, deutet dies darauf hin, dass das zumindest eine Schaltelement (unter Umständen) in Anlage mit dem Bremstopf gelangt ist, sodass (gegebenenfalls) davon ausgegangen werden kann, dass der Berührpunkt erreicht worden ist.
Um zuverlässig darauf zu schließen, ob der Berührpunkt erreicht ist, ist jedoch eine nachfolgende Verifikation vorteilhaft. Hierzu kann, in einer Ausgestaltung, die Steuereinrichtung einen Referenzwert bestimmen, wenn die Kenngröße den vorbestimmten Schwellwert übersteigt. Der Referenzwert wird gespeichert, und gegenüber dem Referenzwert erfolgt die Verifikation, ob tatsächlich der Berührpunkt erreicht worden ist oder nicht.
Der Referenzwert wird beispielsweise anhand des aktuell gemessenen Stromwerts oder eines vorangegangenen Stromwerts, also eines früher gemessenen Stromwerts bestimmt. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung als Referenzwert den unmittelbar vorangegangenen Stromwert, also den Stromwert in dem dem aktuellen Messintervall vorangegangenen Messintervall (I(i-1)), annehmen, der auch in die Differenzbildung zur Bestimmung der die Steigung des Motorstroms anzeigenden Kenngröße eingegangen ist. Sobald die Kenngröße den vorbestimmten Schwellwert übersteigt, wird der Referenzwert (der dem Messpunkt entspricht, ab dem der Anstieg des Motorstroms beobachtet worden ist) somit festgehalten.
Der Berührpunkt kann in diesem Fall (zunächst vorläufig) als die Position des zumindest einen Schaltelements angenommen werden, bei der der dem Referenzwert zugeordnete Stromwert gemessen worden ist. Dies beruht darauf, dass der Motorstrom bei einem (kontinuierlichen) Verstellen des zumindest einen Schaltelements in Richtung des Kopplungszustands gemessen wird. Der Stellantrieb wird somit zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements in Richtung des Bremstopfes bestromt, und dabei wird der Motorstrom gemessen. Jedem zu einem Abtastpunkt gemessenen Motorstromwert ist somit eine diskrete Position des zumindest einen Schaltelements zugeordnet, sodass der Referenzwert einer bestimmten Position des zumindest einen Schaltelements gegenüber dem Bremstopf entspricht. Da ab dem Referenzwert ein (oberhalb des Schwellwerts liegender) Anstieg des Motorstroms detektiert worden ist, wird die Position des zumindest einen Schaltelements, bei der der dem Referenzwert zugeordnete Stromwert gemessen worden ist, als Berührpunkt (vorläufig) festgesetzt.
Die Position des zumindest einen Schaltelements kann beispielsweise über Hallsensoren erfasst werden, die die Position / Drehbewegung einer Motowelle des Stellantriebs der Schalteinrichtung detektieren und aus denen sich die Position des zumindest einen Schaltelements (unter Berücksichtigung einer Übersetzung/Untersetzung durch ein den Stellantrieb mit dem zumindest einen Schaltelement verbindendes Stellgetriebe) ableiten lässt.
Um anhand des Referenzwerts eine Verifikation des (zunächst vorläufig festgesetzten) Berührpunkts durchzuführen, ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, anhand des Referenzwerts einen Trend des Motorstroms zu ermitteln. So prüft die Steuereinrichtung, ob der Motorstrom ab dem Referenzwert eine weiter steigende Tendenz aufweist, also über eine vorbestimmte Zeitspanne und/oder über eine vorbestimmte Anzahl von Messwerten des Motorstroms weiter ansteigt. Für die Tendenzbildung ist hierbei nicht entscheidend, dass jeder Messwert über einem vorangegangenen Messwerte liegt, sondern es wird zum Beispiel durch Mittelung über eine vorgegebenen Zeitspanne oder eine vorbestimmte Anzahl von Messwerten eine Tendenz bestimmt, aus der hervorgeht, dass der Motorstrom zumindest im Mittel weiter ansteigt.
Ist dies der Fall, weil zum Beispiel der Motorstrom über die vorbestimmte Zeitspanne und/oder über die vorbestimmte Anzahl von Messwerten weiter angestiegen oder zumindest nicht wieder abgefallen ist, so wird der zunächst nur vorläufig bestimmte Berührpunkt nunmehr als Berührpunkt angenommen und zur weiteren Steuerung der Schalteinrichtung verwendet. In diesem Fall entspricht die Position des zumindest einen Schaltelements, bei der der dem Referenzwert zugeordnete Stromwert gemessen worden ist, dem Berührpunkt, ab dem zum Zwecke der Steuerung angenommen wird, dass das zumindest eine Schaltelement in Anlage mit dem Bremstopf ist.
Ergibt sich im Laufe der nach der vorläufigen Festsetzung des Berührpunkts durchgeführten Verifikation, dass der Motorstrom keine steigende Tendenz aufweist, beispielsweise weil der Motorstrom wieder absinkt (zum Beispiel die Differenz des gemessenen Motorstroms mit dem Referenzwert unter einen vorbestimmten Wert fällt), so wird der Referenzwert zurückgesetzt, also wieder gelöscht, sodass das vorläufige Setzen des Berührpunkts aufgehoben wird. Der Stellantrieb wird somit weiter angesteuert, um das zumindest eine Schaltelement in Richtung des Bremstopfes zu verstellen. Wenn im Laufe des weiteren Verstellens wiederum festgestellt wird, dass die Steigung des Motorstroms größer als der vorbestimmte Schwellwert ist, so wird ein neuer Referenzwert gespeichert und der Berührpunkt zunächst vorläufig anhand des Referenzwerts und nach erfolgreicher Verifikation dann endgültig gesetzt.
Ist der Berührpunkt gesetzt worden und ist somit der Punkt, ab dem das zumindest eine Schaltelement in Anlage mit dem Bremstopf ist, bekannt, so kann die weitere Steuerung der Schalteinrichtung anhand des nunmehr bekannten Berührpunkts erfolgen. Für die Steuerung kann hierbei angenommen werden, dass das zwischen dem zumindest einen Schaltelement und dem Bremstopf wirkende Bremsmoment anhand einer vorbestimmten Kennlinie (zum Beispiel näherungsweise linear) mit der Verstellposition des zumindest einen Schaltelements ansteigt. Je weiter das zumindest eine Schaltelement in Anlage mit dem Bremstopf gedrückt wird, desto größer ist das zwischen dem zumindest einen Schaltelement und dem Bremstopf wirkende Bremsmoment.
Zusätzlich oder alternativ kann angenommen werden, dass das Drehmoment proportional ist zur Differenz zwischen dem aktuell gemessenen Motorstrom und dem Referenzwert, was zur Bestimmung und Einstellung des wirkenden Bremsmoments verwendet werden kann.
Anhand des bekannten Berührpunkts kann somit das Bremsmoment an der Schalteinrichtung in vergleichsweise genauer Weise eingestellt werden. Dies kann bei jedem Schaltvorgang erneut erfolgen, sodass Toleranzen und Verschleißerscheinungen im Betrieb ohne weiteres ausgeglichen werden können und das Bremsmoment toleranz- und verschleißunabhängig eingestellt wird.
Der bekannte Berührpunkt kann hierbei auch zur Steuerung beim umgekehrten Verstellen des zumindest einen Schaltelements herangezogen werden, um das zumindest eine Schaltelement anhand des bekannten Berührpunkt so weit zu verstellen, dass zum Beispiel der Freilaufzustand sicher und zuverlässig erreicht ist. Über den bekannten und in der Steuereinrichtung gespeicherten Berührpunkt ist bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements in Richtung des Freilaufzustands auch bekannt, wann der Freilaufzustand erreicht ist, das zumindest eine Schaltelement also wieder von dem Bremstopf gelöst ist, sodass das zumindest eine Schaltelement entsprechend angesteuert werden kann.
Die die Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße kann auch anhand des Drehmoments berechnet werden. So kann bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand anhand des durch die Messeinrichtung gemessenen Motorstroms und/oder eines anderen gemessenen Parameterwerts ein Drehmomentwert berechnet werden, der dazu herangezogen werden kann, um eine Kenngröße zu bestimmen, die mit der Steigung des Motorstroms korreliert ist und somit zur Bestimmung des Berührpunkts herangezogen werden kann. In einer Ausführungsvariante wird hierzu ein Motormodell genutzt, das dann z.B. den gemessenen (Motor-) Strom und/oder als Parameterwert eine Spannung und/oder eine Drehzahl berücksichtigt. Mithilfe des Motormodells kann dann ein Drehmoment berechnet werden. Dieses Drehmoment (am Motoranker) muss somit nicht den Anlaufpeak des Stromes beinhalten, da durch das Motormodell die Massenträgheit des Motorankers berücksichtigt und der Strom zum Beschleunigen des Motorankers „herausgerechnet“ werden kann.
Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, um das Ansteigen des Motorstroms zu unterscheiden von einem Ansteigen des Motorstroms beim Anfahren des Motors. Generell weist der Motorstrom beim Anfahren des Motors zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand eine Stromspitze auf, die durch die Trägheit des Motorankers bedingt ist. Beim Anfahren des Motors kann somit, wenn der Motorstrom an sich betrachtet wird, nicht ohne weiteres ein Ansteigen des Motorstroms infolge einer Bremsmomentwirkung in der Schalteinrichtung bestimmt werden. Wird der Motorstrom für sich betrachtet, ist somit erforderlich, beim Anfahren der Schalteinrichtung, also beim Verstellen in den Freilaufzustand, das zumindest eine Schaltelement hinreichend weit vom Bremstopf zu entfernen, damit eine Motorspritze beim Anfahren zum darauf folgenden Schalten in den Kopplungszustand hinreichend weit getrennt ist von einem Bereich, in dem der Motorstrom aufgrund einer Wechselwirkung des zumindest einen Schaltelements mit dem Bremstopf ansteigt.
Wird anhand des Motorstroms und/oder des anderen gemessenen Parameterwerts (z.B. Spannung oder Drehzahl) ein Drehmomentwert berechnet und aus dem Drehmomentwert eine Kenngröße, die indikativ auch für die Steigung des Motorstroms ist, bestimmt, so kann bereits beim Anfahren ein Ansteigen des Motorstroms aufgrund einer Wechselwirkung des zumindest einen Schaltelements mit dem Bremstopf erkannt werden. Dies ermöglicht ein schnelleres Schalten der Schalteinrichtung in den Kopplungszustand, weil die Schalteinrichtung für eine Berührpunkterkennung nicht sehr weit in den Bereich des Freilaufzustands gefahren werden muss.
Das Gesamtdrehmoment beim Anfahren wird bestimmt durch einen Anteil, der auf ein Lastdrehmoment zurückgeht, und einen Anteil, der auf ein Anlaufdrehmoment zurückgeht. Der Gesamtdrehmomentwert ist generell proportional zum Motorstrom und kann somit aus dem Motorstrom berechnet werden. Das Anlaufdrehmoment ergibt sich aus der Winkelbeschleunigung und dem (durch die Bauform des Motors bestimmten) Trägheitsmoment. Aus dem Gesamtdrehmoment und dem Anlaufdrehmoment kann somit das Lastdrehmoment bestimmt werden, das für die Berechnung der Kenngröße herangezogen wird und insbesondere keine Spitze beim Anlaufen aufweist.
Anhand der Kenngröße kann dann eine Bestimmung des Berührpunkts erfolgen, wie dies vorangehend beschrieben worden ist, insbesondere indem ein Vergleich mit einem Schwellwert durchgeführt wird und, wenn der Schwellwert überschritten wird, ein Referenzwert gesetzt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, anhand des an einer Mehrzahl von Abtastpunkten gemessenen Motorstroms zumindest eine Regressionsfunktion zu bestimmen, um den Berührpunkt anhand der zumindest einen Regressionsfunktion zu ermitteln. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, eine erste Regressionsfunktion in einem ersten Bereich und eine zweite Regressionsfunktion in einem zweiten Bereich zu bestimmen, wobei der Berührpunkt einem Schnittpunkt der ersten Regressionsfunktion mit der zweiten Regressionsfunktion entspricht.
Diesem liegt zugrunde, dass in einem Leerlauf des Stellantriebs, also bevor das zumindest eine Schaltelement mit dem Bremstopf in Berührung gebracht worden ist (der Berührpunkt also noch nicht erreicht ist), der Motorstrom zumindest näherungsweise einer Geraden mit einer vergleichsweise kleinen Steigung (nahe Null) folgen kann. Dieser Verlauf des Motorstroms (entsprechend dem ersten Bereich) kann durch eine Regressionsfunktion zum Beispiel in Form einer Geraden angenähert werden. Diese Regressionsfunktion stellt somit eine Annäherung für den Motorstrom vor Berührung des zumindest einen Schaltelements mit dem Bremstopf dar.
Ist das zumindest eine Schaltelement jedoch in Berührung mit dem Bremstopf gelangt, steigt der Motorstrom näherungsweise linear an (insbesondere wenn der Motorstrom über der Position betrachtet wird). In einem zweiten Bereich nach Berührung des zumindest einen Schaltelements mit dem Bremstopf kann der Motorstrom somit durch eine zweite Regressionsfunktion, die beispielsweise einer Geraden mit einer der Steigung des Motorstroms entsprechenden Steigung entspricht, angenähert werden. Insofern stellt diese Gerade eine Kenngröße für den Anstieg des Motorstroms dar.
Anhand eines Schnittpunkts der ersten Geraden mit der zweiten Gerade kann dann der Berührpunkt bestimmt werden.
Der erste Bereich und der zweite Bereich können beispielsweise anhand einer Schwellwerterkennung unterschieden werden. Beispielsweise kann anhand einer die Steigung des Motorstroms anzeigenden Kenngröße, zum Beispiel der aktuellen Steigung des Motorstroms, ein Schwellwertvergleich durchgeführt werden, um (vorläufig) auf einen Berührpunkt zu schließen und den ersten Bereich von dem zweiten Bereich zu trennen. Anhand der für den ersten Bereich und den zweiten Bereich bestimmten Geraden kann der Berührpunkt dann korrigiert und final festgelegt werden, sodass anhand des Berührpunkts eine Steuerung der Schalteinrichtung erfolgen kann.
Insbesondere das Bestimmen der zweiten Regressionsfunktion kann iterativ für jeden im zweiten Bereich an einem Abtastpunkt erhaltenen Stromwert wiederholt werden. Die zweite Regressionsfunktion kann somit im Betrieb iterativ angepasst werden. Die Position des Berührungspunkts kann somit iterativ anhand der immer wieder neu bestimmten zweiten Regressionsfunktion im zweiten Bereich korrigiert werden, wobei eine solche iterative Korrektur beendet werden kann, wenn die sich ergebende Änderung des Berührungspunkts einen Schwellwert unterschreitet.
Eine Kalibrierung der hier beschriebenen Art kann auch zu einer Fehlererkennung und zum Erzeugen von Warnsignalen an einen Nutzer im Fahrzeug oder an Werkstattpersonal bei einem Werkstattbesuch verwendet werden. Wird anhand der Bestimmung des Berührpunkts erkannt, dass der Berührpunkt sich über die Lebensdauer der Schalteinrichtung erheblich verändert, so kann dies auf einen übermäßigen Verschleiß hindeuten, und entsprechend kann eine Warnung erzeugt und ausgegeben werden.
In einer Ausgestaltung umfasst die Schalteinrichtung ein Stellelement zum Beispiel in Form eines Nockens zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements. Ein Stellgetriebe verbindet den Stellantrieb mit dem Stellelement zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements. Das Stellelement ist hierbei verschwenkbar an dem Träger angeordnet. Das Stellelement kann beispielsweise mit einem Paar von Schaltelementen zusammenwirken, um die Schaltelemente in Anlage mit dem Bremstopf zu drücken oder außer Anlage von dem Bremstopf zu bringen.
Vorzugsweise kann das zumindest eine Schaltelement zwischen unterschiedlichen Stellungen bewegt werden, um die Schalteinrichtung in unterschiedliche Zustände zu bringen.
Wird das Stellelement zum Beispiel so stark gegen das zumindest eine Schaltelement gedrückt, dass das zumindest eine Schaltelement in pressende, sperrende Anlage mit dem Bremstopf gelangt, so befindet sich die Schalteinrichtung in dem Kopplungszustand, in dem eine Relativbewegung zwischen dem Bremstopf und den Schaltelementen gesperrt ist, sodass der Bremstopf stationär zu dem Träger, an dem das zumindest eine Schaltelement angeordnet ist, gehalten wird. In diesem Kopplungszustand kann beispielsweise eine Kraftübertragung zwischen den der Schalteinrichtung zugeordneten Getriebeteilen erfolgen.
In dem Freilaufzustand hingegen ist das zumindest eine Schaltelement beispielsweise nicht bremsend mit dem Bremstopf in Anlage. In dem Freilaufzustand ist das zumindest eine Schaltelement so zu dem Bremstopf versetzt, dass der Bremstopf gegenüber dem zumindest einen Schaltelement nicht gesperrt ist und ein Freilauf des Bremstopfes relativ zu dem zumindest einen Schaltelement möglich ist.
In einem Bremszustand wird das zumindest eine Schaltelement durch das Stellelement zum Beispiel in bremsende, schleifende Anlage mit dem Bremstopf gedrückt, sodass sich der Bremstopf schleifend gegenüber dem zumindest einen Schaltelement bewegen kann, in seiner Bewegung aber gebremst wird. Das Stellelement ist hierbei nach Art eines Nockens vorzugsweise so geformt, dass anhand der Stellung des Stellelements die Bremswirkung eingestellt werden kann, zwischen einer schwachen Bremswirkung über eine starke Bremswirkung bis hin zu einem Sperren.
Der Berührpunkt kann hierbei auch dem Beginn des Bremszustandes entsprechen, ab dem nämlich eine Anlage des zumindest einen Schaltelements mit dem Bremstopf besteht.
In einer Ausgestaltung ist das zumindest eine Schaltelement verschwenkbar an dem Träger angeordnet. Dies ist jedoch nicht zwingend. Denkbar und möglich ist auch, das zumindest eine Schaltelement beispielsweise verschiebbar an dem Träger zu lagern.
In einer Ausgestaltung ist ein Stellgetriebe der Schalteinrichtung durch ein Spindelgetriebe ausgebildet, das eine Spindel und eine mit der Spindel in Gewindeeingriff stehende Spindelmutter aufweist, die zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements zueinander bewegbar sind. Die Verwendung eines Spindelgetriebes zur Kopplung des Stellantriebs mit dem zumindest einen Schaltelement ermöglicht einen Kraftübertragungsstrang zwischen dem Stellantrieb und dem zumindest einen Schaltelement mit geringem Spiel. Über das Spindelgetriebe können große Verstellkräfte bei geringem Hub übertragen werden. Ein Spindelgetriebe kann zudem mit geringem Bauraum verwirklicht und geräuscharm betrieben werden. Aufgrund der Kopplung der Spindelmutter über einen Gewindeeingriff mit der Spindel können Verspannungen im System reduziert werden.
Zum Antreiben der Spindel treibt der Stellantrieb vorzugsweise eine Antriebsschnecke an, die beispielsweise mit einem mit der Spindel verbundenen Ritzel in Verzahnungseingriff steht. Die Antriebsschnecke kann beispielsweise an einer durch den Stellantrieb antreibbaren Welle angeordnet sein und wird somit über den Stellantrieb verdreht. Die Antriebsschnecke weist ein Schneckengewinde auf, das mit einer Verzahnung des Ritzels, beispielsweise einer Schrägverzahnung des Ritzels, in Verzahnungseingriff steht, sodass eine Drehbewegung der Antriebsschnecke in eine Drehbewegung des Ritzels umgesetzt wird. Die Drehachse der Antriebsschnecke und die Drehachse des Ritzels sind hierbei vorzugsweise (näherungsweise) senkrecht zueinander gerichtet.
Zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements treibt der Stellantrieb das Stellgetriebe an, indem er zum Beispiel die Spindel relativ zu dem Träger in eine Drehbewegung versetzt und die Spindelmutter längs entlang der Spindel bewegt. Die Spindelmutter ist beispielsweise mit einem Hebel gekoppelt ist, der mit dem Stellelement verbunden ist und der eine Bewegung der Spindelmutter in eine Schwenkbewegung des Stellelements überträgt.
Die Schalteinrichtung ist beispielsweise Bestandteil einer Vorrichtung zum manuellen und/oder elektromotorischen Verstellen eines ersten Fahrzeugteils und eines zweiten Fahrzeugteils relativ zueinander, beispielsweise zum Verstellen einer Fahrzeugtür relativ zu einer Fahrzeugkarosserie. Eine solche Vorrichtung weist ein Verstellteil auf, das derart mit dem ersten Fahrzeugteil wirkverbunden ist, dass bei einem Verstellen der Fahrzeugteile zueinander sich das Verstellteil relativ zu dem zweiten Fahrzeugteil bewegt. An dem zweiten Fahrzeugteil ist ein Abtriebselement angeordnet, das mit dem Verstellteil in Wirkverbindung steht und zum Bewegen des Verstellteils relativ zu dem zweiten Fahrzeugteil antreibbar ist. Eine elektromotorische Antriebseinrichtung dient zum antreiben des Abtriebselements. Die Schalteinrichtung kann hierbei dazu ausgestaltet sein, in schaltbarer Weise eine Wirkverbindung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Abtriebselement herzustellen.
Über die Schalteinrichtung kann ein Kraftübertragungsstrang zwischen der Antriebseinrichtung und dem Abtriebselement somit schaltbar geschlossen oder geöffnet werden, um eine Kraft auf das Abtriebselement zu übertragen oder einen Leerlauf für das Abtriebselement bereitzustellen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Fahrzeugtür relativ zu einer Fahrzeugkarosserie - bei geschlossener Schalteinrichtung - elektromotorisch bewegt werden. Die Schalteinrichtung kann freigeschaltet werden, um die Fahrzeugtür in manueller Weise frei und unabhängig von der Antriebseinrichtung zu der Fahrzeugkarosserie zu bewegen.
Das Verstellteil kann beispielsweise nach Art eines Fangbands ausgebildet sein. Das Abtriebselement kann demgegenüber beispielsweise als drehbare Seiltrommel verwirklicht sein, die über ein Kraftübertragungselement in Form eines (ausschließlich) Zugkräfte übertragenden Zugseils mit dem Verstellteil gekoppelt ist. Bei Verstellen des Verstellteils wird die Seiltrommel entlang des Verstellteils bewegt und verdreht sich hierbei. Ein elektromotorisches Verstellen der Fahrzeugteile relativ zueinander, beispielsweise zum Verstellen einer Fahrzeugtür, kann durch Antreiben der Seiltrommel erfolgen. Durch Entkuppeln des Getriebes kann die Seiltrommel in einen Freilauf geschaltet werden, sodass auch ein manuelles Verstellen des Verstellteils möglich ist, unabhängig von einer die Seiltrommel antreibenden Antriebsvorrichtung.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Schalteinrichtung zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen zwei Fahrzeugbaugruppen. Bei dem Verfahren ist vorgesehen:

- Verstellen zumindest eines an einem Träger angeordneten Schaltelements relativ zu einem Bremstopf durch einen elektromotorischen Stellantrieb, um die Schalteinrichtung zwischen unterschiedlichen Kupplungszuständen zu schalten, wobei in einem Kopplungszustand das zumindest eine Schaltelement mit dem Bremstopf in Anlage ist und in einem Freilaufzustand der Bremstopf gegenüber dem Träger bewegbar ist,
- Messen eines Motorstroms, den der Stellantrieb im Betrieb bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand aufnimmt, durch eine Messeinrichtung und
- Steuern des Stellantriebs der Schalteinrichtung durch eine Steuereinrichtung.

Hierbei ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand anhand des durch die Messeinrichtung gemessenen Motorstroms eine eine Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße auswertet, um einen Berührpunkt, ab dem das zumindest eine Schaltelement in Anlage mit dem Bremstopf ist, zu bestimmen.
Die vorangehend für die Schalteinrichtung beschriebenen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen finden analog auch auf das Verfahren Anwendung, sodass vollumfassend auf die vorangehenden Ausführungen verwiesen werden soll.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugtür an einer Fahrzeugkarosserie, mit einem gelenkig an der Fahrzeugkarosserie angeordneten, bei einem Verschwenken der Fahrzeugtür relativ zu der Fahrzeugtür bewegten Verstellteil in Form eines Fangbands;
2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Verstellen und Feststellen zweier Fahrzeugteile relativ zueinander;
3 eine Ansicht des Antriebsstrangs der Vorrichtung;
4 eine Ansicht einer Baugruppe der Vorrichtung mit einem Verstellteil, einem an dem Verstellteil angeordneten Zugseil und einer mit dem Zugseil verbundenen Seiltrommel;
5 eine gesonderte Ansicht der Seiltrommel;
6 eine gesonderte Ansicht der Seiltrommel mit daran angeordnetem Zugseil;
7 eine Ansicht einer Schalteinrichtung zum Schalten des Getriebes;
8A eine Ansicht der Schalteinrichtung, in einem Kopplungszustand;
8B eine Ansicht der Schalteinrichtung, in einem Bremszustand;
8C eine Ansicht der Schalteinrichtung, in einem Freilaufzustand;
9 eine Ansicht der Schalteinrichtung von unten ohne das Trägerelement;
10 eine gesonderte Ansicht eines Spindelgetriebes der Schalteinrichtung, mit einer über einen Stellantrieb antreibbaren Spindel und einer mit der Spindel in Gewindeeingriffe stehenden Spindelmutter;
11 eine grafische Ansicht eines gemessenen Motorstroms über eine Folge von Abtastpunkten;
12 eine grafische Ansicht eines aus dem Motorstrom bestimmten Differenzstroms;
13 eine grafische Ansicht eines linearen Zusammenhangs zwischen dem an der Schalteinrichtung wirkenden Bremsmoment und der Position der Schaltelemente der Schalteinrichtung;
14A eine Ansicht des Motorstroms unter Einbeziehung des Anlaufverhaltens des Stellantriebs der Schalteinrichtung;
14B eine Ansicht eines aus dem Motorstrom berechneten Drehmomentwerts;
15 eine schematische Ansicht des Motorstroms über der Position, darstellend Regressionsfunktionen in unterschiedlichen Bereichen zur Bestimmung eines Berührpunkts anhand eines Schnittpunkts der Regressionsfunktionen; und
16 eine Darstellung eines Berührpunkts, ermittelt anhand des Schnittpunkts von interaktiv neu bestimmten Regressionsfunktionen.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 1 mit einer Fahrzeugkarosserie 10 und einer um einen Türscharnier 111 gelenkig an der Fahrzeugkarosserie 10 angeordneten Fahrzeugtür 11, die entlang einer Öffnungsrichtung O relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 verschwenkt werden kann, um eine Türöffnung freizugeben oder zu verschließen.
Zwischen der Fahrzeugkarosserie 10 und der Fahrzeugtür 11 wirkt eine Vorrichtung 2, die ein Verstellteil 21 in Form eines Fangbands aufweist und zum Feststellen und/oder Verstellen der Fahrzeugtür 11 relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 dient. Das Verstellteil 21 in Form des Fangbands ist um ein Gelenk 20 an der Fahrzeugkarosserie 10, beispielsweise an der A-Säule des Fahrzeugs 1, gelenkig angeordnet und bewegt sich bei einem Verschwenken der Fahrzeugtür 11 relativ zu der Fahrzeugtür 11. Das Verstellteil 21 ragt hierzu mit einem Ende 211 in einen Türinnenraum 110 der Fahrzeugtür 11 hinein und bewegt sich bei einem Verstellen der Fahrzeugtür 11 in diesem Türinnenraum 110.
Perspektivische Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 2 dieser Art sind in 2 bis 6 dargestellt. Das Verstellteil 21 in Form des Fangbands trägt an einem Ende 210 ein Gelenk 20, das an der Fahrzeugkarosserie 10, beispielsweise der A-Säule des Fahrzeugs 1, festgelegt werden kann, um auf diese Weise das Verstellteil 21 gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie 10 zu verbinden.
Mit seinem vom Ende 210 abgewandten Ende 211 erstreckt sich das Verstellteil 21 in den Türinnenraum 110 der Fahrzeugtür 11 hinein. Das Verstellteil 21 steht hierbei mit der Fahrzeugtür 11 in Wirkverbindung, um die Fahrzeugtür 11 in einer eingenommenen Verstellposition relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 festzustellen und/oder eine elektromotorische oder manuelle Verstellung der Fahrzeugtür 11 relativ zur Fahrzeugkarosserie 10 zu ermöglichen.
Der grundlegende Aufbau einer die Wirkverbindung zwischen den Fahrzeugteilen 10, 11 herstellenden Baugruppe dieser Vorrichtung 2 ist in 4 bis 6 dargestellt.
An dem Verstellteil 21 ist ein flexibles, Zugkräfte übertragendes Kraftübertragungselement in Form eines Zugseils 22, beispielsweise eines Stahl- oder Kunststoffseils angeordnet. Das Zugseil 22 weist zwei unterschiedliche, getrennt voneinander ausgebildete Abschnitte 22A, 22B auf, die einerseits mit dem Verstellteil 21 und andererseits mit einem Abtriebselement in Form einer Seiltrommel 24 verbunden sind.
Die Abschnitte 22A, 22B erstrecken sich entlang einer Lauffläche 215 des Verstellteils 21 und sind teilweise auf die Seiltrommel 24 aufgewickelt. Der erste Abschnitt 22A des Zugseils 22 erstreckt sich zwischen einer Befestigungseinrichtung 212 des Verstellteils 21 und der Seiltrommel 24 und ist mit einem Seilnippel 223 an einem Seilende in die als Nippelkammer ausgestaltete Befestigungseinrichtung 212 formschlüssig eingelegt. Der andere, zweite Abschnitt 22B erstreckt sich zwischen der Seiltrommel 24 und einer Einstelleinrichtung 23, die zum Einstellen der frei erstreckten Länge des Zugseils 22 an dem Verstellteil 21 dient.
Die Seiltrommel 24 ist an einer längs entlang einer Längsachse L erstreckten Welle 34 angeordnet und ist um die Längsachse L drehbar. Bei einem Verdrehen der Seiltrommel 24 um die Längsachse L wird einer der Abschnitte 22A, 22B (abhängig von der Drehrichtung) auf die Seiltrommel 24 aufgewickelt, während der andere Abschnitt 22B, 22A von der Seiltrommel 24 abgewickelt wird. Das Zugseil 22 ändert hierbei seine Erstreckungslänge an dem Verstellteil 21 nicht. Vielmehr führt das Verdrehen der Seiltrommel 24 zu einem Verstellen des Verstellteils 21 entlang einer Verstellrichtung V relativ zu der Seiltrommel 24, sodass durch Antreiben der Seiltrommel 24 das Verstellteil 21 und damit die Fahrzeugteile 10, 11 zueinander bewegt werden können. Alternativ kann über die Seiltrommel 24 auch - bei einem manuellen Verstellen der Fertigteile 10, 11 zueinander - eine Bremswirkung bereitgestellt werden, um die Fahrzeugteile 10, 11 in einer gerade eingenommenen Position zueinander festzustellen oder beim Verstellen die Verstellbewegung durch Bremsen zu beeinflussen.
Die Seiltrommel 24 ist formschlüssig und auf diese Weise drehfest mit der Welle 34 verbunden. Die Welle 34 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Getriebes 30, über das zum Verstellen oder Feststellen auf die Seiltrommel 24 eingewirkt werden kann. Die Seiltrommel 24 ist in einem Seiltrommelgehäuse 380 eingefasst, das fest mit einem Gehäuse 38 der Vorrichtung 2 verbunden ist. Das Seiltrommelgehäuse 380 lagert die Seiltrommel 24 drehbar und dient zudem zur definierten Führung der Seiltrommel 24 relativ zu dem Verstellteil 21.
Die Seiltrommel 24 ist mit einer Antriebseinrichtung 3 gekoppelt, die das Getriebe 30 aufweist und derart ausgestaltet ist, dass die Fahrzeugtür 1 elektromotorisch mittels der Antriebseinrichtung 3 oder manuell unabhängig von der Antriebseinrichtung 3 oder auch nach Art eines Servomotors elektromotorisch unterstützt durch die Antriebseinrichtung 3 verstellt werden kann. Das Getriebe 30 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, wie aus 3 ersichtlich, als einstufiges Planetengetriebe ausgebildet und weist eine Planetenradstufe 32 mit Planetenrädern 321 auf, die an einem drehfest mit der Welle 34 verbundenen Trägerelement 320 um Drehachsen 322 drehbar angeordnet sind und mit einer Innenverzahnung 312 an einem Hohlrad 31 in Verzahnungseingriff stehen.
Die Planetenräder 321 sind axial zwischen zwei Trägerelementen 320 drehbar aufgenommen, von denen in 3 nur ein unteres Trägerelement 320 dargestellt ist. Der Träger für die Planetenräder 321 wird somit durch zwei Trägerelemente 320 gebildet, zwischen denen die Planetenräder 321 drehbar angeordnet sind.
Die Planetenräder 321 kämmen mit einem Sonnenrad 326, das an einer Hohlwelle 327 angeordnet ist. Die Hohlwelle 327 ist an der Welle 34 freidrehend angeordnet und bildet ein Stirnrad 328 aus, das mit einer Antriebsschnecke 371 an einer durch einen Antriebsmotor 370 angetriebenen Motorwelle 37 kämmt. Die Hohlwelle 327 kann vorzugsweise einstückig mit dem daran angeformten Sonnenrad 326 und dem Stirnrad 328 ausgebildet sein. Grundsätzlich ist aber auch eine mehrteilige Bauform denkbar und möglich.
Das Hohlrad 31 bildet die Innenverzahnung 312 zum Eingriff mit den Planetenrädern 321 aus. Das Hohlrad 31 ist hierbei über einen Lagerabschnitt 318 in Form einer Lagerbuchse an der Welle 34 drehbar gelagert und bildet an einem der Innenverzahnung 312 abgewandten, axialen Ende einen Bremstopf 42 aus, in dem Schaltelemente 430, 431 einer Schalteinrichtung 4 angeordnet sind, die - angetrieben über einen Stellantrieb 40 - zwischen unterschiedlichen Zuständen verstellbar sind.
Die in einem Ausführungsbeispiel in 7 bis 10 dargestellte Schalteinrichtung 4 ist nach Art einer Trommelbremse ausgebildet und ist in unterschiedlichen Funktionszuständen in 8A bis 8C dargestellt. Die Schaltelemente 430, 431 in Form von Bremsbacken mit daran angeordneten Bremsbelägen 434 sind an einem durch ein Gehäuseteil gebildeten Träger 41 angeordnet, der ortsfest zu dem Gehäuse 38 angeordnet ist. Die Bremsbacken 430, 431 sind um ein Festlager 432 (siehe zum Beispiel 7 und 8A-8C) verschwenkbar an dem Träger 41 angeordnet und können zum Schalten des Getriebes 30 zwischen unterschiedlichen Stellungen verstellt werden.
Zum Verstellen der Schaltelemente 430, 431 in Form der Bremsbacken ist ein Stellelement 44 in Form eines Nockens vorgesehen, das verschwenkbar an dem Träger 41 angeordnet und mit einem Hebel 405 verbunden ist und über ein Stellgetriebe in Form eines Spindelgetriebes verstellt werden kann.
Das Stellgetriebe in Form des Spindelgetriebes weist eine Spindel 402 und eine mit der Spindel 402 in Gewindeeingriff stehende Spindelmutter 404 auf, die zueinander bewegbar sind.
Die Spindel 402 ist an ihren axialen Enden über jeweils ein balliges Kalottenlager 403 zu dem Träger 41, der Bestandteil des Gehäuses 38 der Antriebseinrichtung 3 ist, drehbar gelagert und trägt an einem einem Stellantrieb 40 in Form eines Elektromotors zugeordneten Ende ein Ritzel 401, das als Schneckenrad mit einer umlaufenden Schrägverzahnung ausgebildet ist und mit einer an einer Antriebswelle des Stellantriebs 40 fest angeordneten Antriebsschnecke 400 in Verzahnungseingriff steht.
Die Spindelmutter 404 ist demgegenüber über einen Führungsabschnitt 406 längs entlang einer Bewegungsrichtung A zu dem Träger 41 geführt und dazu über den Führungsabschnitt 406 gleitend mit einer Führungsbahn 411 an dem Träger 41 in Anlage. Eine zweite Führungsbahn ist an einer an den Träger 41 anzusetzenden, in 7 und 8A-8C nicht dargestellten Gehäusehälfte gebildet, sodass die Spindelmutter 404 in ihrer Drehstellung zu dem Träger 41 festgelegt, dabei aber gleitend entlang der Bewegungsrichtung A geführt ist.
Die Spindelmutter 404 ist mit einem Hebel 405 gekoppelt, an dem das Stellelement 44 starr angeordnet ist. Wie aus 9 und 10 ersichtlich, weist die Spindelmutter 404 zur Kopplung mit dem Hebel 405 eine Kupplungseinrichtung in Form eines Langlochs 407 auf, in das ein Koppelelement in Form eines Zapfens 408 an dem Hebel 405 derart eingreift, dass bei einer Längsbewegung der Spindelmutter 404 entlang der Spindel 402 eine Lageänderung des Zapfens 408 zu der Spindelmutter 404 ausgeglichen werden kann.
Zum Verstellen der Schaltelemente 430, 431 treibt der Stellantrieb 40 die Antriebsschnecke 400 an, die dadurch das Ritzel 401 und somit die Spindel 402 in eine Drehbewegung versetzt. Dadurch wird die Spindelmutter 404 - aufgrund ihres Gewindeeingriffs mit der Spindel 402 - längs entlang der Bewegungsrichtung A zu der Spindel 402 verstellt, und somit wird der um die Schwenkachse D des Stellelements 44 schwenkbare Hebel 405 entlang der Stellrichtung S und damit auch das Stellelement 44 um die Schwenkachse D verschwenkt.
Die Stellposition des Stellelements 44 und darüber der Schaltelemente 430, 431 kann beispielsweise über einen oder mehrere an der Motorwelle des Stellantriebs 40 angeordnete, eine Drehbewegung der Motorwelle erfassende Hallsensoren detektiert werden.
Über die Schalteinrichtung 4 kann das Getriebe 30 zwischen einem Kopplungszustand, einem Bremszustand und einem Freilaufzustand geschaltet werden.
In dem Freilaufzustand (8A) sind die Bremsbacken 430, 431 in einer Freilaufstellung und sind entsprechend (geringfügig) von dem Bremstopf 42 entfernt, sodass der Bremstopf 42 nicht gegenüber dem Gehäuse 38 festgestellt ist und auch keine (nennenswerte) Bremswirkung durch die Bremsbacken 430, 431 bewirkt wird. In diesem Freilaufzustand kann die Seiltrommel 24 grundsätzlich unabhängig vom Antriebsmotor 370 bewegt werden, ohne dass der Antriebsmotor 370 bei einer abtriebsseitigen Bewegung der Seiltrommel 24 mitbewegt wird. In diesem Freilaufzustand ist insbesondere ein leichtgängiges, manuelles Verstellen der Fahrzeugtür 11 unabhängig vom Antriebsmotor 370 möglich.
Aus dem Freilaufzustand heraus kann die Schalteinrichtung 4 verstellt werden, indem durch Verdrehen der Spindel 402 in eine entsprechende Drehrichtung die Spindelmutter 404 bewegt und dadurch das Stellelement 44 zum Aufweiten der Schaltelemente 430, 431 zueinander verschwenkt wird, wie dies aus 8B ersichtlich ist. In einem Bremszustand werden die Bremsbacken 430, 431 mit - im Vergleich zum Kopplungszustand - reduzierter Kraft innenseitig gegen den Bremstopf 42 gedrückt, sodass das Hohlrad 31 nicht gesperrt, sondern (lediglich) in definierter Weise gebremst wird. Das Hohlrad 31 kann sich somit relativ zu dem Träger 41 verdrehen, wird dabei aber über die reibende Anlage der Bremsbacken 430, 431 an dem Bremstopf 42 gebremst.
Durch eine solche Bremswirkung kann ein Bremsen der Bewegung der Fahrzeugteile 10, 11 zueinander bewirkt werden, beispielsweise wenn bei manueller Verstellung die Fahrzeugtür 11 sich einer Endposition, beispielsweise der maximal geöffneten Stellung annähert. Über ein definiertes Bremsen kann auch eine zu schnelle Bewegung beispielsweise bei einem manuellen Zuschlagen der Fahrzeugtür 11 gebremst werden.
In dem Bremszustand liegen die Schaltelemente 430, 431 schleifend und somit bremsend innenseitig an einer zugeordneten Bremsfläche 420 des Bremstopfs 42 (siehe 3) an, sodass eine Bremswirkung bereitgestellt wird. Durch weiteres Verstellen der Spindelmutter 404 in die Bewegungsrichtung A wird das Stellelement 44 weiter um seine Schwenkachse D verdreht, wie dies in 8C dargestellt ist, sodass die Schaltelemente 430, 431 pressend in Anlage mit dem Bremstopf 42 gedrückt und dadurch reibschlüssig zu dem Bremstopf 42 festgelegt werden. Die Schalteinrichtung 4 gelangt somit in den Kopplungszustand, in dem der Bremstopf 42 relativ zu dem Träger 41 stationär festgehalten wird.
In dem Kopplungszustand (8C) ist der Bremstopf 42 durch sperrende Wirkung der Bremsbacken 430, 431 relativ zu dem Gehäuse 38 gesperrt, sodass das Hohlrad 31 relativ zu dem Gehäuse 38 festgehalten wird. In diesem Kopplungszustand ist ein Kraftfluss zwischen der Hohlwelle 327 und der Seiltrommel 24 hergestellt, sodass über das Getriebe 30 der Antriebsmotor 370 mit der Seiltrommel 24 gekoppelt ist und die Seiltrommel 24 elektromotorisch verstellt werden kann.
In dem Kopplungszustand befinden sich die Bremsbacken 430, 431 in der Kopplungsstellung gemäß 8C und werden hierzu über den Stellantrieb 40 mittels des Stellelements 44 innenseitig in Anlage mit dem Bremstopf 42 gedrückt. Die Kraft, mit der die Bremsbacken 430, 431 in Anlage mit dem Bremstopf 42 gedrückt werden, kann hierbei so bemessen sein, dass bei Überschreiten einer maximalen Kraft die Kupplung durchrutschen kann. Auf diese Weise kann beispielsweise in Notsituationen, beispielsweise in einem Einklemmfall, verhindert werden, dass übermäßig große Verstellkräfte übertragen werden können. Das kann aber auch ein normaler Bedienungsfall sein, wenn z.B. die Kupplung erst durchrutschen muss, damit die Steuerung den manuellen Bedienwunsch erkennt.
Wie aus 8A bis 8C ersichtlich, sind die Bremsbacken 430, 431 über Vorspannelemente 433 in Form von Zugfedern in Richtung ihrer Freilaufstellung (8C) vorgespannt. Zum Verstellen der Bremsbacken 430, 431 aus der Freilaufstellung heraus drückt das Stellelement 44 die Bremsbacken 430, 431 auseinander und somit in Richtung des Bremstopfes 42. Dies erfolgt entgegen der Wirkung der Vorspannelemente 433. Zum Zurückstellen der Bremsbacken 430, 431 in Richtung der Freilaufstellung wird das Stellelement 44 zurück verschwenkt, wobei die Bremsbacken 430, 431 aufgrund der Wirkung der Vorspannelemente 433 dem Stellelement 44 nachfolgen und sich somit zurück in Richtung ihrer Freilaufstellung bewegen.
Das Stellelement 44 ist durch einen Nocken gebildet, der zwischen den Enden der Schaltelemente 430, 431 liegt, die dem Festlager 432 abgewandt sind, und ist derart geformt, dass durch Verschwenken des Stellelements 44 um eine Schwenkachse D die Schaltelemente 430, 431 zum radialen Aufweiten oder Zusammenziehen verschwenkt werden können.
Damit in dem Kopplungszustand und dem Bremszustand ein definiertes Drehmoment an der Schalteinrichtung 4 eingestellt werden kann, ist erforderlich, die Schalteinrichtung 4 zu kalibrieren. Eine solche Kalibrierung ist insbesondere deswegen erforderlich, weil das Stellgetriebe in Form des Spindelgetriebes Toleranzen aufweist, die das Verstellen der Schaltelemente 430, 431 über den Stellantrieb 40 und somit das Drehmoment in der Wechselwirkung zwischen den Schaltelementen 430, 431 und dem Bremstopf 42 beeinflussen. Zudem haben auch Umwelteinflüsse, zum Beispiel die Umgebungstemperatur und die Luftfeuchtigkeit, und auch ein Verschleiß in der Schalteinrichtung 4 einen Einfluss auf das bereitgestellte Drehmoment.
Es ist somit eine Kalibrierung wünschenswert, die den Einfluss von Toleranzen, Umgebungsbedingungen und Verschleiß auf die Genauigkeit in der Einstellung des Drehmoments an den Schaltelementen 430, 431 zumindest reduzieren kann.
Um über die Schalteinrichtung 4 ein zwischen den Schaltelementen 430, 431 und dem Bremstopf 42 wirkendes Bremsmoment in genauer Weise einzustellen, ist vorliegend vorgesehen, einen an dem Stellantrieb 40 der Schalteinrichtung 4 aufgenommenen Motorstrom mittels einer Messeinrichtung 45 (siehe 7) zu messen, um anhand des Motorstroms darauf zu schließen, ob die Schaltelemente 430, 431 bei einem Verstellen aus dem Freilaufzustand in Richtung des Kopplungszustands in Anlage mit dem Bremstopf 42 gelangt sind. Wird anhand eines Anstiegs des Motorstroms erkannt, dass das an dem Stellantrieb 40 bewirkte Drehmoment ansteigt, deutet dies darauf hin, dass zwischen den Schaltelementen 430, 431 und dem Bremstopf 42 eine Kraftwirkung besteht und somit die Schaltelemente 430, 431 in Anlage mit dem Bremstopf 42 sind.
Zum Bestimmen eines Berührpunkts, ab dem die Schaltelemente 430, 431 bei einem Verstellen aus dem Freilaufzustand in Richtung des Kopplungszustands in Anlage mit dem Bremstopf 42 sind, ist eine den Betrieb der Schalteinrichtung 4 steuernde Steuereinrichtung 5 (siehe 7) vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, anhand des durch die Messeinrichtung 45 gemessenen Motorstroms eine Kenngröße zu bestimmen, die die Steigung des Motorstroms angibt. Diese Kenngröße kann beispielsweise aus der Differenz eines aktuell gemessenen Motorstromwerts und eines vorangehenden Motorstromwerts bestimmt werden zu: $Δ = l (i) - l (i - 1)$
wobei A die Differenz, I(i) den aktuellen Messwert des Motorstroms und I(i-1) den im unmittelbar vorausgehenden Messintervall vor dem aktuellen Messwert gemessenen Motorstrom angibt.
Wird festgestellt, dass diese Differenz oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts liegt, wird davon ausgegangen, dass gegebenenfalls eine Berührung zwischen den Schaltelementen 430, 431 und dem Bremstopf 42 vorliegt und somit gegebenenfalls der Berührpunkt erreicht ist.
Liegt die Differenz oberhalb des Schwellwerts, so wird der Berührpunkt somit vorläufig festgesetzt als die Position, die die Schaltelemente 430, 431 zu Beginn des detektierten Anstiegs (bei dem Messwert l(i-1)) eingenommen haben.
In konkreter Ausgestaltung wird - wenn festgestellt wird, dass die Differenz oberhalb des Schwellwerts liegt - ein Referenzwert gesetzt, der dem Stromwert entspricht, der dem aktuell gemessenen Stromwert unmittelbar vorangegangen ist (I(i-1)). Der Berührpunkt wird vorläufig festgesetzt als die Position der Schaltelemente 430, 431, bei der dieser Stromwert gemessen worden ist.
11 zeigt einen beispielhaften Verlauf eines gemessenen Motorstroms über eine Folge von Abtastpunkten. Üblicherweise wird der Motorstrom durch die Messeinrichtung 45 in Messintervallen in regelmäßigen zeitlichen Abständen (zum Beispiel im Abstand von einigen Millisekunden) oder synchronisiert mit einem Positionssignal, zum Beispiel mit Signalen eines eine Drehbewegung der Motorwelle des Stellantriebs 40 erfassenden Hallsensors, gemessen. Für jede Messung wird die Differenz zwischen dem aktuellen Messwert und dem vorangegangenen Messwert gebildet und anhand des Vergleichs mit dem vorbestimmten Schwellwert geprüft, ob der vorbestimmte Schwellwert überschritten worden ist.
Bei dem Beispiel gemäß 11 wird zu einem Abtastpunkt T1 der Schwellwert (veranschaulicht durch die schräg erstreckte, gestrichelte Linie) zunächst nicht überschritten. Zu einem Abtastpunkt T2 liegt die aus zwei aufeinanderfolgenden Messwerten bestimmte Differenz oberhalb des Schwellwerts, sodass ein Referenzwert X1 gesetzt und festgehalten wird. Die Position, die die Schaltelemente 430, 431 zum Abtastpunkt T2 einnehmen, wird als vorläufiger Berührpunkt gesetzt.
Anhand des Referenzwerts X1 erfolgt nunmehr eine Verifikation, um zu ermitteln, ob der vorläufig gesetzte Berührpunkt dem tatsächlichen Berührpunkt entspricht. Ab dem Abtastpunkt T2 wird hierzu die Differenz zwischen dem aktuellen Strommesswert und dem gespeicherten Referenzwert X1 bestimmt, sodass sich ein in 12 dargestellter Differenzstrom ergibt.
Wird festgestellt, dass der Differenzstrom unter einen vorbestimmten Wert fällt oder nach einem Anstieg eine wieder abfallende Tendenz aufweist, so bedeutet dies, dass der Motorstrom keine steigende Tendenz aufweist und somit der Berührpunkt tatsächlich noch nicht erreicht worden ist. Der Referenzwert wird somit - bei dem in 11 und 12 dargestellten Beispiel - zu einem Abtastpunkt T3 zurückgesetzt und die Bestimmung des Berührpunkts beginnt erneut.
Zu einem Abtastpunkt T4 übersteigt die Steigung des Motorstroms (bestimmt anhand der Differenz zwischen dem aktuell gemessenen Motorstromwert und dem vorangehend gemessenen Motorstromwert) wiederum den vorbestimmten Schwellwert, sodass wiederum ein Referenzwert X2 gesetzt wird. Die Position, die die Schaltelemente 430, 431 zum Abtastpunkt T4 einnehmen, wird nunmehr als vorläufiger Berührpunkt gesetzt.
Wiederum erfolgt nunmehr eine Trendanalyse des Motorstroms zur Verifikation, ob es sich bei dem vorläufig gesetzten Berührpunkt um den tatsächlichen Berührpunkt handelt. Hierzu wird wiederum der Differenzstrom als die Differenz des gemessenen Motorstroms und des Referenzwerts bestimmt. Ergibt sich innerhalb eines Intervalls T aus dem Differenzstrom, dass der Motorstrom bei weiterem Verstellen der Schaltelemente 430, 431 in Richtung einer Anlage mit dem Bremstopf 42 eine steigende Tendenz aufweist, deutet dies darauf hin, dass es sich bei dem zum Abtastpunkt T4 vorläufig gesetzten Berührpunkt um den tatsächlichen Berührpunkt handelt, und entsprechend wird der Berührpunkt als endgültiger Berührpunkt festgesetzt und gespeichert.
Das Bestimmen des Berührpunkts erfolgt bei Bestromen des Stellantriebs 40 für ein kontinuierliches Verstellen der Schaltelemente 430, 431 aus dem Freilaufzustand in Richtung des Kopplungszustands, also in Richtung einer Anlage mit dem Bremstopf 42. Steigt hierbei der Motorstrom an, wie in 11 und 12 ab dem Abtastpunkt T4, so bedeutet dies, dass die Schaltelemente 430, 431 in Anlage mit dem Bremstopf 42 sind und bei weiterem Verstellen immer stärker in Anlage mit dem Bremstopf 42 gepresst werden.
Eine Steuerung der Schalteinrichtung 4 kann bei bekanntem Berührpunkt erfolgen, um anhand des Berührpunkts das zwischen den Schaltelementen 430, 431 wirkende Bremsmoment in genauer Weise einzustellen. Hierbei ist davon auszugehen, dass das zwischen den Schaltelementen 430, 431 und dem Bremstopf 42 wirkende Bremsmoment anhand einer (zum Beispiel näherungsweise linearen) Kennlinie mit der Verstellposition der Schaltelemente 430, 431 relativ zum Bremstopf 42 ansteigt, wie dies in 13 veranschaulicht ist. Je stärker die Schaltelemente 430, 431 in Anlage mit dem Bremstopf 42 gepresst werden, desto größer ist das zwischen den Schaltelementen 430, 431 und dem Bremstopf 42 wirkende Bremsmoment.
Ist der Berührpunkt (entsprechend dem Nullpunkt in 13) bekannt, so kann ausgehend von dem Berührpunkt somit das Bremsmoment in genauer Weise anhand einer Kennlinie, wie sie in 13 dargestellt ist, eingestellt werden.
Die Kennlinie gemäß 13, insbesondere die Steigung der Kennlinie, kann hierbei vorab eingemessen werden und ist somit im System grundsätzlich bekannt.
Auch die Steuerung in umgekehrter Verstellrichtung der Schaltelemente 430, 431 kann anhand des Berührpunkts erfolgen. Insbesondere ist durch Kenntnis des Berührpunkts die Position der Schaltelemente 430, 431 relativ zum Bremstopf 42 bekannt, ab der die Schaltelemente 430, 431 nicht mehr in Anlage mit dem Bremstopf 42 sind. Entsprechend kann der Stellantrieb 40 angesteuert werden, um zum Freischalten der Schalteinrichtung 4 die Schaltelemente 430, 431 so weit von dem Bremstopf 42 zu entfernen, dass die Schalteinrichtung 4 zuverlässig freigeschaltet ist.
Eine die Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße kann auch über einen Umweg berechnet werden und gibt nicht zwingend unmittelbar die Steigung des Motorstroms an. So kann, wie dies in 14A und 14B veranschaulicht ist, aus dem Motorstrom ein Drehmomentwert berechnet werden, der mit der Steigung des Motorstroms korreliert ist, somit (indirekt) die Steigung des Motorstroms angibt und zur Bestimmung des Berührpunkts herangezogen werden kann.
Eine Bestimmung der Kenngröße über einen Drehmomentwert kann vorteilhaft sein, um eine Stromspitze beim Anlaufen des Motors herauszurechnen.
So ergibt sich, wie dies aus 14A ersichtlich ist, beim Anlaufen des Stellantriebs 40 ab einem Abtastpunkt T0 eine Stromspitze P, die insbesondere durch eine Beschleunigung des Motors und die Trägheit des Motors, insbesondere des Motorankers, bedingt ist. Eine solche Stromspitze P bewirkt, dass beim Anfahren des Stellantriebs 40 ein Ansteigen des Motorstroms aufgrund einer Wechselwirkung der Schaltelemente in Form der Bremsbacken 430, 431 mit dem Bremstopf 42 nicht erkannt werden kann, weil ein Stromanstieg aufgrund der Wechselwirkung der Bremsbacken 430, 431 mit dem Bremstopf 42 überlagert wird durch die Stromspitze P beim Anfahren.
Es ist somit - wenn als Kenngröße unmittelbar auf den Motorstrom Bezug genommen wird - erforderlich, die Stromspitze P hinreichend weit von einem Anstieg des Motorstroms aufgrund einer Wechselwirkung der Bremsbacken 430, 431 mit dem Bremstopf 42 zu trennen, was erforderlich macht, beim Freischalten der Schalteinrichtung 4 die Bremsbacken 430, 431 hinreichend weit aufzufahren, also von dem Bremstopf 42 zu trennen.
Unter Verwendung eines Motormodells kann die Stromspitze P herausgerechnet werden.
Dies kann dadurch erfolgen, dass aus dem Motorstrom I ein Gesamtdrehmoment berechnet wird, das proportional ist zum Motorstrom. Das Gesamtdrehmoment beim Anfahren setzt sich hierbei zusammen aus dem Lastdrehmoment und einem Anlaufdrehmoment: $M_{ges} = M + M_{an}$
Mges gibt hier das Gesamtdrehmoment an (das proportional ist zum Motorstrom), M das Lastmoment und M_an das Anlaufdrehmoment, wobei als zusätzlicher Einflussfaktor auf der rechten Seite der vorstehend wiedergegebenen Gleichung noch gesondert die innere Reibung des Motors berücksichtigt werden kann.
Das Anlaufdrehmoment M_an ergibt sich aus der Winkelbeschleunigung, die sich aus der Drehzahländerung beim Anlaufen ergibt, und dem Massenträgheitsmoment des Motors, das durch die Bauform des Motors bestimmt ist: $M_{an} = J * a$
J gibt hier das Massenträgheitsmoment des Motors und a die Winkelbeschleunigung an.
Das Gesamtdrehmoment lässt sich somit anhand des Motorstroms berechnen. Das Anlaufdrehmoment ergibt sich aus der Drehzahl und einem Motormodell. Hieraus kann somit das Lastdrehmoment M berechnet werden, das grafisch in 14B dargestellt ist und keine Spitze beim Anlaufen aufweist.
Aus dem Lastdrehmoment M kann somit eine Kenngröße berechnet werden, die die Steigung des Motorstroms in solchen Bereichen anzeigt, in denen die Steigung des Motorstroms durch eine ansteigende Last bestimmt ist, wie dies bei einer Wechselwirkung der Bremsbacken 430, 431 mit dem Bremstopf 42 der Fall ist. Anhand der Kenngröße kann somit, analog wie dies vorangehend beschrieben worden ist, ein Berührpunkt bestimmt und ein Referenzwert gesetzt werden, anhand dessen eine Steuerung der Schalteinrichtung 4 zum Einstellen des Bremsmoments erfolgen kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Berührpunkt der Schaltelemente in Form der Bremsbacken 430, 431 mit dem Bremstopf 42 anhand von Regressionsfunktionen g1, g2 bestimmt werden, die anhand des Motorstroms I (oder einer damit korrelierten Kenngröße) bestimmt werden.
Generell kann angenommen werden, dass bei eingefahrenem Stellantrieb 40 der Motorstrom I vor Berühren der Bremsbacken 430, 431 mit dem Bremstopf 42 näherungsweise konstant ist. Es ergibt sich, wie in 15 veranschaulicht, eine Regressionsfunktion g1 in Form einer ersten Geraden, die den Verlauf des Motorstroms I in einem ersten Bereich C1 vor Berührung der Bremsbacken 430, 431 mit dem Bremstopf 42 annähert.
Nach Berührung der Bremsbacken 430, 431 mit dem Bremstopf 42 steigt der Motorstrom I linear (über der Position) an, sodass der Motorstrom I in einem zweiten Bereich C2 durch eine zweite Regressionsfunktion g2 in Form einer zweiten Geraden angenähert werden kann.
Die erste Regressionsfunktion g1 ergibt sich hierbei anhand einer linearen Regression anhand von Werten B1 an Abtastpunkten T_k , T_k+1 im Bereich C1.
Die zweite Regressionsfunktion g2 ergibt sich aus einer linearen Regression von Werten B2 an Abtastpunkten T_i , T_i+1 im Bereich C2.
Sind die Regressionsfunktionen g1, g2 bestimmt worden, kann anhand eines Schnittpunkts POS (entsprechend im Beispiel gemäß 15 dem Abtastpunkt T4) der Regressionsfunktionen g1, g2 auf den Berührpunkt geschlossen werden.
Wie in 16 veranschaulicht, kann für jeden Abtastpunkt T_i , T_i+1 im zweiten Bereich C2 die zweite Regressionsfunktion g2 erneut bestimmt werden, sodass die zweite Regressionsfunktion g2 iterativ angepasst und entsprechend auch die Position des Schnittpunkts (POS) iterativ korrigiert wird. Diese Iteration kann beispielsweise bis zu einem vorbestimmten Punkt TX erfolgen, der vorab festgelegt werden kann und bei dem der Berührpunkt final festgelegt sein muss.
Wie aus 16 ersichtlich, ergibt sich im Rahmen der iterativen Anpassung der zweiten Regressionsfunktion g2 eine iterative Korrektur des Berührpunkts (POS), der mit zunehmender Anzahl von Abtastpunkten T_i , T_i+1 hin zu einem finalen Wert konvergiert, der dann als Berührpunkt gesetzt wird.
Eine Unterscheidung der Bereiche C1, C2 kann beispielsweise anhand einer Schwellwerterkennung, analog wie vorangehend beschrieben, erfolgen. Beispielsweise kann eine die Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße bestimmt und mit einem Schwellwert verglichen werden, um anhand dieses Schwellwertvergleichs den Berührpunkt vorläufig festzulegen. Der Berührpunkt kann dann anhand der Bestimmung der zweiten Regressionsfunktion g2 korrigiert und final festgelegt werden.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.
Eine Schalteinrichtung der hier beschriebenen Art kann an ganz unterschiedlichen Verstelleinrichtungen zum Verstellen zweier Fahrzeugteile zueinander Verwendung finden. Ein Türantrieb, wie er vorangehend beschrieben worden ist, stellt in diesem Zusammenhang nur ein mögliches Beispiel für einen Einsatz einer derartigen Schalteinrichtung dar. Grundsätzlich kann die Schalteinrichtung überall dort eingesetzt werden, wo Getriebeteile im Rahmen einer Verstelleinrichtung oder einer Feststelleinrichtung in einem Fahrzeug miteinander zu koppeln sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
10: Karosserie
11: Fahrzeugtür
110: Türinnenraum
111: Türscharnier
112: Türmodul
2: Vorrichtung
20: Gelenk
21: Verstellteil (Fangband)
210,211: Ende
212: Befestigungseinrichtung
213: Öffnung
214: Führungsbahn
215: Lauffläche
22: Flexibles Kraftübertragungselement (Zugseil)
22A, 22B: Seilabschnitt
223: Seilnippel
23: Einstelleinrichtung
24: Seiltrommel
3: Antriebseinrichtung
30: Getriebe
31: Hohlrad
312: Innenverzahnung
318: Lagerabschnitt
32: Planetenradstufe
320: Trägerelement
321: Planetenräder
322: Drehachse
326: Sonnenrad
327: Hohlwelle
328: Stirnrad
34: Welle
37: Motorwelle
370: Antriebsmotor
371: Antriebsschnecke
372: Sensoreinrichtung (Hall-Sensoren)
38: Gehäuse
380: Seiltrommelgehäuse
4: Schalteinrichtung
40: Stellantrieb
400: Antriebsschnecke
401: Ritzel
402: Getriebeelement (Spindel)
403: Kalottenlager
404: Getriebeelement (Spindelmutter)
405: Hebel
406: Führungsabschnitt
407: Koppeleinrichtung
408: Koppelelement
409: Motorwelle
41: Träger
411: Führungsbahn
42: Bremstopf
420: Bremsfläche
430, 431: Schaltelemente (Bremsbacken)
432: Festlager
433: Spannfedern
434: Bremsbelag
44: Stellelement
45: Messeinrichtung
5: Steuereinrichtung
A: Bewegungsrichtung
B1, B2: Werte
C1, C2: Bereich
D: Schwenkachse
g1, g2: Gerade
L: Längsachse
O: Öffnungsrichtung
P: Stromspitze beim Anfahren
S: Stellrichtung
T: Intervall
T0-T4: Abtastpunkt
T_i, T_i+1', T_k, T_k+1: Abtastpunkt
TX: Punkt
V: Verstellrichtung
X1, X2: Referenzwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015215627 A1 [0004]

Claims

Schalteinrichtung (4) zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen zwei Fahrzeugbaugruppen, mit - einem Bremstopf (42), - einem Träger (41), - zumindest einem Schaltelement (430, 431), das an dem Träger (41) angeordnet und relativ zu dem Bremstopf (42) verstellbar ist, um die Schalteinrichtung (4) zwischen unterschiedlichen Kupplungszuständen zu schalten, wobei in einem Kopplungszustand das zumindest eine Schaltelement mit dem Bremstopf (42) in Anlage ist und in einem Freilaufzustand der Bremstopf (42) gegenüber dem Träger (41) bewegbar ist, - einem elektromotorischen Stellantrieb (40) zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431) relativ zu dem Bremstopf (42), - einer Messeinrichtung (45) zum Messen eines Motorstroms, den der Stellantrieb (40) im Betrieb bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431) aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand aufnimmt, und - einer Steuereinrichtung (5) zum Steuern des Stellantriebs (40) der Schalteinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431) aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand anhand des durch die Messeinrichtung (45) gemessenen Motorstroms eine eine Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße auszuwerten, um einen Berührpunkt, ab dem das zumindest eine Schaltelement (430, 431) in Anlage mit dem Bremstopf (42) ist, zu bestimmen.
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, die die Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße aus der Differenz eines aktuell durch die Messeinrichtung (45) gemessenen Stromwerts und eines vergangenen Stromwerts, den die Messeinrichtung (45) vor dem aktuell gemessenen Stromwert gemessenen hat, zu ermitteln.
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, die die Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße mit einem vorbestimmten Schwellwert zu vergleichen.
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, anhand des aktuell gemessenen Stromwerts und/oder eines vergangenen Stromwerts, den die Messeinrichtung (45) vor dem aktuell gemessenen Stromwert gemessenen hat, einen Referenzwert (X1, X2) zu bestimmen, wenn die Kenngröße den vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, den Referenzwert (X1, X2) gleich dem vergangenen Stromwert zu setzen.
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, die Position des zumindest einen Schaltelements (430, 431), bei der der dem Referenzwert (X1, X2) zugeordnete Stromwert gemessen worden ist, als den Berührpunkt zu setzen.
Schalteinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, anhand des Referenzwerts (X1, X2) einen Trend des Motorstroms zu ermitteln.
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, die Position des zumindest einen Schaltelements (430, 431), bei der der dem Referenzwert (X1, X2) zugeordnete Stromwert gemessen worden ist, als den Berührpunkt zu setzen, wenn der Motorstrom über eine vorbestimmte Zeitspanne und/oder über eine vorbestimmte Anzahl von Messwerten eine steigende Tendenz aufweist.
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, den Referenzwert (X1, X2) zurückzusetzen, wenn die Differenz des durch die Messeinrichtung (45) gemessenen Motorstroms und des Referenzwerts (X1, X2) unter einen vorbestimmten Wert fällt.
Schalteinrichtung (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431) aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand anhand des durch die Messeinrichtung (45) gemessenen Motorstroms und/oder eines anderen gemessenen Parameterwerts einen Drehmomentwert zu berechnen und die die Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße anhand des Drehmomentwerts zu berechnen.
Schalteinrichtung (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, anhand des an einer Mehrzahl von Abtastpunkten (T_i, T_i+1) gemessenen Motorstroms und/oder des anderen gemessenen Parameterwerts zumindest eine Regressionsfunktion (g1, g2) zu bestimmen, um den Berührpunkt anhand der zumindest einen Regressionsfunktion zu ermitteln.
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, anhand des an einer Mehrzahl von Abtastpunkten (T_i, T_i+1, T_k, T_k+1) gemessenen Motorstroms und/oder des anderen gemessenen Parameterwerts eine erste Regressionsfunktion (g1) in einem ersten Bereich (C1) und eine zweite Regressionsfunktion (g2) in einem zweiten Bereich (C2) zu bestimmen, wobei der Berührpunkt einem Schnittpunkt der ersten Regressionsfunktion (g1) mit der zweiten Regressionsfunktion (g2) entspricht.
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Regressionsfunktion (g1) einer ersten Gerade und/oder die zweite Regressionsfunktion (g2) einer zweiten Gerade entspricht.
Schalteinrichtung (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein verstellbar an dem Träger (41) angeordnetes Stellelement (44) zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431).
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (44) um eine Schwenkachse (D) verschwenkbar an dem Träger (41) angeordnet ist.
Schalteinrichtung (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Spindelgetriebe, das eine Spindel (402) und eine mit der Spindel (402) in Gewindeeingriff stehende Spindelmutter (404) aufweist, die zum Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431) zueinander bewegbar sind.
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine durch den Stellantrieb (40) drehbare Antriebsschnecke (400) zum Antreiben der Spindel (402).
Schalteinrichtung (4) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelgetriebe ein mit der Spindel (402) verbundenes Ritzel (401) aufweist, das mit der Antriebsschnecke (400) in Verzahnungseingriff steht.
Vorrichtung (2) zum manuellen und/oder elektromotorischen Verstellen eines ersten Fahrzeugteils und eines zweiten Fahrzeugteils relativ zueinander, mit - einem Verstellteil (21), das derart mit dem ersten Fahrzeugteil wirkverbunden ist, dass bei einem Verstellen der Fahrzeugteile zueinander sich das Verstellteil (21) relativ zu dem zweiten Fahrzeugteil bewegt, - einem an dem zweiten Fahrzeugteil angeordneten Abtriebselement (24), das mit dem Verstellteil (21) in Wirkverbindung steht und zum Bewegen des Verstellteils (21) relativ zu dem zweiten Fahrzeugteil antreibbar ist, und - einer elektromotorischen Antriebseinrichtung (3) zum Antreiben des Abtriebselements (24), gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Herstellen einer schaltbaren Wirkverbindung zwischen der Antriebseinrichtung (3) und dem Abtriebselement (24).
Verfahren zum Betreiben einer Schalteinrichtung (4) zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen zwei Fahrzeugbaugruppen, aufweisend: - Verstellen zumindest eines an einem Träger (41) angeordneten Schaltelements (430, 431) relativ zu einem Bremstopf (42) durch einen elektromotorischen Stellantrieb (40), um die Schalteinrichtung (4) zwischen unterschiedlichen Kupplungszuständen zu schalten, wobei in einem Kopplungszustand das zumindest eine Schaltelement mit dem Bremstopf (42) in Anlage ist und in einem Freilaufzustand der Bremstopf (42) gegenüber dem Träger (41) bewegbar ist, - Messen eines Motorstroms, den der Stellantrieb (40) im Betrieb bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431) aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand aufnimmt, durch eine Messeinrichtung (45) und - Steuern des Stellantriebs (40) der Schalteinrichtung (4) durch eine Steuereinrichtung (5), dadurch gekennzeichnet dass die Steuereinrichtung (5) bei einem Verstellen des zumindest einen Schaltelements (430, 431) aus dem Freilaufzustand in den Kopplungszustand anhand des durch die Messeinrichtung (45) gemessenen Motorstroms eine eine Steigung des Motorstroms anzeigende Kenngröße auswertet, um einen Berührpunkt, ab dem das zumindest eine Schaltelement (430, 431) in Anlage mit dem Bremstopf (42) ist, zu bestimmen.