DE102020116568A1

DE102020116568A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile

Info

Publication number: DE102020116568A1
Application number: DE102020116568.4A
Authority: DE
Inventors: Ingo Növermann; Niels Sören Guntrum; Christian Wolf
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2021-12-30
Also published as: WO2021259410A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile (2). Dabei werden zumindest ein Aktuator (4) sowie ein bewegbarer Flügel (5) des Kraftfahrzeug-Bestandteils (2) miteinander gekoppelt. Außerdem sind zumindest ein Sensor (9) sowie eine zugehörige Steuereinheit (8) zur Bewegungserfassung wenigstens des Aktuators (4) vorgesehen. Erfindungsgemäß ist neben dem Sensor (9) für den Aktuator (4) wenigstens ein weiterer Sensor (10) zur Bewegungserfassung des gegenüber dem Aktuator (4) relativ bewegbaren Flügels (5) vorgesehen. Seitens der Steuereinheit (8) wird aus den Sensorsignalen beider Sensoren (9, 10) ein den Aktuator (4) zusätzlich zum Eingangssignal (Fr) beeinflussendes Überlagerungssignal (Fd) abgeleitet. Alternativ hierzu kann die Steuereinheit (8) auch aus mechanischen Eigenschaftswerten unter Anwendung von Bewegungsgleichungen des gegenüber dem Aktuator (4) relativ bewegbaren Flügels (5) ein den Aktuator (4) zusätzlich zum Eingangssignal (Fr) beeinflussendes Überlagerungssignal (Fd) ableiten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile, insbesondere motorisch sowie rotatorisch um eine Achse bewegbarer Kraftfahrzeug-Klappen, wonach zumindest ein Aktuator sowie ein bewegbarer Flügel des Kraftfahrzeug-Bestandteils miteinander gekoppelt werden, und wonach zumindest ein Sensor sowie eine zugehörige Steuereinheit zur Bewegungserfassung wenigstens des Aktuators vorgesehen sind.
Motorisch sowie regelmäßig rotativ um eine Achse bewegbare Kraftfahrzeug-Bestandteile und insbesondere Kraftfahrzeug-Klappen verfügen über den fraglichen Aktuator bzw. allgemein einen elektromotorischen Antrieb. Mithilfe des Antriebes bzw. des Aktuators lässt sich dementsprechend die fragliche Kraftfahrzeug-Klappe beispielsweise öffnen oder schließen. Auch teilweise Öffnungs- und Schließbewegungen sind möglich, unter anderem im Sinne eines Zuziehens der betreffenden Kraftfahrzeug-Klappe. Der Begriff Kraftfahrzeug-Klappe ist vorliegend weit zu verstehen und aufzufassen und erfasst insbesondere Kraftfahrzeug-Seitentüren, aber auch Kraftfahrzeug-Heckklappen, Kraftfahrzeug-Fronthauben oder sogar Kraftfahrzeug-Tankdeckel. Daneben gehören hierzu selbstverständlich auch Kraftfahrzeug-Schiebetüren, die im Vergleich zu den rotatorisch um eine Achse bewegbaren Kraftfahrzeug-Klappen allerdings überwiegend linear gegenüber der zugehörigen KraftfahrzeugKarosserie bewegbar sind.
Im Interesse einer Erhöhung des Bedienungskomforts kann der elektromotorische Antrieb bzw. Aktuator für die Kraftfahrzeug-Klappe bzw. allgemein den angetriebenen Kraftfahrzeug-Bestandteil entsprechend angesteuert werden. Hier ist beispielsweise eine Anpassung der Stellkraft des Aktuators an die jeweilige Bediensituation der Kraftfahrzeug-Klappe bzw. des Kraftfahrzeug-Bestandteiles möglich. So wird beim gattungsbildenden Stand der Technik nach der DE 10 2007 062 472 B4 vorgegangen.
Tatsächlich werden hier ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung der Stellkraft des Aktuators zur Unterstützung einer Öffnungs- und Schließbewegung einer translatorisch und/oder rotatorisch öffenbaren Tür im Detail beschrieben. Zu diesem Zweck werden unter anderem Beschleunigungswerte der Tür bzw. des angetriebenen Kraftfahrzeug-Bestandteils gemessen. Mithilfe einer Auswerteeinrichtung lässt sich ein effektiver Hebelarm einer Öffnungs- und/oder Schließbewegung der Tür bezüglich einer Bewegungsachse auf der Grundlage einer erfassten Kontaktsituation zwischen einer Bedienperson und der Tür respektive dem angetriebenen Kraftfahrzeug-Bestandteil bestimmen. Außerdem ist noch eine Kamera am Außenspiegel der Kraftfahrzeug-Tür vorgesehen. Mithilfe der Kamera kann ein Kontakt zwischen dem Bediener und der fraglichen Kraftfahrzeug-Tür bestimmt werden.
Der effektive Hebelarm korrespondiert zu einer überwiegend orthogonal angreifenden Kraft an der Kraftfahrzeug-Tür. Das ist i. V. m. der obligatorischen Kamera insgesamt aufwendig. Hinzu kommt, dass die Anbringung der Kamera an oder im Außenspiegel der Kraftfahrzeugtür Probleme für den Fall bereiten kann, dass die Kamera durch Verschmutzungen keine brauchbaren Signale an die Auswerteeinrichtung bzw. Steuereinheit liefert. Hinzu kommt, dass der Aktuator und die Tür als starres System aufgefasst werden, was oftmals den tatsächlichen Gegebenheiten nicht entspricht.
Im weiteren Stand der Technik nach der DE 10 2017 011 478 A1 geht es um ein Verfahren zur Schließkraftmessung eines Fahrzeugflügelelementes. Auch in diesem Fall kann eine zusätzlich auftretende externe Kraft erfasst werden. Dazu ist eine kombinierte Kraft-Weg-Messeinrichtung vorgesehen. Diese verfügt über einen Beschleunigungssensor, mit dessen Hilfe ein Mess-Schließzeitpunkt ermittelt wird. Dieser korrespondiert dazu, dass beim Übergang von der Offenstellung in die Schließstellung Schwingungen des Fahrzeugflügelelementes beobachtet werden.
Ein zusätzlich realisiertes Mikrofon sorgt dafür, dass mit seiner Hilfe ein zweiter Mess-Schließzeitpunkt erfasst werden kann. Dieser charakterisiert einen Wechsel des Fahrzeugflügelelementes von der Offenstellung in die Schließstellung, und zwar anhand von Schallwellen. Die auf diese Weise ermittelten Mess-Schließzeitpunkte werden verglichen und führen zu einem Ist-Schließzeitpunkt, anhand dessen die zu erfassende Kraft bewertet werden kann.
Der Stand der Technik hat sich grundsätzlich bewährt, wenn es darum geht, Schließkräfte an angetriebenen Kraftfahrzeug-Bestandteilen zu messen bzw. die Stellkraft des Aktuators anzupassen. Eine solche Anpassung der Stellkraft des Aktuators für den bewegbaren Kraftfahrzeug-Bestandteil geht insgesamt jedoch von einem im Hinblick auf die Praxis idealisierten Modell dergestalt aus, dass der Aktuator und der fragliche Kraftfahrzeug-Bestandteil eine zusammenhängende gemeinsame Masse definieren. Das entspricht jedoch den tatsächlichen Gegebenheiten insofern nicht, als der Aktuator und der bewegbare Flügel als Teil des motorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Bestandteiles in der Praxis tatsächlich nicht starr miteinander gekoppelt sind, sondern vielmehr eine (wenn auch geringe) Relativbewegung zueinander vollführen können. Diese Relativbewegung resultiert daraus, dass der Aktuator beispielsweise über eine Zahnstange auf den bewegbaren Flügel arbeitet und sich an dieser Stelle unvermeidbares Spiel einstellt. Auch mögen Materialelastizitäten eine solche Relativbewegung zwischen dem Aktuator und dem bewegbaren Flügel begünstigen. Als Folge hiervon können generell Oszillationen des Flügels auftreten, die umso ausgeprägter sind, je weitreichender der Flügel ausgedehnt ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein Heckklappenflügel als Teil der motorisch angetriebenen Kraftahrzeug-Heckklappe bei einer Öffnungs- oder Schließbewegung solche Schwingungen bzw. Oszillationen vollführt. Das wird von Bedienern und Benutzern als nachteilig angesehen. Hier setzt die Erfindung ein.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Verfahren zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile so weiterzuentwickeln, dass unerwünschte Bewegungsmuster vermieden werden und insgesamt die Haptik eine Verbesserung erfährt.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Verfahren im Rahmen einer ersten Variante dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Sensor für den Aktuator wenigstens ein weiterer Sensor zur Bewegungserfassung des gegenüber dem Aktuator relativ bewegbaren Flügels vorgesehen ist, wobei seitens der Steuereinheit aus den Sensorsignalen des Flügels bzw. beider Sensoren ein den Aktuator zusätzlich zum Eingangssignal beeinflussendes Überlagerungssignal abgeleitet wird.
D. h., an dieser Stelle wird zunächst einmal mithilfe des dem Aktuator zugeordneten Sensors zu dessen Bewegungserfassung ein weiterer Sensor zur Bewegungserfassung des bewegbaren Flügels als Teil des motorisch angetriebenen Kraftahrzeug-Bestandteiles realisiert. Dadurch können etwaige Relativbewegungen zwischen dem bewegbaren Flügel einerseits und dem Aktuator andererseits von der Steuereinheit erfasst werden. Je nach diesen Relativbewegungen kann die Steuereinheit aus den Sensorsignalen beider Sensoren, d. h. sowohl des Aktuators als auch des Flügels, das Überlagerungssignal ableiten. Dieses Überlagerungssignal wird dem Eingangssignal zum Ansteuern des Aktuators überlagert. Als Folge hiervon lassen sich hierdurch unschwer etwaige Oszillationsbewegungen zwischen Aktuator und bewegbarem Flügel ausgleichen, indem nämlich das Überlagerungssignal im Beispielfall für eine Beaufschlagung des Aktuators in der jeweiligen Gegenrichtung im Vergleich zur Oszillationsbewegung sorgt. Dadurch kommt es zu einer gewünschten Dämpfung der Bewegung des Flügels und damit insgesamt der motorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Klappe als Kraftfahrzeug-Bestandteil.
Daneben lässt sich auf diese Weise eine verbesserte Haptik erreichen. Denn beispielsweise eine zusätzliche manuelle Beaufschlagung des bewegbaren Flügels kann aus den Sensorsignalen einerseits für den Aktuator und andererseits des bewegbaren Flügels abgeleitet werden und führt dann als Überlagerungssignal dazu, dass beispielsweise das Eingangssignal des Aktuators soweit abgeschwächt wird, dass die Kraftbeaufschlagung des bewegbaren Flügels seitens des Aktuators sinkt. Es wird also deutlich, dass auf diese Weise mithilfe des dem Eingangssignal des Aktuators aufgeprägten und überlagerten zusätzlichen Überlagerungssignales insgesamt gewünschte Krafttrajektorien bei der Beaufschlagung des bewegbaren Flügels realisiert werden können. Als Folge hiervon lassen sich virtuelle Widerstände am bewegbaren Flügel ebenso wie Dämpfungen realisieren. Daneben können problemlos etwaige Oszillationen unterdrückt werden. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Rahmen einer alternativen Vorgehensweise ist bei einem gattungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass neben dem Sensor für den Aktuator aus mechanischen Eigenschaftswerten unter Anwendung von Bewegungsgleichungen des gegenüber dem Aktuator relativ bewegbaren Flügels ein den Aktuator zusätzlich zum Eingangssignal beeinflussendes Überlagerungssignal abgeleitet wird.
Auch in diesem Fall wird das zuvor bereits angesprochene Überlagerungssignal mithilfe der Steuereinheit ermittelt und dem Eingangssignal aufgeprägt bzw. überlagert, und zwar mit den gleichen Folgen, wie dies zuvor bereits beschrieben wurde. D. h., auch in diesem Fall lassen sich gewünschte Krafttrajektorien wie virtuelle Widerstände, Dämpfungen ebenso wie die Reduktion von Schwingungen umsetzen.
Im Unterschied zur erstgenannten Vorgehensweise kommt jedoch hier nicht ein weiterer Sensor zur Bewegungserfassung des gegenüber dem Aktuator relativ bewegbaren Flügels zum Einsatz. Vielmehr wird diese Bewegungserfassung des bewegbaren Flügels aus mechanischen Eigenschaftswerten unter Anwendung von Bewegungsgleichungen abgeleitet. Hierbei geht die Erfindung unter anderem und vorteilhaft davon aus, dass als mechanische Eigenschaftswerte des Flügels zumindest sein Trägheitsmoment und gegebenenfalls Reibparameter von der Steuereinheit ausgewertet werden. Bei diesen Reibparametern handelt es sich im Falle der rotatorisch um die Achse bewegbaren Kraftfahrzeug-Klappe überwiegend um Reibwerte des an dieser Stelle regelmäßig realisierten Scharniers. Demgegenüber werden bei linear bewegten Kraftfahrzeug-Klappen und entsprechend linear bewegbaren Flügeln überwiegend Reibkräfte der erforderlichen Führungen beobachtet und finden Berücksichtigung.
Meistens kann hier mit einem Reibmoment Tfr gearbeitet werden, welches im einfachsten Fall proportional zur Geschwindigkeit des bewegbaren Flügels verläuft bzw. anwächst und abfällt. Es wird also typischerweise mit einer linearen Gleitreibung gearbeitet. Daraus resultiert auch ein entsprechend von der Geschwindigkeit des bewegbaren Flügels linear abhängiges Bremsmoment. Wenn dann noch als mechanischer Eigenschaftswert des bewegbaren Flügels sein Trägheitsmoment J in die Auswertung seitens der Steuereinheit mit einbezogen wird, lässt sich insgesamt folgende Bewegungsgleichung für die rotatorisch um die Achse bewegbare Kraftfahrzeug-Klappe respektive den bewegbaren Flügel im Sinne von $I \cdot \ddot{φ} = T_{dr} {-T}_{fr}$
Dabei drückt J das Trägheitsmoment der bewegbaren Kraftfahrzeug-Klappe bzw. seines bewegbaren Flügels aus. Bekanntermaßen handelt es sich bei dem Trägheitsmoment um die Trägheit der als starrer Körper betrachteten Kraftfahrzeug-Klappe bzw. ihres Flügels gegenüber einer Änderung seiner Winkelgeschwindigkeit bei der Drehung um die angenommene Achse. Da das Trägheitsmoment die Massenverteilung der betrachteten Kraftfahrzeug-Klappe respektive ihres bewegbaren Flügels in Bezug auf die Achse abbildet, können aus Konstruktionsdaten der betreffenden Kraftfahrzeug-Klappe unschwer Daten für das Trägheitsmoment J hergeleitet und in der Steuereinheit abgelegt sowie berücksichtigt werden. Mit φ ist dabei der von der Kraftfahrzeug-Klappe bzw. ihrem Flügel absolvierte Weg und mit φ̈ die Winkelbeschleunigung gemeint. T_dr gibt dabei das Motordrehmoment des Aktuators wieder und Tfr gehört zum zuvor bereits beschriebenen Reibmoment.
Jedenfalls kann diese Bewegungsgleichung unter Berücksichtigung der abgespeicherten Werte für das jeweils beobachtete Trägheitsmoment J aufgestellt und in der Steuereinheit im Hinblick auf den Winkel φ und die zugehörige Geschwindigkeit φ̇ bzw. die Winkelbeschleunigung φ̈ ermittelt werden.
Hierbei ist folglich ein zweiter Sensor zur Bewegungserfassung des Flügels entbehrlich, erfolgt die Bewegungserfassung vielmehr auf Basis der zuvor wiedergegebenen Bewegungsgleichung sowie des an dieser Stelle berücksichtigten Trägheitsmomentes des Flügels, welches wiederum aus bekannten Konstruktionsdaten abgeleitet wird. Das alles kann dann auch noch vorteilhaft und zusätzlich unter Anwendung eines sogenannten Kalman-Filters erfolgen, bei dem es sich um ein mathematisches Verfahren handelt. Dieses dient dazu, Fehler in den realen Messwerten des Sensors zu reduzieren bzw. Schätzungen für nicht messbare Systemgrößen zu liefern, vorliegend Schätzungen für die Bewegung des gegenüber dem Aktuator relativ bewegbaren Flügels. Tatsächlich kann auf diese Weise der vom bewegbaren Flügel (d = door) absolvierte Weg bzw. Winkel φ_D ebenso wie seine zeitliche Ableitung φ̇_D als Geschwindigkeit und schließlich die Winkelbeschleunigung φ̈_D mithilfe der Steuereinheit ermittelt werden. Solche Kalman-Filter sind generell bekannt und es sei auf die entsprechenden Erläuterungen bei „Wikipedia“ mit den dort zusätzlich in Bezug genommenen Referenzen verwiesen.
Jedenfalls kann insgesamt die Bewegung des gegenüber dem Aktuator relativ bewegbaren Flügels erfasst werden. Aus dieser Bewegungserfassung leitet nun die Steuereinheit unter Berücksichtigung der zusätzlichen Bewegungserfassung des Aktuators das Überlagerungssignal ab. Mithilfe des Überlagerungssignales kann nun der aktuatorischen Bewegung des Flügels eine zusätzliche Kraft bzw. Krafttrajektorie aufgeprägt werden. Diese resultiert beispielhaft in einer virtuellen Dämpfung, einem einstellbaren Widerstand oder schlicht und ergreifend darin, dass etwaige Oszillationen bzw. Schwingungen des bewegbaren Flügels beim Betrieb gedämpft werden.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Überlagerungssignal seitens der Steuereinheit im Sinne einer Regelung zum Aktuator zurückgeführt wird. Dabei wird meistens so vorgegangen, dass das Überlagerungssignal in der Steuereinheit mit einem Sollwert im Hinblick auf eine vorgegebene Bewegung des Flügels verglichen wird. Soll beispielsweise eine Oszillationsbewegung des Flügels gedämpft werden, so wird das Überlagerungssignal derart eingestellt, dass es zu einer Gegenbewegung in etwa gleicher Amplitude des Aktuators korrespondiert, sodass die Oszillationsbewegung durch diese Gegenbewegung im Sinne der Regelung gedämpft wird. D. h., die Bewegung des Flügels wird im Allgemeinen unter Berücksichtigung von Oszillationen, zusätzlich angreifender manueller Kräfte eines Bedieners, im Hinblick auf eine gewünschte Dämpfung etc. ausgewertet.
Außerdem wird regelmäßig so vorgegangen, dass die Bewegung des Aktuators und/oder des Flügels anhand von Wegmessungen sowie daraus abgeleiteter Geschwindigkeiten sowie gegebenenfalls Beschleunigungen erfasst wird. Bei den Wegmessungen handelt es sich aufgrund der jeweils rotatorischen Bewegung sowohl des Aktuators wie auch des bewegbaren Flügels um bogenförmige Wege bzw. pro Zeiteinheit überstrichene Winkel, was sich in den zugehörigen Wegen φ_A für den Aktuator und φ_D für den bewegbaren Flügel (D = Door) niederschlägt.
Wie einleitend bereits ausgeführt, sind der Aktuator und der Flügel relativ zueinander bewegbar ausgelegt. Meistens sind der Aktuator und der Flügel elastisch miteinander gekoppelt, wobei etwaige Elastizitäten regelmäßig auf Materialelastizitäten an dieser Stelle zurückzuführen sind. - Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Bewegungsbeeinflussung, welche insbesondere nach dem zuvor angegebenen Verfahren in den beiden Varianten arbeitet.
Im Ergebnis werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile zur Verfügung gestellt, mit deren Hilfe dem jeweils bewegbaren Flügel beliebige Krafttrajektorien aufgeprägt werden können. Dadurch lassen sich nicht nur wunschgemäß Oszillationen dämpfen, sondern kann auch die Haptik in gewünschter Art und Weise beeinflusst werden.
Dabei wird im Rahmen einer Variante mit einem Sensor sowohl für den Aktuator zu dessen Bewegungserfassung als auch einem weiteren Sensor zur Bewegungserfassung des Flügels gearbeitet. Im Rahmen einer anderen Variante erfolgt die Bewegungserfassung des Flügels anhand von mechanischen Eigenschaftswerten unter Anwendung von Bewegungsgleichungen. Dabei kann in beiden Fällen mit einer Regelung gearbeitet werden.
Bei der letztgenannten Variante mit dem Modell eines Zwei-Massen-Schwingers wird typischerweise auf eine Zustandsregelung zurückgegriffen. Bei einer solchen Zustandsregelung handelt es sich um eine Regelung, bei welcher die Regelgröße - vorliegend das Überlagerungssignal - basierend auf einer Zustandsraumdarstellung regelt. D. h., das Überlagerungssignal wird in diesem Fall unter Berücksichtigung mehrerer weiterer Messgrößen ermittelt, die ebenfalls zurückgeführt werden. Bei diesen weiteren Messgrößen handelt es sich nicht nur um den zeitabhängigen Weg des bewegbaren Flügels φ_D , sondern auch dessen Geschwindigkeit φ̇_D, seine Winkelbeschleunigung φ̈_D usw. Darüber hinaus können in diesem Zusammenhang auch beliebige Kombinationen der vorgenannten Zustandsgrößen rückgeführt und als Regelgröße behandelt werden. Eine dieser Kombinationen stellt beispielsweise die Kraft zwischen Aktuator und bewegbarem Flügel dar.
Jedenfalls ist diese Vorgehensweise mit nur einem Sensor am bzw. im Aktuator mit dem besonderen Vorteil ausgerüstet, dass der zweite Sensor zur Bewegungserfassung des bewegbaren Flügels entbehrlich ist, vielmehr seine Bewegung anhand der mechanischen Eigenschaftswerte bzw. des Trägheitsmomentes unter Anwendung der zuvor angegebenen Bewegungsgleichung oder anderer Bewegungsgleichungen ermittelt wird. In diesen sämtlichen Fällen können dem Aktuator mithilfe des Überlagerungssignals eine mögliche Dämpfung von unerwünschten Schwingungen ebenso wie spezifische Kraftverläufe aufgeprägt werden. Dadurch lässt sich insgesamt die Haptik des angetriebenen Kraftfahrzeug-Bestandteiles gegenüber bisherigen Vorgehensweisen erheblich verbessern. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile im Rahmen einer ersten Variante und
2 den Gegenstand nach 1 im Rahmen einer abgewandelten Ausführungsform.

In der 1 ist eine Vorrichtung zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile dargestellt. Bei dem hinsichtlich seiner Bewegung zu beeinflussenden Kraftfahrzeug-Bestandteil handelt es sich im Rahmen der Darstellung nach den 1 und 2 jeweils um eine um eine Achse 1 rotativ bewegbare Kraftfahrzeug-Klappe 2. Die Kraftfahrzeug-Klappe 2 mag zu diesem Zweck als gegenüber einer Kraftfahrzeugkarosserie 3 um die Achse 1 rotativ bewegbare Kraftfahrzeug-Seitentür ausgebildet sein. Zu diesem Zweck verfügt die Kraftfahrzeug-Klappe 2 über einen mithilfe eines Aktuators 4 bewegbaren Flügel 5.
Der Flügel 5 ist mit dem Aktuator 4 nach dem Ausführungsbeispiel relativ bewegbar sowie elastisch gekoppelt. Die auf diese Weise realisierte Kopplung 6, 7 setzt sich ausweislich der Schema-Darstellung in der 2 aus einerseits einer Feder 6 und andererseits einem Dämpfer 7 zusammen. In der Realität resultiert die Relativbewegung zwischen dem Aktuator 4 und dem hiervon beaufschlagten Flügel 5 aus einerseits mechanischem Spiel und andererseits Materialelastizitäten, die sich in der Feder 6 und dem Dämpfer 7 schematisch manifestieren. Beispielsweise mag der Aktuator 4 mit einem ausgangsseitigen Zahnrad ausgerüstet sein, welches in eine Zahnstange eingreift, die wiederum gelenkig an den Flügel 5 bzw. die Kraftfahrzeugkarosserie 3 angeschlossen ist, wie dies beispielhaft in der DE 20 2012 004 131 U1 der Anmelderin beschrieben wird. Als Folge hiervon definieren der Aktuator 4 und der bewegbare Flügel 5 insgesamt einen Zwei-Massen-Schwinger, bei dem der Aktuator 4 über ein Trägheitsmomentes J_A und der bewegbare Flügel 5 über ein eigenes Trägheitsmomentes J_D verfügt.
In beiden Fällen ist eine Steuereinheit 8 realisiert. Mithilfe der Steuereinheit 8 können Signale eines Sensors 9 bzw. 9, 10 erfasst und ausgewertet werden. Außerdem wird mithilfe der Steuereinheit 8 der Aktuator 4 beaufschlagt. Tatsächlich ist zur Beaufschlagung des Aktuators 4 eine Referenzkraft F_r bzw. ein Eingangssignal vorgesehen, die bzw. das die zur Bewegung des Flügels 5 erforderliche Kraft widerspiegelt, und zwar ungeachtet etwaiger Dämpfungskräfte F_d , die nachfolgend noch näher betrachtet werden. Die Referenzkraft F_r spiegelt darüber hinaus das hierdurch erzeugte und endseitig des Aktuators 4 zur Verfügung stehende Antriebsdrehmoment T_dr wider, welches gegebenenfalls um das zuvor bereits diskutierte Reibmoment Tfr reduziert ist. D. h., die Referenzkraft F_r resultiert aus der Differenz der beiden vorgenannten Drehmomente bezogen auf den am Aktuator 4 zur Verfügung stehenden Hebelarm.
Im Rahmen der Variante nach der 1 wird mithilfe des Sensors 9 die Bewegung des Aktuators 4 erfasst und an die zugehörige Steuereinheit 8 übermittelt. Der weitere Sensor 10 dient demgegenüber zur Bewegungserfassung des gegenüber dem Aktuator 4 relativ bewegbaren Flügels 5. Mithilfe der Steuereinheit 8 kann nun aus den Sensorsignalen der beiden Sensoren 9, 10 ein Überlagerungssignal abgeleitet werden, welches zur in den Figuren bereits eingetragenen Dämpfungskraft F_d korrespondiert. Dieses Überlagerungssignal bzw. die Dämpfungskraft F_d wird nun der Referenzkraft F_r (dem Eingangssignal) aufgeprägt, sodass eingangsseitig des Aktuators 4 auf diese Weise etwaige Schwingungen des bewegbaren Flügels 5 unterdrückt werden können.
Dabei wird das fragliche Überlagerungssignal respektive die hierzu korrespondierende Dämpfungskraft F_d im Sinne einer Regelung vom Sensor 10 in die Steuereinheit 8 rückgeführt und hier mit vorgegebenen Werten für die Dämpfungskraft F_d bzw. resultierenden Soll-Überlagerungssignalen verglichen. Geht es beispielsweise darum, eine schwingende bzw. oszillierende Bewegung des Flügels 5 zu unterdrücken, so resultiert hieraus jeweils ein Überlagerungssignal, welches zu einer Dämpfungskraft F_d in etwa gleicher Größe und entgegengesetzter Amplitude wie das Bewegungssignal des Flügels 5 korrespondiert. Das gibt graphisch und rein schematisch das Diagramm in der 1 wieder, in welcher die Bewegung φ_D des bewegbaren Flügels 5 ebenso wie die Dämpfungskraft F_d dargestellt sind, die zu dem Überlagerungssignal korrespondiert. Je nach Amplitude der schwingenden Bewegung φ_D wird die Dämpfungskraft F_d in Verbindung mit dem Überlagerungssignal mithilfe der Steuereinheit 8 geregelt und durch einen in der Steuereinheit 8 vorgenommenen Soll-/Ist-Wert-Vergleich eingestellt.
Vergleichbar geht das Ausführungsbeispiel nach der 2 vor. Dort ist wiederum der die Bewegung des Aktuators 4 erfassende Sensor 9 realisiert, dessen Werte von der Steuereinheit 8 ausgewertet werden. Darüber hinaus nimmt die Steuereinheit 8 noch das zur Referenzkraft F_r korrespondierende Drehmoment T auf. Anhand von mechanischen Eigenschaftswerten des Flügels 5 wird nun die Bewegung des Flügels 5 ermittelt, die sich in der zeitabhängigen Winkelbewegung φ_D sowie der zugehörigen Geschwindigkeit φ̇_D manifestiert. Dazu wertet die Steuereinheit 8 nicht nur die zuvor angegebene Bewegungsgleichung aus, sondern berücksichtigt als mechanischen Eigenschaftswert des Flügels 5 sein Trägheitsmoment J_D .
Als Folge hiervon stehen ausgangsseitig der Steuereinheit 8 neben dem Überlagerungssignal in Gestalt der resultierenden Kraft F_d auch die Zustandsgrößen φ_A , φ̇_A, φ_D sowie φ̇_D als Überlagerungssignal zur Verfügung und werden innerhalb der Regelstrecke zurückgeführt, nämlich indem hieraus insgesamt die Dämpfungskraft F_d abgeleitet wird. Die Dämpfungskraft F_d wird wiederum der eingangsseitig vorgegebenen Referenzkraft F_r aufgeprägt und sorgt auf diese Weise für die modifizierte Beaufschlagung des Aktuators 4. Dadurch kommt es erneut und wiederum dazu, dass mithilfe des Aktuators 4 bzw. des Überlagerungssignales dem bewegbaren Flügel 5 die gewünschte Krafttrajektorie in zuvor bereits beschriebenem Sinne aufgeprägt wird.
Bezugszeichenliste

1: Achse
2: Kraftfahrzeug-Klappe
3: Kraftfahrzeugkarosserie
4: Aktuators
5: Flügel
6, 7: Kopplung
6: Feder
7: Dämpfer
8: Steuereinheit
9, 10: Sensor
JA, JD: Trägheitsmoment
Fr: Referenzkraft
Fd: Dämpfungskraft
T: Drehmoment
Tdr: Antriebsdrehmoment
Tfr: Reibmoment
φA, φD: Wegmessungen
φ̇A, φ̇D: Geschwindigkeiten
φ̈A, φ̈D: Winkelbeschleunigung
Fres: Kraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007062472 B4 [0003]
DE 102017011478 A1 [0006]
DE 202012004131 U1 [0030]

Claims

Verfahren zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile (2), insbesondere motorisch sowie rotatorisch um eine Achse (1) bewegbarer Kraftfahrzeug-Klappen (2), wonach zumindest ein Aktuator (4) sowie ein bewegbarer Flügel (5) des Kraftahrzeug-Bestandteils (2) miteinander gekoppelt werden, und wonach zumindest ein Sensor (9) sowie eine zugehörige Steuereinheit (8) zur Bewegungserfassung wenigstens des Aktuators (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Sensor (9) für den Aktuator (4) wenigstens ein weiterer Sensor (10) zur Bewegungserfassung des gegenüber dem Aktuator (4) relativ bewegbaren Flügels (5) vorgesehen ist, wobei seitens der Steuereinheit (8) aus den Sensorsignalen beider Sensoren (9, 10) ein den Aktuator (4) zusätzlich zum Eingangssignal (F_r) beeinflussendes Überlagerungssignal (F_d) abgeleitet wird.
Verfahren zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile (2), insbesondere motorisch sowie rotatorisch um eine Achse (1) bewegbarer Kraftfahrzeug-Klappen (2), wonach zumindest ein Aktuator (4) sowie ein bewegbarer Flügel (5) des Kraftfahrzeug-Bestandteils (2) miteinander gekoppelt werden, und wonach zumindest ein Sensor (9) sowie eine zugehörige Steuereinheit (8) zur Bewegungserfassung wenigstens des Aktuators (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Sensor (9) für den Aktuator (4) aus mechanischen Eigenschaftswerten unter Anwendung von Bewegungsgleichungen des gegenüber dem Aktuator (4) relativ bewegbaren Flügels (5) ein den Aktuator (4) zusätzlich zum Eingangssignal (F_r) beeinflussendes Überlagerungssignal (F_d) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanische Eigenschaftswerte des Flügels (5) zumindest sein Trägheitsmomentes (J_d) und gegebenenfalls Reibparameter von der Steuereinheit (8) ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungssignal (F_d) seitens der Steuereinheit (8) im Sinne einer Regelung zum Aktuator (4) zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungssignal (F_d) in der Steuereinheit (8) mit einem Sollwert im Hinblick auf eine vorgegebene Bewegung des Flügels (5) verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Flügels (5) unter Berücksichtigung von Oszillationen, zusätzlich angreifender manueller Kräfte eines Bedieners, im Hinblick auf eine gewünschte Dämpfung etc. ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Aktuators (4) und/oder des Flügels (5) anhand von Wegmessungen (φ_A, φ_D) sowie daraus abgeleiteter Geschwindigkeiten (φ̇_A, φ̇_D) sowie gegebenenfalls Beschleunigungen (φ̈_A, φ̈_D) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) und der Flügel (5) elastisch miteinander gekoppelt sind.
Vorrichtung zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile (2), insbesondere motorisch sowie rotatorisch um eine Achse (1) bewegbarer Kraftfahrzeug-Klappen (2), vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit zumindest einem Aktuator (4) sowie einem damit gekoppelten bewegbaren Flügel (5) des Kraftfahrzeug-Bestandteils (2), und mit zumindest einem Sensor (9) sowie einer zugehörigen Steuereinheit (8) zur Bewegungserfassung wenigstens des Aktuators (4), dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Sensor (9) für den Aktuator (4) wenigstens ein weiterer Sensor (10) zur Bewegungserfassung des gegenüber dem Aktuator (4) relativ bewegbaren Flügels (5) vorgesehen ist, wobei seitens der Steuereinheit (8) aus den Sensorsignalen beider Sensoren (9, 10) ein den Aktuator (4) zusätzlich zum Eingangssignal (F_r) beeinflussendes Überlagerungssignal (F_d) abgeleitet wird.
Vorrichtung zur Bewegungsbeeinflussung motorisch angetriebener Kraftfahrzeug-Bestandteile (2), insbesondere motorisch sowie rotatorisch um eine Achse (1) bewegbarer Kraftfahrzeug-Klappen (2), vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit zumindest einem Aktuator (4) sowie einem damit gekoppelten bewegbaren Flügel (5) des Kraftfahrzeug-Bestandteils (2), und mit zumindest einem Sensor (9) sowie einer zugehörigen Steuereinheit (8) zur Bewegungserfassung wenigstens des Aktuators (4), dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Sensor (9) für den Aktuator (4) aus mechanischen Eigenschaftswerten unter Anwendung von Bewegungsgleichungen des gegenüber dem Aktuator (4) relativ bewegbaren Flügels (5) ein den Aktuator (4) zusätzlich zum Eingangssignal (F_r) beeinflussendes Überlagerungssignal (F_d) abgeleitet wird.