DE102021101785A1

DE102021101785A1 - Antriebsanordnung zum motorischen Verstellen einer Laderaumklappenanordnung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102021101785A1
Application number: DE102021101785.8A
Authority: DE
Inventors: Heino Schalyo
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2022-07-28
Also published as: US20220235596A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung (1) zum motorischen Verstellen einer Laderaumklappenanordnung (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei die Laderaumklappenanordnung (2) eine über eine Klappenkinematik (4) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbare Laderaumklappe (5) aufweist, wobei die Antriebsanordnung (1) mit einem elektrischen Antrieb (6) zum Bereitstellen einer Antriebskraft und mit einer Steueranordnung (7) zum Ansteuern des elektrischen Antriebs (6) ausgestattet ist, wobei die Antriebsanordnung (1) ein Abtriebselement (11) und eine Antriebskopplung (12) aufweist, wobei das Abtriebselement (11) die Antriebskraft auf die Antriebskopplung (12) zum motorischen Verstellen der Laderaumklappe (5) überträgt. Es wird vorgeschlagen, dass die Steueranordnung (7) den Antrieb (6) in einer Verstellroutine zum motorischen Verstellen der Laderaumklappe (5) ansteuert, insbesondere zur Unterstützung einer manuell über die Laderaumklappe (5) in die Klappenkinematik (4) eingeleiteten Betätigungseinwirkung, und dass die Steueranordnung (7) das Ansteuern in der Verstellroutine abhängig von einer Ansteuervorgabe vornimmt, welche abhängig von mindestens einem Reibungsparameter des Antriebs (6) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zum motorischen Verstellen einer Laderaumklappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Laderaumklappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung zum motorischen Verstellen eines Verstellelements eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.
Die in Rede stehenden Laderaumklappen von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Pickups, sind heutzutage regelmäßig sowohl mit einer Antriebsanordnung als auch mit vielen eingebauten weiteren Hilfsmitteln, z.B., elektronischen Fahrzeugverriegelungen, in die Laderaumklappe integrierten Klappen oder dergleichen ausgestattet. Hiermit wird das Gewicht der Laderaumklappe gesteigert, sodass hohe Anforderungen an die Antriebsanordnung gestellt werden. Im Vordergrund stehen hierbei Laderaumklappen von Pick-Ups, welche unter Einfluss der Gewichtskraft geöffnet und geschlossen werden, wobei insbesondere elektrische Antriebe mit großen Dimensionen zur Bereitstellung entsprechend hoher Antriebskräfte erforderlich sind.
Eine Herausforderung ist hierbei, dass die Antriebsanordnung bei einer manuellen Betätigungseinwirkung durch den Bediener einen spürbaren Einfluss auf das Bewegungsverhalten der Laderaumklappe hat. Bei der manuellen Betätigungseinwirkung kann es sich um ein manuelles Verstellen der Klappe oder ein Auslösen einer motorischen Verstellung über eine manuelle Bewegung der Laderaumklappe handeln. Der Einfluss der Antriebsanordnung kann dazu führen, dass bei einem manuellen Verstellen die Laderaumklappe entweder als besonders schwergängig empfunden wird oder bei einer zu weitgehenden motorischen Unterstützung ein vom Bediener als unnatürlich empfundener Bewegungsablauf erfolgt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Antriebsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Bedienkomfort der Antriebsanordnung verbessert wird.
Das obige Problem wird bei einer Antriebsanordnung zum motorischen Verstellen einer Laderaumklappenanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung geht davon aus, dass die Antriebsanordnung mit einem elektrischen Antrieb zum Bereitstellen einer Antriebskraft und mit einer Steueranordnung zum Ansteuern des elektrischen Antriebs ausgestattet ist.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass neben der Gewichtskraft der Laderaumklappe und etwaigen Reibungseffekten in der Klappenkinematik ein wesentlicher Beitrag zum Bewegungsverhalten der Laderaumklappe durch die Antriebsreibung erzeugt wird, welcher besonders bei den angesprochenen Laderaumklappen deutlich wird.
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Steueranordnung den Antrieb in einer Verstellroutine zum motorischen Verstellen der Laderaumklappe ansteuert, und dass die Steueranordnung das Ansteuern in der Verstellroutine abhängig von einer Ansteuervorgabe vornimmt, welche abhängig von mindestens einem Reibungsparameter des Antriebs ist.
Insbesondere steuert die Steueranordnung den Antrieb in der Verstellroutine zur Unterstützung einer manuell über die Laderaumklappe in die Klappenkinematik eingeleiteten Betätigungseinwirkung an. Die Laderaumklappe durchläuft damit eine kombinierte, gemeinsam motorisch und manuell bewirkte, Klappenbewegung zur Reduzierung der vom Bediener aufzubringenden Handkräfte. Die Laderaumklappe wird in der kombinierten Klappenbewegung somit sowohl aufgrund einer manuellen Betätigungseinwirkung durch den Bediener als auch aufgrund einer motorischen Verstellung mittels der Antriebsanordnung in einer Betätigungsrichtung bewegt.
Über den die Antriebsreibung repräsentierenden Reibungsparameter kann die motorische Unterstützung an die jeweiligen mechanischen Randbedingungen angepasst werden, sodass eine als besonders natürlich empfundene Klappenbewegung erreicht wird. Insbesondere wird die Antriebsreibung über die Berücksichtigung des Reibungsparameters zumindest teilweise kompensiert, sodass beispielsweise mit der Betätigungseinwirkung die Gewichtskraft der Laderaumklappe für den Bediener auf natürliche Weise spürbar wird. Über den Reibungsparameter kann auch auf eine Kraftmessung an der Laderaumklappenanordnung verzichtet werden, da die Antriebsreibung über steuerungstechnische Mittel berücksichtigt wird.
In der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 wird zur Bestimmung des Reibungsparameters auf ein Spiel zwischen dem Abtriebselement und der Antriebskopplung der Antriebsanordnung zurückgegriffen. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer spielbehafteten Kopplung bei einem Betreiben des Antriebs innerhalb des Spiels der Einfluss der Antriebsreibung weitgehend unabhängig von weiteren Wechselwirkungen wie der Gewichtskraft der Klappe zu ermitteln ist. Folglich wird eine Kalibrierungsroutine mit einem Verstellen des Antriebs im mechanischen Spiel vorgesehen, was die Bestimmung des Reibungsparameters mit hoher Genauigkeit und auch im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht, ohne dass auf zusätzliche Kraftsensoren zurückgegriffen werden muss.
Die weitere, ebenfalls bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 betrifft die Bestimmung eines Reib-Antriebswerts, insbesondere eines Reib-Antriebsstroms, im mechanischen Spiel. Bei einer konstanten Antriebsgeschwindigkeit kann hierbei eine Reib-Antriebskonstante als Reibungsparameter bestimmt werden, beispielsweise ein Reib-Antriebsstrom, der zum Überwinden eines näherungsweise konstanten, einer rotatorischen Antriebsbewegung entgegenwirkenden, Reib-Drehmoments notwendig ist.
Mit der vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 wird zudem das mechanische Spiel mit der Kalibrierungsroutine dahingehend ausgenutzt, dass Antriebsparameter einer Antriebskennlinie des Antriebs weitgehend unabhängig von weiteren Einflüssen ermittelt werden können. Der Antriebsparameter wird insbesondere in einer Beschleunigungsphase, etwa der Anlaufphase des Antriebs bestimmt.
Die bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 betrifft einen Kompensations-Antriebswert in der Ansteuervorgabe, welcher insbesondere von mindestens einem Reibungsparameter abhängig ist. Hiermit kann auf einfache Weise die Antriebsreibung zumindest teilweise mit dem Ansteuern des Antriebs ausgeglichen werden.
Anspruch 6 betrifft weitere bevorzugte Varianten des Kompensations-Antriebswerts, wobei der insbesondere in der Kalibrierungsroutine ermittelte Reib-Antriebswerte und/oder Antriebsparameter herangezogen werden.
In der weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 ist die Ansteuervorgabe derart definiert, dass der Kompensations-Antriebswert die Antriebsreibung innerhalb einer vorgegebenen Abweichung oder sogar vollständig kompensiert, sodass insbesondere die motorische Unterstützung einer manuellen Klappenbewegung näherungsweise als reibungsfrei empfunden wird.
Anspruch 8 betrifft das Durchführen der Kalibrierungsroutine in der Offenstellung und/oder der Schließstellung der Laderaumklappe, sodass der dem mechanischen Spiel entsprechende Verstellbereich des Antriebs auf einfache Weise aus Antriebswerten, etwa dem Antriebsstrom, erkannt werden kann.
Mit den bevorzugten Ausgestaltungen gemäß Anspruch 9 wird das Durchführen der Kalibrierungsroutine auch im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs in Betracht gezogen, sodass auch eine etwaige zeitliche Veränderung der Antriebsreibung erfasst wird.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 10, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die angesprochene Laderaumklappenanordnung eines Kraftfahrzeugs als solche beansprucht, wobei eine vorschlagsgemäße Antriebsanordnung vorgesehen ist. Auf alle Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung darf verwiesen werden.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 11, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung zum motorischen Verstellen eines Verstellelements eines Kraftfahrzeugs als solches beansprucht. Die Antriebsanordnung ist mit einem elektrischen Antrieb zum Bereitstellen einer Antriebskraft und mit einer Steueranordnung zum Ansteuern des elektrischen Antriebs ausgestattet und insbesondere als vorschlagsgemäße Antriebsanordnung ausgestaltet.
Wesentlich ist hierbei, dass mittels der Steueranordnung der Antrieb in einer Verstellroutine zum motorischen Verstellen des Verstellelements angesteuert wird, dass mittels der Steueranordnung das Ansteuern in der Verstellroutine abhängig von einer Ansteuervorgabe vorgenommen wird, welche abhängig von mindestens einem Reibungsparameter des Antriebs ist, dass das Abtriebselement und die Antriebskopplung mit einem mechanischen Spiel gekoppelt sind, in welchem das Abtriebselement ohne Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebskopplung durch den Antrieb betreibbar ist, und dass mittels der Steueranordnung der mindestens eine Reibungsparameter und/oder mindestens ein Antriebsparameter einer Antriebskennlinie des Antriebs in einer Kalibrierungsroutine zumindest teilweise mit einer Verstellung des Antriebs im mechanischen Spiel bestimmt wird.
Zu den Vorteilen und Ausgestaltungen der Kalibrierungsroutine unter Ausnutzung des mechanischen Spiels darf auf die diesbezüglichen Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung verwiesen werden. Unter einem Verstellelement werden hier auch Außenraum- oder Innenraumelemente verstanden, beispielsweise Sitzverstellungen, Lüfteranordnungen, Abdeckungen, Leuchtmittel, Seitenspiegel und dergleichen. Das Verstellelement kann grundsätzlich über die Antriebsanordnung eine Translation durchlaufen, beispielsweise einen näherungsweise linearen Verstellweg, und/oder eine Rotation, beispielsweise eine Schwenkbewegung.
Bevorzugt ist jedoch das Verstellelement gemäß Anspruch 12 als Klappe einer Klappenanordnung des Kraftfahrzeugs ausgestaltet. Bei der Klappe handelt es sich insbesondere um die bereits im Zusammenhang mit der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung angesprochene Laderaumklappe. Andere Arten von Klappen sind beispielsweise Fronthauben, Türen, insbesondere Seiten- oder Hecktüren, oder dergleichen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer vorschlagsgemäßen Laderaumklappenanordnung, die mit einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung ausgestattet ist, sowie Detailansichten der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung, und
2 eine schematische Darstellung eines Antriebswerts in der Kalibrierungsroutine.

Die in der Zeichnung dargestellte Antriebsanordnung 1 ist zum motorischen Verstellen einer Laderaumklappenanordnung 2 eines Kraftfahrzeugs 3 ausgestaltet. Die Laderaumklappenanordnung 2 weist eine über eine Klappenkinematik 4 zwischen einer nicht gezeigten Offenstellung und der in 1 dargestellten Schließstellung verstellbare Laderaumklappe 5 auf.
Unter dem Begriff „Klappenkinematik“ sind alle Komponenten zusammengefasst, die die Bewegung der Laderaumklappe 5 erlauben. Die Klappenkinematik 4 ist hier und vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die Laderaumklappe 5 um eine geometrische Klappenachse 4a verschwenkbar ist, wobei andere Ausgestaltungen der Klappenkinematik 4 denkbar sind.
Bei dem Kraftfahrzeug 3 handelt es sich hier und vorzugsweise um einen Pick-Up, wobei die Laderaumklappe 5 derart angeordnet ist, dass eine mit dem Pfeil in der 1 angedeutete Öffnungsbewegung durch die Gewichtskraft der Laderaumklappe 5 unterstützt wird. Eine Schließbewegung erfordert eine Klappenbewegung zumindest teilweise entgegen der Gewichtskraft, wobei die Antriebsanordnung 1 zur Unterstützung des Bedieners beim Bewegen der Laderaumklappe 5 vorgesehen ist.
Die Antriebsanordnung 1 ist mit einem elektrischen Antrieb 6 zum Bereitstellen einer Antriebskraft und mit einer Steueranordnung 7 zum Ansteuern des elektrischen Antriebs 6 ausgestattet. Der Antrieb 6 weist einen elektrischen Antriebsmotor 8, hier und vorzugsweise einen rotatorischen Antriebsmotor 8, sowie ein Getriebe 9 auf. Zudem ist hier und vorzugsweise ein Federelement 10 zur Bereitstellung einer mechanischen Vorspannung vorgesehen. Das Getriebe 9 übersetzt die vom Antriebsmotor 8 erzeugte rotatorische Antriebsbewegung in eine rotatorische Bewegung eines Abtriebselements 11.
Die Steueranordnung 7 kann wie dargestellt als der Ladeklappenanordnung 2 zugeordnetes Klappensteuergerät ausgestaltet sein, das mit einer übergeordneten Kraftfahrzeugsteuerung wechselwirkt. Anstelle dieses dezentralen Ansatzes kann die Steueranordnung 7 auch Bestandteil einer zentralen Kraftfahrzeugsteuerung sein. Die Steueranordnung 7 weist vorzugsweise eine Steuerelektronik zur Umsetzung der hier anfallenden Steuerungsaufgaben auf.
Die Antriebsanordnung 1 weist das Abtriebselement 11 und eine Antriebskopplung 12 auf, welche näher in der Schnittdarstellung A-A aus 1 zu erkennen sind. Das Abtriebselement 11 überträgt im montierten Zustand die vom Antrieb 6 erzeugte Antriebskraft auf die Antriebskopplung 12 zum motorischen Verstellen der Laderaumklappe 5. Das Abtriebselement 11 ist hier und vorzugsweise als Antriebszapfen ausgestaltet, welcher in eine Ausnehmung 13 an der Antriebskopplung 12 zum Übertragen eines mit der Antriebskraft bewirkten Antriebsdrehmoments eingreift.
Die Antriebskopplung 12 ist ferner als Karosserieanschluss ausgestaltet, welcher im montierten Zustand drehfest an der Karosserie 14 des Kraftfahrzeugs 3 angebracht ist, während der Antrieb 6 der Laderaumklappe 5 zugeordnet ist. Eine umgekehrte Anordnung ist denkbar, mit welcher der Antrieb 6 der Karosserie 14 zugeordnet ist.
Bei der Antriebskraft handelt es sich vorzugsweise um die von dem Antrieb 6 über Antriebsmotor 8 und Getriebe 9 auf das Abtriebselement 11 ausgeübte Kraft, welche hier ein Antriebsdrehmoment umsetzt.
Wesentlich ist nun, dass die Steueranordnung 7 den Antrieb 6 in einer Verstellroutine zum motorischen Verstellen der Laderaumklappe 5 ansteuert, insbesondere zur Unterstützung einer manuell über die Laderaumklappe 5 in die Klappenkinematik 4 eingeleiteten Betätigungseinwirkung, und dass die Steueranordnung 7 das Ansteuern in der Verstellroutine abhängig von einer Ansteuervorgabe vornimmt, welche abhängig von mindestens einem Reibungsparameter des Antriebs 6 ist.
Verschiedene Werte des Reibungsparameters können folglich zu einem unterschiedlichen Ansteuern des Antriebs 6 durch die Steueranordnung 7 führen.
Allgemein ist der Reibungsparameter repräsentativ für die Auswirkung eines Reibungseffekts im Antrieb 6 auf die Bewegung des Abtriebselements 11. Der Reibungsparameter kann repräsentativ für die Reibung einer der Antriebskomponenten des Antriebs 6 sein. Unter den Antriebskomponenten werden diejenigen Komponenten der Antriebsanordnung 1 verstanden, welche für ein direktes oder indirektes Erzeugen und/oder Übertragen der Antriebsbewegung auf das Abtriebselement 11 eingerichtet sind, wobei unter anderem der Antriebsmotor 8 und das Getriebe 9 solche Antriebskomponenten aufweisen. Insbesondere ist der Reibungsparameter indikativ dafür, welche Kraft und/oder welches Drehmoment aufgewendet werden muss, um das Abtriebselement 11 bei stromlosen Antrieb 6 entgegen der Antriebsreibung zu bewegen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind das Abtriebselement 11 und die Antriebskopplung 12 mit einem mechanischen Spiel gekoppelt. In der Schnittdarstellung A-A aus 1 ist die Innenkontur der Ausnehmung 13 für das Abtriebselement 11 geringfügig größer ausgestaltet als die Außenkontur des hierin eingreifenden Abtriebselements 11. Das Abtriebselement 11 kann hier über einen Drehwinkelbereich φ_s gedreht werden, ohne dass ein Drehmoment vom Abtriebselement 11 auf die Antriebskopplung 12 übertragen wird. Andere Hintergründe für das mechanische Spiel sind denkbar, wobei das Abtriebselement 11 letztlich im Spiel ohne Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebskopplung 12 durch den Antrieb 6 betreibbar ist.
Die Steueranordnung 7 bestimmt hier den mindestens einen Reibungsparameter in einer Kalibrierungsroutine zumindest teilweise mit einer Verstellung des Antriebs 6 im mechanischen Spiel. Grundlage hierfür ist die Erkenntnis, dass mit einem Betreiben des Antriebs 6 im Spiel die Antriebsreibung weitgehend isoliert von sonstigen Einflüssen betrachtet werden kann.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebswerts in der Kalibrierungsroutine, wobei hier beispielhaft der Antriebsstrom I in Abhängigkeit des Drehwinkels φ dargestellt ist. In der Kalibrierungsroutine kann beispielhaft die Winkelgeschwindigkeit ω zeitabschnittsweise konstant gehalten werden. Die Antriebsbewegung geht von einem Startwinkel φ₀ des Abtriebselements 11 aus, wobei nach einer Anlaufphase zwischen den Winkeln φ₀ und φ₁ mit einem variierenden Verlauf des Antriebsstroms I eine konstante Winkelgeschwindigkeit ω zwischen den Winkeln φ₁ und φ₂ erreicht wird. Im Bereich zwischen den Winkeln φ₁ und φ₂ wird entsprechend ein näherungsweise konstanter Antriebsstrom I beobachtet. Mit dem Winkel φ₂ wird das Ende des Spiels und damit der Beginn einer Übertragung einer Antriebskraft auf die Antriebskopplung 12 erreicht, sodass der Antriebsstrom I mit der weiteren Antriebsbewegung ansteigt.
Die Steueranordnung 7 kann hier den mindestens einen Reibungsparameter anhand eines Antriebswerts, insbesondere des Antriebsstroms I, im mechanischen Spiel bestimmen.
Vorzugsweise bestimmt die Steueranordnung 7 in der Kalibrierungsroutine im mechanischen Spiel einen Reib-Antriebswert, insbesondere einen Reib-Antriebsstrom I_R, wobei als mindestens ein Reibungsparameter der Reib-Antriebswert vorgegeben ist. Bei dem Reib-Antriebswert kann es sich um einen Momentanwert des Antriebswerts handeln, welcher anhand des Verlaufs des Antriebswerts im mechanischen Spiel als charakteristisch für die Antriebreibung anzusehen ist. Hier und vorzugsweise bestimmt die Steueranordnung in der Kalibrierungsroutine als Reib-Antriebswert eine Reib-Antriebskonstante. Hier wird der Reib-Antriebsstrom I_R im mechanischen Spiel unter einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ω im bereits angesprochenen Bereich zwischen den Winkeln φ₁ und φ₂ ermittelt. Bei konstanter Winkelgeschwindigkeit ω kann davon ausgegangen werden, dass der Antriebsbewegung ein näherungsweise konstantes Reib-Drehmoment M_R entgegensteht, welches wiederum näherungsweise proportional zum Reib-Antriebsstrom I_R ist: $M_{R} = I_{R} \cdot k_{2} .$
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung bestimmt die Steueranordnung 7 in der Kalibrierungsroutine im mechanischen Spiel mindestens einen Antriebsparameter einer Antriebskennlinie des Antriebs, insbesondere das Verhältnis k₂ zwischen Antriebsdrehmoment M und Antriebsstrom I. Die Ansteuervorgabe kann abhängig von dem Antriebsparameter sein. Die Antriebskennlinie kann hierbei insbesondere aus den Phasen der Antriebsbewegung im Spiel bestimmt werden, in welchen eine veränderliche Antriebsgeschwindigkeit vorliegt.
Vorzugsweise ist es hierbei so, dass die Steueranordnung 7 in der Kalibrierungsroutine den Antriebsparameter im mechanischen Spiel in einer Anlaufphase des Antriebs 6 bestimmt. Vorliegend kann über den zeitlichen Verlauf des Antriebsstroms I(t) im Bereich zwischen den Winkeln φ₀ und φ₁ der Antriebsparameter k₂ ermittelt werden: $k_{2} = d ω /dt \cdot J/ (I (t) - I_{R}),$
wobei dω/dt die zeitliche Änderung der Winkelgeschwindigkeit ω und J das auf die Antriebsbewegung wirkende Trägheitsmoment ist. Das Trägheitsmoment J kann vorbestimmt sein, beispielsweise über eine Berechnung anhand der Geometrie und/oder anhand einer Referenzmessung.
Besonders bevorzugt enthält die Ansteuervorgabe einen Kompensations-Antriebswert, vorzugsweise einen Kompensations-Antriebsstrom I_Komp, welcher insbesondere von mindestens einem Reibungsparameter abhängig ist. Der Kompensations-Antriebswert dient hierbei einer zumindest teilweisen Aufhebung der Antriebsreibung in der motorischen Verstellung. Der in der Klappenbewegung durch den Bediener spürbare Effekt der Antriebsreibung wird somit über den Kompensations-Antriebswert zumindest reduziert.
Vorzugsweise weist der Kompensations-Antriebswert einen vom Reib-Antriebswert abhängigen, vorzugsweise einen zur Reib-Antriebskonstante proportionalen, Anteil auf. Für den bereits angesprochenen Reib-Antriebsstrom I_R kann beispielsweise ein Kompensations-Antriebstrom $I_{Komp} = I_{R} ω / | ω |$
vorgegeben werden, wobei der Ausdruck ω/|ω| die Richtungsabhängigkeit der Antriebsreibung berücksichtigt.
Ebenfalls kann der Kompensations-Antriebswert einen vom Antriebsparameter abhängigen Anteil, vorzugsweise einen vom Antriebsparameter abhängigen Beschleunigungsterm, aufweisen. Für den bereits angesprochenen Antriebsparameter k₂ kann beispielsweise ein Kompensations-Antriebstrom $I_{Komp} = d ω /dt \cdot {J/k}_{2}$
vorgegeben sein, womit insbesondere Trägheitseffekte des Antriebs 6 zumindest teilweise kompensiert werden. Die bereits genannten Anteile von I_Komp können in einer weiteren Ausgestaltung zusammengenommen werden: $I_{Komp} = I_{R} ω / | ω | + d ω /dt \cdot {J/k}_{2} .$
Vorzugsweise ist die Ansteuervorgabe derart definiert, dass der Kompensations-Antriebswert die Antriebsreibung innerhalb einer vorgegebenen Abweichung kompensiert. Die Abweichung kann hierbei ein vorgegebenes Genauigkeitsfenster für die Kompensation darstellen oder auch repräsentativ dafür sein, dass ein vorgegebener Teil der Antriebsreibung nicht kompensiert wird. Vorzugsweise wird jedoch die Antriebsreibung mit dem Kompensations-Antriebswert vollständig kompensiert, sodass insbesondere die Laderaumklappe 5 durch den Bediener bewegt oder eine motorisch bewirkte Klappenbewegung bewirkt werden kann, ohne dass die Antriebsreibung spürbar wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung führt die Steueranordnung 7 die Kalibrierungsroutine in der Offenstellung und/oder der Schließstellung der Laderaumklappe 5 durch. Folglich kann die angesprochene Antriebsbewegung im mechanischen Spiel in einer wohldefinierten Stellung der Laderaumklappe 5 bewirkt werden.
Die Steueranordnung 7 kann vorzugsweise in der Kalibrierungsroutine den Antrieb 6 in einer Richtung eines Endanschlags der Laderaumklappenanordnung 2 ansteuern. Damit ist auf einfache Weise das Erreichen des Endes des Spiels anhand der Antriebswerte erkennbar. So entspricht in 2 der Verlauf des Antriebsstroms I bei Winkeln φ von größer als φ₂ einer Annäherung an einen Blockstrom des Antriebs 6, da die Antriebsbewegung über den Endanschlag blockiert wird. Ebenfalls kann ein Kraftfahrzeugschloss 15 zur Arretierung der Laderaumklappe 5 in der Schließstellung vorgesehen sein. Wird der Antrieb 6 in Richtung der Offenstellung bei einer über das Kraftfahrzeugschloss 15 verschlossenen Laderaumklappe 5 angesteuert, ergibt sich ebenfalls eine Annäherung an einen Blockstrom des Antriebs 6 nach Durchlaufen des Spiels.
Mit der Kalibrierungsroutine kann das Spiel auch mehrfach durchlaufen werden. Beispielsweise wird mit Erreichen des Endes des Spiels die Antriebsrichtung, insbesondere wiederholend, reversiert. Denkbar ist, dass mit einem mehrfachen Durchlaufen des Spiels die Genauigkeit der Kalibrierungsroutine verbessert und/oder eine Richtungsabhängigkeit der in der Kalibrierungsroutine ermittelten Parameter bestimmt wird.
Interessant ist bei der vorschlagsgemäßen Umsetzung der Kalibrierungsroutine, dass der Reibungsparameter mit steuerungstechnischen Mitteln im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs 3, auch wiederholt, ermittelt werden kann. Zeitliche Einflüsse auf die Antriebsreibung, etwa aufgrund von Verschleiß, Verschmutzung oder Witterungseinflüssen wie Umgebungstemperatur oder Luftfeuchtigkeit, können somit über die Kalibrierungsroutine erfasst und in der Verstellroutine berücksichtigt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung löst die Steueranordnung 7 die Kalibrierungsroutine auf Erfassen einer vorbestimmten Bedienereinwirkung, vorzugsweise auf Erfassen eines Annäherns des Bedieners, auf eine Authentifizierungsprüfung des Bedieners, auf ein Entriegeln der Laderaumklappe 5 und/oder auf Erfassen einer manuell über die Laderaumklappe 5 in die Klappenkinematik 4 eingeleiteten Betätigungseinwirkung, aus.
Ein Annähern eines Bedieners wird beispielsweise über eine Näherungssensoranordnung erfasst, welche auch für eine Authentifizierungsprüfung zum schlüssellosen Zugang zum Kraftfahrzeug 3 vorgesehen ist. Ebenfalls kann die Kalibrierungsroutine auch erst auf eine erfolgreiche Authentifizierungsprüfung hin vorgenommen werden. Bei der manuell über die Laderaumklappe 5 in die Klappenkinematik 4 eingeleiteten Betätigungseinwirkung handelt es sich beispielsweise um eine vordefinierte Betätigungseinwirkung zum Auslösen einer motorischen Verstellung, etwa ein Anstoßen der Laderaumklappe 5 durch den Bediener, welche anhand der Antriebswerte und/oder anhand von Bewegungssensoren erfasst wird.
Ebenfalls kann die Steueranordnung 7 die Kalibrierungsroutine zeitgesteuert auslösen, beispielsweise in vorgegebenen Zeitintervallen, womit insbesondere eine regelmäßige Aktualisierung des Reibungsparameters gewährleistet wird.
Gemäß einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Laderaumklappenanordnung 2 eines Kraftfahrzeugs 3, vorzugsweise eines Pick-Ups, als solche beansprucht. Die Laderaumklappenanordnung 2 weist eine über eine Klappenkinematik 4 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbare Laderaumklappe 5 auf, wobei eine Antriebsanordnung 1 mit einem elektrischen Antrieb 6 zum Bereitstellen einer Antriebskraft und mit einer Steueranordnung 7 zum Ansteuern des elektrischen Antriebs 6 vorgesehen ist. Die Antriebsanordnung 1 weist ein Abtriebselement 11 und eine Antriebskopplung 12 auf, wobei das Abtriebselement 11 die Antriebskraft auf die Antriebskopplung 12 zum motorischen Verstellen der Laderaumklappe 5 überträgt. Die Antriebsanordnung 1 ist als vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 ausgestaltet, sodass auf alle Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 verwiesen wird.
Gemäß einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung 1 zum motorischen Verstellen eines Verstellelements eines Kraftfahrzeugs 3 als solches beansprucht. Insbesondere dient das Verfahren zum Betrieb einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1. Die Antriebsanordnung 1 ist mit einem elektrischen Antrieb 6 zum Bereitstellen einer Antriebskraft und mit einer Steueranordnung 7 zum Ansteuern des elektrischen Antriebs 6 ausgestattet. Die Antriebsanordnung 1 weist ein Abtriebselement 11 und eine Antriebskopplung 12 auf, wobei mittels des Abtriebselements 11 die Antriebskraft auf die Antriebskopplung 12 zum motorischen Verstellen des Verstellelements übertragen wird.
Wesentlich ist hierbei, dass mittels der Steueranordnung 7 der Antrieb 6 in einer Verstellroutine zum motorischen Verstellen des Verstellelements angesteuert wird, dass mittels der Steueranordnung 7 das Ansteuern in der Verstellroutine abhängig von einer Ansteuervorgabe vorgenommen wird, welche abhängig von mindestens einem Reibungsparameter des Antriebs ist. Das Abtriebselement 11 und die Antriebskopplung 12 sind mit einem mechanischen Spiel gekoppelt, in welchem das Abtriebselement 11 ohne Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebskopplung 12 durch den Antrieb 6 betreibbar ist. Mittels der Steueranordnung 7 wird der mindestens eine Reibungsparameter und/oder mindestens ein Antriebsparameter einer Antriebskennlinie des Antriebs 6 in einer Kalibrierungsroutine zumindest teilweise mit einer Verstellung des Antriebs 6 im mechanischen Spiel bestimmt.
Das vorschlagsgemäße Verfahren greift somit auf die bereits angesprochene Kalibrierungsroutine unter Ausnutzung eines mechanischen Spiels zurück. Auf die obigen Ausführungen zur Kalibrierungsroutine darf insofern verwiesen werden. Das Verfahren kann neben dem motorischen Verstellen von Laderaumklappen auch das motorische Verstellen von weiteren Verstellelementen betreffen, beispielsweise von Sitzverstellungen, Lüfteranordnungen, Abdeckungen, Leuchtmitteln, Seitenspiegeln oder dergleichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist jedoch das Verstellelement als Klappe einer Klappenanordnung des Kraftfahrzeugs 3 ausgestaltet, vorzugsweise als Laderaumklappe 5, weiter vorzugsweise als Laderaumklappe 5 eines Pick-Ups, wobei die Klappe über eine Klappenkinematik 4 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist.
Wie bereits angesprochen, wird vorzugsweise mittels der Steueranordnung 7 der Antrieb 6 in der Verstellroutine zur Unterstützung einer manuell über die Klappe in die Klappenkinematik 4 eingeleitete Betätigungseinwirkung angesteuert. Hierbei erfolgt eine gemeinsam manuell und motorisch bewirkte Klappenbewegung, wobei beim Ansteuern des Antriebs 6 insbesondere die Antriebsreibung zumindest teilweise kompensiert wird.

Claims

Antriebsanordnung zum motorischen Verstellen einer Laderaumklappenanordnung (2) eines Kraftfahrzeugs (3), vorzugsweise eines Pick-Ups, wobei die Laderaumklappenanordnung (2) eine über eine Klappenkinematik (4) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbare Laderaumklappe (5) aufweist, wobei die Antriebsanordnung (1) mit einem elektrischen Antrieb (6) zum Bereitstellen einer Antriebskraft und mit einer Steueranordnung (7) zum Ansteuern des elektrischen Antriebs (6) ausgestattet ist, wobei die Antriebsanordnung (1) ein Abtriebselement (11) und eine Antriebskopplung (12) aufweist, wobei das Abtriebselement (11) die Antriebskraft auf die Antriebskopplung (12) zum motorischen Verstellen der Laderaumklappe (5) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (7) den Antrieb (6) in einer Verstellroutine zum motorischen Verstellen der Laderaumklappe (5) ansteuert, insbesondere zur Unterstützung einer manuell über die Laderaumklappe (5) in die Klappenkinematik (4) eingeleiteten Betätigungseinwirkung, und dass die Steueranordnung (7) das Ansteuern in der Verstellroutine abhängig von einer Ansteuervorgabe vornimmt, welche abhängig von mindestens einem Reibungsparameter des Antriebs (6) ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (11) und die Antriebskopplung (12) mit einem mechanischen Spiel gekoppelt sind, in welchem das Abtriebselement (11) ohne Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebskopplung (12) durch den Antrieb (6) betreibbar ist, und dass die Steueranordnung (7) den mindestens einen Reibungsparameter in einer Kalibrierungsroutine zumindest teilweise mit einer Verstellung des Antriebs (6) im mechanischen Spiel bestimmt, vorzugsweise, dass die Steueranordnung (7) den mindestens einen Reibungsparameter anhand eines Antriebswerts, insbesondere des Antriebsstroms I, im mechanischen Spiel bestimmt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (7) in der Kalibrierungsroutine im mechanischen Spiel einen Reib-Antriebswert, insbesondere einen Reib-Antriebsstrom, bestimmt und als mindestens ein Reibungsparameter der Reib-Antriebswert vorgegeben ist, vorzugsweise, dass die Steueranordnung (7) in der Kalibrierungsroutine als Reib-Antriebswert eine Reib-Antriebskonstante im mechanischen Spiel unter einer konstanten Antriebsgeschwindigkeit bestimmt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (7) in der Kalibrierungsroutine im mechanischen Spiel mindestens einen Antriebsparameter einer Antriebskennlinie des Antriebs (6), insbesondere ein Verhältnis zwischen Antriebsdrehmoment und Antriebsstrom I, bestimmt und die Ansteuervorgabe abhängig vom Antriebsparameter ist, vorzugsweise, dass die Steueranordnung (7) in der Kalibrierungsroutine den Antriebsparameter im mechanischen Spiel in einer Anlaufphase des Antriebs (6) bestimmt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorgabe einen Kompensations-Antriebswert, vorzugsweise einen Kompensations-Antriebsstrom I_Komp, enthält, welcher insbesondere von mindestens einem Reibungsparameter abhängig ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensations-Antriebswert einen vom Reib-Antriebswert abhängigen, vorzugsweise einen zur Reib-Antriebskonstante proportionalen, Anteil aufweist, und/oder, dass der Kompensations-Antriebswert einen vom Antriebsparameter abhängigen Anteil, vorzugsweise einen vom Antriebsparameter abhängigen Beschleunigungsterm, aufweist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorgabe derart definiert ist, dass der Kompensations-Antriebswert die Antriebsreibung innerhalb einer vorgegebenen Abweichung kompensiert, vorzugsweise vollständig kompensiert.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (7) die Kalibrierungsroutine in der Offenstellung und/oder der Schließstellung der Laderaumklappe (5) durchführt, vorzugsweise, dass die Steueranordnung (7) in der Kalibrierungsroutine den Antrieb (6) in einer Richtung eines Endanschlags der Laderaumklappenanordnung (2) ansteuert und/oder den Antrieb (6) in Richtung der Offenstellung bei einer über ein Kraftfahrzeugschloss (15) verschlossenen Laderaumklappe (5) ansteuert.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (7) die Kalibrierungsroutine auf Erfassen einer vorbestimmten Bedienereinwirkung, vorzugsweise auf Erfassen eines Annäherns des Bedieners, auf eine Authentifizierungsprüfung des Bedieners, auf ein Entriegeln der Laderaumklappe (5) und/oder auf Erfassen einer manuell über die Laderaumklappe (5) in die Klappenkinematik (4) eingeleiteten Betätigungseinwirkung, auslöst, und/oder, dass die Steueranordnung (7) die Kalibrierungsroutine zeitgesteuert auslöst.
Laderaumklappenanordnung eines Kraftfahrzeugs (3), vorzugsweise eines Pick-Ups, wobei die Laderaumklappenanordnung (2) eine über eine Klappenkinematik (4) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbare Laderaumklappe (5) aufweist, wobei eine Antriebsanordnung (1) mit einem elektrischen Antrieb (6) zum Bereitstellen einer Antriebskraft und mit einer Steueranordnung (7) zum Ansteuern des elektrischen Antriebs (6) vorgesehen ist, wobei die Antriebsanordnung (1) ein Abtriebselement (11) und eine Antriebskopplung (12) aufweist, wobei das Abtriebselement (11) die Antriebskraft auf die Antriebskopplung (12) zum motorischen Verstellen der Laderaumklappe (5) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist.
Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung (1) zum motorischen Verstellen eines Verstellelements eines Kraftfahrzeugs (3), insbesondere zum Betrieb einer Antriebsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Antriebsanordnung (1) mit einem elektrischen Antrieb (6) zum Bereitstellen einer Antriebskraft und mit einer Steueranordnung (7) zum Ansteuern des elektrischen Antriebs (6) ausgestattet ist, wobei die Antriebsanordnung (1) ein Abtriebselement (11) und eine Antriebskopplung (12) aufweist, wobei mittels des Abtriebselements (11) die Antriebskraft auf die Antriebskopplung (12) zum motorischen Verstellen des Verstellelements übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steueranordnung (7) der Antrieb (6) in einer Verstellroutine zum motorischen Verstellen des Verstellelements angesteuert wird, dass mittels der Steueranordnung (7) das Ansteuern in der Verstellroutine abhängig von einer Ansteuervorgabe vorgenommen wird, welche abhängig von mindestens einem Reibungsparameter des Antriebs (6) ist, dass das Abtriebselement (11) und die Antriebskopplung (12) mit einem mechanischen Spiel gekoppelt sind, in welchem das Abtriebselement (11) ohne Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebskopplung (12) durch den Antrieb (6) betreibbar ist, und dass mittels der Steueranordnung (7) der mindestens eine Reibungsparameter und/oder mindestens ein Antriebsparameter einer Antriebskennlinie des Antriebs (6) in einer Kalibrierungsroutine zumindest teilweise mit einer Verstellung des Antriebs (6) im mechanischen Spiel bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement als Klappe einer Klappenanordnung (2) des Kraftfahrzeugs (3) ausgestaltet ist, vorzugsweise als Laderaumklappe (5), weiter vorzugsweise als Laderaumklappe (5) eines Pick-Ups, wobei die Klappe über eine Klappenkinematik (4) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steueranordnung (7) der Antrieb (6) in der Verstellroutine zur Unterstützung einer manuell über die Klappe in die Klappenkinematik (4) eingeleiteten Betätigungseinwirkung angesteuert wird.