DE102021129268A1

DE102021129268A1 - Antriebsanordnung zum motorischen Verstellen einer Klappe eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102021129268A1
Application number: DE102021129268.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Goldmann; Björn Fürst-Neuendorf
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2023-05-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zum motorischen Verstellen einer Klappe (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei die Antriebsanordnung (1) mit einem Antrieb (6) ausgestattet ist, welcher einen Antriebsstrang mit einem elektrischen Antriebsmotor (7) und mit einem dem Antriebsmotor (7) antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe (8) zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen aufweist, wobei der Antrieb (6) eine der Antriebsbewegung entgegenwirkende Bremsanordnung (13) und eine Steueranordnung (14) aufweist, welche den Antrieb (6) gemäß einer Antriebsvorgabe ansteuert, um die Klappe (2) mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen, wobei im Antriebsstrang ein mechanisches Spiel besteht, in welchem der Antriebsmotor (7) ohne Erzeugung einer linearen Antriebsbewegung durch das Vorschubgetriebe (8) betreibbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Steueranordnung (14) in einer Bremsprüfungsroutine einen unter einer Verstellung des Antriebs (6) im mechanischen Spiel resultierenden, elektrischen Antriebswert des Antriebsmotors (7) auf Einhalten einer Reibungsvorgabe der Bremsanordnung (13) prüft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zum motorischen Verstellen einer Klappe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Klappenanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Anspruch 11 sowie ein Verfahren zum motorischen Verstellen einer Klappe eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12.
Die in Rede stehende Antriebsanordnung dient zum motorischen Verstellen einer Klappe eines Kraftfahrzeugs, bei der es sich beispielsweise um eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Seitentür, eine Hecktür, eine Motorhaube oder dergleichen handelt. Die Klappe kann schwenkbar und/oder verschiebbar an der Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet sein. Die Antriebsanordnung weist zudem eine Bremsanordnung auf, die beispielsweise mit einer Reibbremswirkung auf die Klappe arbeitet und unter anderem sicherstellt, dass die Klappe nach einem motorischen Verstellen selbstständig in der Zielstellung verbleibt.
Die Bremsanordnung unterliegt jedoch einem gebrauchsbedingten Verschleiß, womit die Reibbremswirkung über die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs nachlassen kann. Zwar kann darauf zurückgegriffen werden, die Bremsanordnung vor dem Hintergrund des zu erwartenden Verschleißes besonders robust auszugestalten, wodurch allerdings wiederum Nachteile in Bezug auf die Baugröße und die Herstellungskosten in Kauf zu nehmen sind. Ebenfalls kann hiermit nicht vollständig ausgeschlossen werden, dass es in Sonderfällen dennoch zu einem verschleißbedingten Versagen der Bremsanordnung kommt.
Bei einer bekannten Antriebsanordnung ( DE 10 2018 112 978 A1 ) ist vorgesehen, dass ein Antriebsmotor der Antriebsanordnung gegenüber einer auf die Klappe wirkenden Belastung als Kurzschlussbremse betrieben wird, womit der Antriebsmotor zum Feststellen der Klappe beiträgt. Dabei können grundsätzlich die Anforderungen an die mechanische Bremsanordnung verringert werden, da die mechanische Bremswirkung durch den Antriebsmotor unterstützt wird. Die bekannte Antriebsanordnung basiert dennoch auf dem Zusammenwirken der Bremsanordnung mit dem Antriebsmotor. Weiterhin besteht eine Herausforderung darin, dass eine Beeinträchtigung der Bremsanordnung nicht ohne Weiteres zu erkennen ist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Antriebsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass Veränderungen in den Eigenschaften der Bremsanordnung auf einfache Weise und zuverlässig erkannt werden können.
Das obige Problem wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass ein mechanisches Spiel im Antriebsstrang des Antriebs genutzt werden kann, um den Einfluss der auf den Antrieb wirkenden Reibung und insbesondere der Bremsanordnung weitgehend unabhängig von weiteren Wechselwirkungen wie der Gewichtskraft der Klappe zu ermitteln. Aus den Antriebswerten beim Verstellen des Antriebs im mechanischen Spiel kann mit hoher Genauigkeit und auch im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs ein Rückschluss auf den Zustand der Bremsanordnung vorgenommen werden. Zusätzliche Sensorik ist hierbei zur Prüfung der Bremsanordnung nicht zwingend notwendig, da elektrische Antriebswerte wie Antriebsspannung und Antriebsstrom in vielen Fällen bereits bei der Ansteuerung des Antriebs erfasst werden.
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Steueranordnung in einer Bremsprüfungsroutine einen unter einer Verstellung des Antriebs im mechanischen Spiel resultierenden, elektrischen Antriebswert des Antriebsmotors auf Einhalten einer Reibungsvorgabe der Bremsanordnung prüft.
Neben einer Prüfung der Bremsanordnung im Rahmen einer Fehlererkennung ist in der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 möglich, eine Antriebsvorgabe zum Ansteuern des Antriebs abzuändern. Beim Betrieb des Antriebs kann folglich die Veränderung der Eigenschaften der Bremsanordnung berücksichtigt und die Antriebsanordnung weitergehend genutzt werden.
In der Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 wird der Antrieb zur Bereitstellung einer motorischen Bremswirkung angesteuert, wodurch der Betrieb der Antriebsanordnung auch bei unzureichender mechanischer Bremswirkung fortgesetzt werden kann. Insbesondere wird die motorische Bremswirkung dann eingesetzt, wenn die mechanische Bremswirkung nicht zum zuverlässigen Halten der Klappe ausreicht. Gemäß Anspruch 4 ist entsprechend vorgesehen, dass die motorische Bremswirkung in einer Halteroutine eingesetzt wird.
Die Bremsanordnung kann ebenfalls für einen Einklemm- oder Kollisionsfall, dessen Vorliegen anhand der Antriebswerte überwacht wird, eine hohe Sicherheitsrelevanz haben. Bei einem Ausfall der Bremsanordnung könnten zu hohe Antriebskräfte wirken, da die Bremsanordnung dem Antrieb nur unzureichend entgegenwirkt. In der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 wird das Ergebnis der Bremsprüfungsroutine entsprechend dafür eingesetzt, dass Einklemm- oder Kollisionskriterium abzuändern, wobei vorzugsweise ein Grenzwert des Antriebswerts zur Erhöhung der Sicherheit reduziert wird.
Die weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 bezieht sich auf den Einsatz einer ein- und auskuppelbaren Bremsanordnung. Hierbei kann im Fehlerfall die Bremsanordnung beim Betrieb des Antriebsmotors gegebenenfalls nicht vollständig auskuppeln und dem Antrieb eine zu hohe Bremswirkung entgegensetzt werden. In dieser Ausgestaltung kann die Antriebsvorgabe zur Vermeidung einer zu hohen Beanspruchung des Antriebsmotors abgeändert werden. Wird die Abänderung lediglich über einen vorgegebenen Maximalzeitraum beibehalten, kann die Gefahr einer Überlastung des Antriebsmotors zusätzlich reduziert werden.
In der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 wird eine Reduzierung der Klappengeschwindigkeit umgesetzt, wodurch ein mit der Beeinträchtigung der Bremsanordnung einhergehendes Sicherheitsrisiko und auch die Antriebslast insgesamt reduziert werden kann.
Zur Durchführung der Bremsprüfroutine wird gemäß Anspruch 8 vorzugsweise eine vordefinierte Endstellung der Klappe verwendet, die eine besonders genaue Ermittlung der Reibwirkung im Antriebsstrang erlaubt. Besonders bevorzugt ist eine durch ein Kraftfahrzeugschloss festgelegte Schließstellung, da hierin eine Klappenbewegung praktisch ausgeschlossen ist.
Verschiedene Ausgestaltungen der Reibungsvorgabe sind Gegenstand von Anspruch 9. Insbesondere wird die Antriebsvorgabe weiter abhängig von der Art der Abweichung von der Reibungsvorgabe vorgenommen, sodass auf den jeweiligen Zustand der Bremsanordnung mit verschiedenen Maßnahmen eingegangen wird.
Wie bereits angesprochen, kann die Bremsprüfroutine auch im Betrieb des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden, was in den bevorzugten Ausgestaltungen gemäß Anspruch 10 zum Tragen kommt.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 11, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung für ein Kraftfahrzeug beansprucht. Die Klappenanordnung weist eine über eine Klappenkinematik verstellbare Klappe und eine der Klappe zugeordnete, vorschlagsgemäße Antriebsanordnung auf. Auf alle Ausführungen zur Antriebsanordnung wird verwiesen.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 12, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zum motorischen Verstellen einer Klappe eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebsanordnung beansprucht.
Dabei ist wesentlich, dass mittels der Steueranordnung in einer Bremsprüfungsroutine ein unter einer Verstellung des Antriebs im mechanischen Spiel resultierender, elektrischer Antriebswert des Antriebsmotors auf Einhalten einer Reibungsvorgabe der Bremsanordnung geprüft wird. Auch zum Verfahren wird auf alle Ausführungen zur Antriebsanordnung verwiesen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 das Heck eines Kraftfahrzeugs in einer Seitenansicht mit einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung sowie ein Antrieb der Klappenanordnung in einem Längsschnitt und
2 eine schematische Darstellung von Antriebswerten in der Bremsprüfroutine.

Das in den Figuren dargestellte und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel betrifft eine Antriebsanordnung 1 zum motorischen Verstellen einer Klappe 2 eines Kraftfahrzeugs 3.
Hier und vorzugsweise handelt es sich gemäß 1 bei der Klappe 2 um eine Heckklappe des Kraftfahrzeugs 3, welche um eine Klappenachse 4 schwenkbar gelagert ist und sich im Bereich einer Klappenöffnung 5 verschwenken lässt. Die vorschlagsgemäße Lösung ist aber auch auf alle anderen im einleitenden Teil der Beschreibung angesprochenen Klappen 2 anwendbar. Alle Ausführungen zu der dargestellten, als Heckklappe ausgestalteten Klappe 2 gelten für alle anderen Arten von Klappen 2 entsprechend.
Die Antriebsanordnung 1 ist mit mindestens einem Antrieb 6 ausgestattet. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind zwei Antriebe 6 vorgesehen, die beidseits der der Klappe 2 zugeordneten Klappenöffnung 5 angeordnet sind. Im Folgenden ist im Sinne einer vereinfachten Darstellung nur von einem einzigen Antrieb 6 die Rede. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für jeden weiteren, eventuell vorgesehenen Antrieb 6 entsprechend.
Wie aus der Darstellung in 1 weiter hervorgeht, weist der Antrieb 6 einen Antriebsstrang mit einem elektrischen Antriebsmotor 7 und mit einem dem Antriebsmotor 7 antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe 8 zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen auf. Antriebsanschlüsse 9 sind vorgesehen, zwischen denen die linearen Antriebsbewegungen erzeugt werden können. In der dargestellten bevorzugten Ausgestaltung ist das Vorschubgetriebe 8 als Spindel-Spindelmutter-Getriebe ausgestaltet, wobei die Antriebsanschlüsse 9 jeweils der Spindel 10 und der Spindelmutter 11 zugeordnet sind. Weiter ist vorzugsweise ein Zwischengetriebe 12 vorgesehen, welches antriebstechnisch zwischen dem Antriebsmotor 7 und dem Vorschubgetriebe 8 geschaltet ist.
Antriebstechnisch heißt hier, dass Motorbewegungen des Antriebsmotors 7 durch die betreffenden Komponenten auf die Klappe 2 übertragen werden können. Unter dem Begriff Antriebsstrang sind die Komponenten des Antriebs 6 zusammengefasst, welche eine Kraftübertragung und insbesondere eine Übersetzung der Motorbewegungen in eine über die Antriebsanschlüsse 9 auf die Klappe 2 wirkende Antriebskraft bewirken.
Der Antrieb 6 ist im montierten Zustand über einen der Antriebsanschlüsse 9 mit der Klappe 2 bewegungsgekoppelt. Vorzugsweise ist der Antriebsmotor 7 bidirektional mit der Klappe 2 bewegungsgekoppelt. Die Bewegungskopplung erlaubt es, die Klappe 2 mittels des Antriebs 6 motorisch zwischen einer in 1 dargestellten Offenstellung und einer nicht dargestellten Schließstellung in beiden Bewegungsrichtungen motorisch zu verstellen. Gleichzeitig funktioniert diese Bewegungskopplung auch andersherum. Hierfür ist der Antrieb 6 rücktreibbar ausgestaltet. Das bedeutet, dass die Einleitung einer Bewegung in die Klappe 2 zu einem Rücktreiben zumindest eines Teils des Antriebsstrangs zwischen dem Antriebsmotor 7 und der Klappe 2 führt.
Der Antrieb 6 weist eine der Antriebsbewegung entgegenwirkende Bremsanordnung 13 auf. Bei der Bremsanordnung 13 handelt es sich vorzugsweise um eine mechanische Bremsanordnung 13, welche auf einer Reibbremswirkung eines Reibelements basiert. Bei der Bremsanordnung 13 kann es sich um eine permanent wirkende Bremsanordnung 13, eine ein-/auskuppelbare Bremsanordnung 13 oder um eine Kombination hiervon handeln, beispielsweise mit einer Haupt- und einer Hilfsbremse. Ebenfalls denkbar ist, dass der Antriebsstrang und insbesondere die Getriebekomponenten bereits zur Bereitstellung einer erhöhten mechanischen Reibung ausgelegt sind, sodass die Bremsanordnung 13 nicht zwingend als separate Anordnung ausgelegt sein muss.
Eine Steueranordnung 14 ist vorgesehen, welche den Antrieb 6 gemäß einer Antriebsvorgabe ansteuert, um die Klappe 2 mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen. Bei der Antriebsvorgabe handelt es sich allgemein um eine Vorschrift, beispielsweise Steuer- und/oder Regelparameter, auf welche Weise die Ansteuerung des Antriebs 6 im Betrieb vorzunehmen ist. Neben dem Bewirken von Klappenbewegungen im Rahmen einer motorischen Verstellung kann die Ansteuerung auch lediglich zum Bereitstellen einer als Haltekraft wirkenden Antriebskraft eingesetzt werden, was nachfolgend noch erläutert wird.
Die Steueranordnung 14 kann wie dargestellt als der Klappe 2 zugeordnetes Klappensteuergerät ausgestaltet sein, das mit einer übergeordneten Kraftfahrzeugsteuerung wechselwirkt. Anstelle dieses dezentralen Ansatzes kann die Steueranordnung 14 auch Bestandteil einer zentralen Kraftfahrzeugsteuerung sein. Die Steueranordnung 14 weist vorzugsweise eine Steuerelektronik zur Umsetzung der hier anfallenden Steuerungsaufgaben auf.
Im Antriebsstrang besteht ein mechanisches Spiel, in welchem der Antriebsmotor 7 ohne Erzeugung einer linearen Antriebsbewegung durch das Vorschubgetriebe 8 betreibbar ist. Hier und vorzugsweise ist es möglich, den rotatorischen Antriebsmotor 7 im Spiel eine begrenzte Anzahl von Umdrehungen vornehmen zu lassen, ohne dass es zu einer linearen Bewegung zwischen den Antriebsanschlüssen 9 kommt. Das mechanische Spiel kann beispielsweise auf das Vorschubgetriebe 8, das Zwischengetriebe 12 und/oder auf die Kopplung zwischen den Komponenten des Antriebsstrangs zurückgehen. Das mechanische Spiel kann fertigungsbedingt vorliegen oder auch spezifisch für die vorschlagsgemäße Lösung im Antrieb 6 vorgesehen sein.
Wesentlich ist nun, dass die Steueranordnung 14 in einer Bremsprüfungsroutine einen unter einer Verstellung des Antriebs 6 im mechanischen Spiel resultierenden, elektrischen Antriebswert des Antriebsmotors 7 auf Einhalten einer Reibungsvorgabe der Bremsanordnung 13 prüft.
2 zeigt eine schematische Darstellung von Antriebswerten in der Bremsprüfungsroutine, wobei hier beispielhaft der Antriebsstrom I in Abhängigkeit des Drehwinkels φ einer Antriebswelle des Antriebsmotors 7 dargestellt ist. Insbesondere wird die Winkelgeschwindigkeit w der Antriebswelle zeitabschnittsweise konstant gehalten werden. Die Antriebsbewegung geht von einem Startwinkel φ₀ 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, der mehreren Umdrehungen der Antriebswelle entsprechen kann, fließt hier ein näherungsweise konstanter Antriebsstrom I. Mit dem Winkel φ₂ wird das Ende des Spiels und damit der Beginn einer Übertragung einer Antriebskraft auf die Antriebsanschlüsse 9 erreicht, sodass der Antriebsstrom I mit der weiteren Antriebsbewegung ansteigt.
Im mechanischen Spiel wirken der Motorbewegung im Wesentlichen lediglich Reibeffekte und hierunter die Bremswirkung der Bremsanordnung 13 entgegen, wobei Faktoren wie die Gewichtskraft der Klappe 2, Federkräfte oder dergleichen keine nennenswerte Rolle spielen. Der im mechanischen Spiel resultierende Antriebswert kann folglich zur Prüfung der Bremswirkung der Bremsanordnung 13 herangezogen werden.
Die Reibungsvorgabe ist allgemein repräsentativ dafür, dass sich die Reibungseffekte und damit Bremswirkung der Bremsanordnung 13 in einem zu erwartenden, normal-betriebsgemäßen Rahmen halten. Bei einer Abweichung von der Reibungsvorgabe kann auf eine beeinträchtigte Bremsanordnung 13 geschlossen werden und in einem einfachen Fall eine Fehlerroutine ausgelöst werden, in welcher die Steueranordnung 14 beispielsweise das Setzen eines Fehlerspeichers und/oder die Ausgabe einer Warnmeldung an den Bediener des Kraftfahrzeugs 3 veranlasst.
Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Steueranordnung 14 die Antriebsvorgabe bei Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe abändert.
Allgemein kann die Steueranordnung 14 somit auf den jeweiligen Zustand der Bremsanordnung 13 reagieren und die Ansteuerung anpassen. Hierbei können Aspekte der Ansteuerung ausgehend vom normal-betriebsgemäßen Zustand verändert, deaktiviert oder aktiviert werden.
Hier und vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steueranordnung 14 bei Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe eine Bremsroutine beim motorischen Verstellen vorsieht, in welcher die Steueranordnung 14 den Antrieb 6 derart ansteuert, dass die Antriebsanordnung 1 mit einer motorischen Bremswirkung auf die Klappe 2 arbeitet.
Durch die Ansteuerung in der Bremsroutine wird folglich die Bremswirkung der Bremsanordnung 13 motorisch unterstützt, beispielsweise um die auf die Klappe 2 wirkende Gewichtskraft und Trägheitskräfte abzufangen. Die motorische Bremswirkung kann durch einen Betrieb des Antriebsmotors 7 als Kurzschlussbremse oder auch durch die Bereitstellung einer der Klappenbewegung entgegengerichteten Antriebsleistung umgesetzt werden.
Denkbar ist, dass im normal-betriebsgemäßen Zustand keine motorische Bremswirkung vorgesehen ist und die Bremsroutine auf Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe beim motorischen Verstellen aktiviert wird. Auch kann die Ansteuerung in der Bremsroutine auf Vorliegen einer Abweichung, insbesondere hinsichtlich einer verstärkten motorischen Bremswirkung, abgeändert werden.
Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Steueranordnung 14 bei Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe auf Erreichen eines Haltezustands der Klappe 2 eine Halteroutine durchführt, in welcher die Steueranordnung 14 den Antrieb 6 derart ansteuert, dass die Antriebsanordnung 1 mit einer motorischen Bremswirkung auf die Klappe 2 arbeitet.
Im Haltezustand ist ein Stillstand der Klappe 2 vorgesehen. Der Haltezustand der Klappe 2 wird beispielsweise durch das Beenden der motorischen Verstellung erreicht. Mit Nachlassen der mechanischen Bremswirkung besteht die Gefahr, dass die Klappe 2 nicht mehr selbstständig in einer Halte-Klappenstellung verbleibt. Die Steueranordnung 14 kann beispielsweise den Antrieb 6 auf die Halte-Klappenstellung in einem Halte-Regelkreis regeln.
Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Steueranordnung 14 den Antriebswert beim motorischen Verstellen der Klappe 2 auf Erfüllen eines Einklemmkriteriums und/oder Kollisionskriteriums der Klappe 2 überwacht, und dass die Steueranordnung 14 das Einklemmkriterium und/oder Kollisionskriterium bei Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe abändert, vorzugsweise, dass die Steueranordnung 14 einen Grenzwert des Einklemmkriteriums und/oder Kollisionskriteriums für den Antriebswert reduziert.
Das Einklemmkriterium ist repräsentativ dafür, dass ein Objekt in der Klappenöffnung 5 zwischen Klappe 2 und Kraftfahrzeugkarosserie durch eine Schließbewegung der Klappe 2 erfasst wird. Das Kollisionskriterium ist repräsentativ dafür, dass die Klappe 2 insbesondere bei einer Öffnungsbewegung ein Objekt außerhalb des Kraftfahrzeugs 3 kontaktiert. Beide Fälle können anhand der beim motorischen Verstellen anfallenden Antriebswerte, beispielsweise über Grenzwerte des Antriebsstroms oder eine Abweichung einer Vorgabe der Klappengeschwindigkeit, erfasst werden, woraufhin die motorische Verstellung abgeändert und insbesondere beendet oder reversiert wird. Der Definition des Einklemmkriteriums und/oder des Kollisionskriteriums liegt jedoch auch eine bestimmte Annahme über die mechanische Bremswirkung zugrunde, welche hier anhand der Bremsprüfroutine geprüft und gegebenenfalls abgeändert wird.
Insbesondere ist bei nachlassender mechanischer Bremswirkung eine Reduzierung von Grenzwerten für den Antriebswert vorteilhaft, da ansonsten zu hohe Antriebskräfte auf das Objekt wirken können.
Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Bremsanordnung 13 ein-/auskuppelbar, insbesondere mit einem über eine Schlingfeder zusammenwirkenden Reibelement, ausgestaltet ist, und dass auf Überschreiten der Reibungsvorgabe die Steueranordnung 14 die Antriebsvorgabe zum zumindest teilweisen Ausgleich der Bremswirkung der Bremsanordnung 13 abändert, vorzugsweise, dass die Steueranordnung 14 die geänderte Antriebsvorgabe lediglich für einen vorgegebenen Maximalzeitraum beibehält.
Unter einer ein-/auskuppelbaren Bremsanordnung 13 ist eine Bremsanordnung 13 zu verstehen, deren Bremswirkung passiv oder aktiv verändert werden kann. In der bevorzugten, an sich bekannten Variante der Bremsanordnung 13 mit einem über eine Schlingfeder zusammenwirkenden Reibelement wird beispielsweise beim Betrieb des Antriebsmotors 7 ein Auskuppeln der Bremsanordnung 13 gewährleistet, wobei die Bremsanordnung 13 bei Einleitung einer externen Kraft in den Antrieb 6 einkuppelt.
Mit einem Überschreiten der Reibungsvorgabe ist gemeint, dass der Antriebswert in der Bremsprüfroutine eine zu hohe mechanische Bremswirkung anzeigt, sodass von einer fehlenden Auskupplung der Bremsanordnung 13 auszugehen ist. Mit einem Ausgleich der Bremswirkung ist gemeint, dass die Ansteuerung des Antriebsmotor 7 hinsichtlich der zusätzlichen Bremswirkung, insbesondere zur Schonung des Antriebsmotors 7, abgeändert wird.
Bei dem vorgegebenen Maximalzeitraum kann es sich um eine vorgegebene feste Zeitspanne, eine vorgesehene Betriebszeit oder auch um eine bestimmte maximale Anzahl von motorischen Verstellvorgängen handeln. Danach wird beispielsweise der Antrieb 6 deaktiviert, um eine Überlastung des Antriebsmotors 7 zu verhindern.
Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Steueranordnung 14 die Antriebsvorgabe bei Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe derart abändert, dass das motorische Verstellen mit einer gegenüber einer normal-betriebsgemäßen Klappengeschwindigkeit reduzierten Klappengeschwindigkeit vorgenommen wird.
Mit der reduzierten Klappengeschwindigkeit fallen tendenziell geringere Trägheitskräfte an, sodass geringere Anforderungen an die Bremswirkung gestellt werden. Weitere denkbare Maßnahmen bestehen in der Vermeidung von Klappenstellungen, in welchen hohe Antriebskräfte durch die Gewichtskraft der Klappe 2 wirken.
Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Steueranordnung 14 die Bremsprüfroutine in einer Endstellung der Klappe 2 durchführt, vorzugsweise, dass die Endstellung einer vollständig geschlossenen Schließstellung der Klappe 2 und/oder einer vollständig geöffneten Offenstellung der Klappe 2 entspricht.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Schließstellung der Klappe 2 um eine, durch ein hier nicht dargestelltes, der Klappe 2 zugeordnetes Kraftfahrzeugschloss, festgelegte Klappenstellung. In der vollständig geöffneten Offenstellung wird die Klappenbewegung zumindest in einer Öffnungsrichtung durch einen mechanischen Endanschlag begrenzt. Insbesondere ist die Klappe 2 in der Endstellung durch den Antrieb 6 im Wesentlichen nicht bewegbar, sodass das mechanische Spiel mit hoher Zuverlässigkeit durchlaufen werden kann. Beispielsweise ist dann der in 2 gezeigte Winkelbereich φ₁ und φ₂ auf einfache Weise zu ermitteln, wodurch eine verbesserte Auswertung erfolgen kann.
Wie bereits angesprochen, ist weiter hier und vorzugsweise vorgesehen, dass der Antriebswert eine Antriebsspannung und/oder einen Antriebsstrom I repräsentiert. Vorzugsweise ist in der Reibungsvorgabe mindestens ein Schwellwert für den Antriebswert enthalten. Mehrere Schwellwerte können vorgesehen sein, wobei die Steueranordnung 14 die Abänderung der Antriebsvorgabe abhängig davon vornimmt, welcher der Schwellwerte über- oder unterschritten wird.
In 2 sind beispielhaft untere und obere Schwellwerte Imin und Imax für den Antriebsstrom I im Winkelbereich φ₁ und φ₂ gezeigt. Bei einem Überschreiten von I_max ist beispielsweise von einem Defekt der ein-/auskuppelbaren Bremsanordnung 13 auszugehen. Ein Unterschreiten von I_min weist beispielsweise auf einen Verschleiß der Bremsanordnung 13 hin.
Ebenfalls kann die Reibungsvorgabe mehrstufig ausgestaltet sein, wobei beispielsweise die motorische Bremswirkung abhängig davon erhöht wird, welcher der Schwellwerte unterschritten wird.
Die Reibungsvorgabe kann neben einer Definition über Schwellwerte auch anderweitig definiert sein und insbesondere den Verlauf des Antriebswerts betreffen. Beispielsweise kann auch der Verlauf des Antriebsstroms I in der Anlaufphase (Winkelbereich zwischen φ₀ und φ₁ in 2) und/oder am Anstieg des Antriebsstroms I am Ende des mechanischen Spiels (Winkel größer als φ₂ in 2) herangezogen werden, um einen Rückschluss auf die mechanische Bremswirkung vorzunehmen.
Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Steueranordnung 14 die Bremsprüfroutine zeitgesteuert, vorzugsweise zyklisch, auf Auslösen des motorischen Verstellens, und/oder auf Beenden des motorischen Verstellens der Klappe 2 durchführt.
Die Bremsprüfroutine kann zudem unter bestimmten Bedingungen ausgelöst werden, beispielsweise nur dann, wenn sich die Klappe 2 in der angesprochenen Schließstellung oder Offenstellung befindet.
Beansprucht wird außerdem gemäß einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, eine Klappenanordnung für ein Kraftfahrzeug 3, die Klappenanordnung aufweisend eine über eine Klappenkinematik verstellbare Klappe 2 und eine der Klappe 2 zugeordnete, vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1. Auf alle Ausführungen zur Antriebsanordnung 1 wird verwiesen.
Beansprucht wird außerdem gemäß einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, ein Verfahren zum motorischen Verstellen einer Klappe 2 eines Kraftfahrzeugs 3 mit einer Antriebsanordnung 1, wobei die Antriebsanordnung 1 mit einem Antrieb 6 ausgestattet ist, welcher einen Antriebsstrang mit einem elektrischen Antriebsmotor 7 und mit einem dem Antriebsmotor 7 antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe 8 zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen aufweist, wobei der Antrieb 6 eine der Antriebsbewegung entgegenwirkende Bremsanordnung 13 und eine Steueranordnung 14 aufweist, mittels welcher der Antrieb 6 gemäß einer Antriebsvorgabe angesteuert wird, um die Klappe 2 mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen, wobei im Antriebsstrang ein mechanisches Spiel besteht, in welchem der Antriebsmotor 7 ohne Erzeugung einer linearen Antriebsbewegung durch das Vorschubgetriebe 8 betreibbar ist.
Wesentlich ist bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren, dass mittels der Steueranordnung 14 in einer Bremsprüfungsroutine ein unter einer Verstellung des Antriebs 6 im mechanischen Spiel resultierender, elektrischer Antriebswert des Antriebsmotors 7 auf Einhalten einer Reibungsvorgabe der Bremsanordnung 13 geprüft wird. Auf alle Ausführungen zur Antriebsanordnung 1 wird verwiesen.
Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass mittels der Steueranordnung 14 in einer Kalibrierungsroutine die Reibungsvorgabe anhand des unter einer Verstellung des Antriebs 6 im mechanischen Spiel resultierenden Antriebswerts erzeugt wird.
Da neben der Bremswirkung der Bremsanordnung 13 auch weitere, gegebenenfalls von der individuellen Klappenanordnung abhängige Reibungseffekte beim Verstellen des Antriebs 6 im mechanischen Spiel auftreten, kann die Kalibrierungsroutine zur Festlegung der Reibungsvorgabe herangezogen werden. Die Kalibrierungsroutine wird beispielsweise im Rahmen der Montage der Antriebsanordnung 1 oder einer Wartung des Kraftfahrzeugs 3 vorgenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018112978 A1 [0004]

Claims

Antriebsanordnung zum motorischen Verstellen einer Klappe (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei die Antriebsanordnung (1) mit einem Antrieb (6) ausgestattet ist, welcher einen Antriebsstrang mit einem elektrischen Antriebsmotor (7) und mit einem dem Antriebsmotor (7) antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe (8) zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen aufweist, wobei der Antrieb (6) eine der Antriebsbewegung entgegenwirkende Bremsanordnung (13) und eine Steueranordnung (14) aufweist, welche den Antrieb (6) gemäß einer Antriebsvorgabe ansteuert, um die Klappe (2) mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen, wobei im Antriebsstrang ein mechanisches Spiel besteht, in welchem der Antriebsmotor (7) ohne Erzeugung einer linearen Antriebsbewegung durch das Vorschubgetriebe (8) betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (14) in einer Bremsprüfungsroutine einen unter einer Verstellung des Antriebs (6) im mechanischen Spiel resultierenden, elektrischen Antriebswert des Antriebsmotors (7) auf Einhalten einer Reibungsvorgabe der Bremsanordnung (13) prüft.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (14) die Antriebsvorgabe bei Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe abändert.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (14) bei Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe eine Bremsroutine beim motorischen Verstellen vorsieht, in welcher die Steueranordnung (14) den Antrieb (6) derart ansteuert, dass die Antriebsanordnung (1) mit einer motorischen Bremswirkung auf die Klappe (2) arbeitet.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (14) bei Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe auf Erreichen eines Haltezustands der Klappe (2) eine Halteroutine durchführt, in welcher die Steueranordnung (14) den Antrieb (6) derart ansteuert, dass die Antriebsanordnung (1) mit einer motorischen Bremswirkung auf die Klappe (2) arbeitet.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (14) den Antriebswert beim motorischen Verstellen der Klappe (2) auf Erfüllen eines Einklemmkriteriums und/oder Kollisionskriteriums der Klappe (2) überwacht, und dass die Steueranordnung (14) das Einklemmkriterium und/oder Kollisionskriterium bei Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe abändert, vorzugsweise, dass die Steueranordnung (14) einen Grenzwert des Einklemmkriteriums und/oder Kollisionskriteriums für den Antriebswert reduziert.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanordnung (13) ein-/auskuppelbar, insbesondere mit einem über eine Schlingfeder zusammenwirkenden Reibelement, ausgestaltet ist, und dass auf Überschreiten der Reibungsvorgabe die Steueranordnung (14) die Antriebsvorgabe zum zumindest teilweisen Ausgleich der Bremswirkung der Bremsanordnung (13) abändert, vorzugsweise, dass die Steueranordnung (14) die geänderte Antriebsvorgabe lediglich für einen vorgegebenen Maximalzeitraum beibehält.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (14) die Antriebsvorgabe bei Vorliegen einer Abweichung des Antriebswerts von der Reibungsvorgabe derart abändert, dass das motorische Verstellen mit einer gegenüber einer normal-betriebsgemäßen Klappengeschwindigkeit reduzierten Klappengeschwindigkeit vorgenommen wird.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (14) die Bremsprüfroutine in einer Endstellung der Klappe (2) durchführt, vorzugsweise, dass die Endstellung einer vollständig geschlossenen, weiter vorzugsweise durch ein der Klappe (2) zugeordnetes Kraftfahrzeugschloss festgelegten, Schließstellung der Klappe (2) und/oder einer vollständig geöffneten Offenstellung der Klappe (2) entspricht.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebswert eine Antriebsspannung und/oder einen Antriebsstrom (I) repräsentiert, vorzugsweise, dass in der Reibungsvorgabe mindestens ein Schwellwert für den Antriebswert enthalten ist, weiter vorzugsweise, dass mehrere Schwellwerte vorgesehen sind und die Steueranordnung (14) die Abänderung der Antriebsvorgabe abhängig davon vornimmt, welcher der Schwellwerte über- oder unterschritten wird.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (14) die Bremsprüfroutine zeitgesteuert, vorzugsweise zyklisch, auf Auslösen des motorischen Verstellens, und/oder auf Beenden des motorischen Verstellens der Klappe (2) durchführt.
Klappenanordnung für ein Kraftfahrzeug (3), die Klappenanordnung aufweisend eine über eine Klappenkinematik verstellbare Klappe (2) und eine der Klappe (2) zugeordnete Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum motorischen Verstellen einer Klappe (2) eines Kraftfahrzeugs (3) mit einer Antriebsanordnung (1), wobei die Antriebsanordnung (1) mit einem Antrieb (6) ausgestattet ist, welcher einen Antriebsstrang mit einem elektrischen Antriebsmotor (7) und mit einem dem Antriebsmotor (7) antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe (8) zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen aufweist, wobei der Antrieb (6) eine der Antriebsbewegung entgegenwirkende Bremsanordnung (13) und eine Steueranordnung (14) aufweist, mittels welcher der Antrieb (6) gemäß einer Antriebsvorgabe angesteuert wird, um die Klappe (2) mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen, wobei im Antriebsstrang ein mechanisches Spiel besteht, in welchem der Antriebsmotor (7) ohne Erzeugung einer linearen Antriebsbewegung durch das Vorschubgetriebe (8) betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steueranordnung (14) in einer Bremsprüfungsroutine ein unter einer Verstellung des Antriebs (6) im mechanischen Spiel resultierender, elektrischer Antriebswert des Antriebsmotors (7) auf Einhalten einer Reibungsvorgabe der Bremsanordnung (13) geprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steueranordnung (14) in einer Kalibrierungsroutine die Reibungsvorgabe anhand des unter einer Verstellung des Antriebs (6) im mechanischen Spiel resultierenden Antriebswerts erzeugt wird.