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Die
Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Laderaumabdeckung, insbesondere
für einen
Pkw, mit mindestens zwei im Abstand zueinander angeordneten Mitnehmern,
die jeweils von einer Antriebseinheit mit einem Zug-Schub-Mittel
angetrieben sind.
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Eine
solche Laderaumabdeckung ist bereits in der
DE 198 25 353 C2 beschrieben.
Diese Laderaumabdeckung umfasst ein bahnförmiges Abdeckmittel, das ein
freies Ende aufweist. Diesem freien Ende sind in Schließrichtung
und in Öffnungsrichtung bewegbare,
motorisch antreibbare Mitnehmer zugeordnet, die mittels Führungselementen
geführt
werden. Es sind weiterhin zwei mit jeweils einem eigenen Antriebsmotor
versehene, als Linearantriebe ausgebildete Antriebseinheiten vorhanden,
die die Mitnehmer tragen. Die Antriebseinheiten sind im Parallelabstand
voneinander an den inneren Längsseiten
eines Laderaums angeordnet. Zumindest einer der Antriebsmotoren
ist hinsichtlich seiner Drehzahl regelbar und jede der Antriebseinheiten
ist mit einer Drehzahlüberwachungseinheit
versehen. Die Drehzahlen beider Antriebseinheiten werden mittels
einer Kontrolleinheit miteinander verglichen und mindestens der
eine Antriebsmotor ist mittels der Kontrolleinheit im Gleichlaufssinne
beider Antriebsmotoren drehzahlregelbar.
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Diese
Laderaumabdeckung weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So
ist die Laderaumabdeckung durch den Einsatz drehzahlregelbarer Motoren
relativ kostspielig. Werden die beiden Mitnehmer aufgrund unterschiedlicher
Motordrehzahlen der beiden Antriebsmotoren unterschiedlich schnell
verfahren, so kommt es zu einer Schiefstellung und eventuell zu
einem Verkeilen der bahnförmigen
Laderaumabdeckung. Um dies zu vermeiden, muss die Drehzahl der Motoren
konstant überwacht werden.
Ergibt sich eine Drehzahldifferenz, so wird die Drehzahl des drehzahlregelbaren
Motors an die Drehzahl des anderen Motors angepasst. Die Drehzahlanpassung
muss sehr schnell erfolgen, um eine Schrägstellung der Laderaumabdeckung
zu vermeiden. Bereits entstandene Positionsabweichungen der Mitnehmer
können
so nicht korrigiert werden. Um solche Positionsabweichungen zu korrigieren,
müsste
die Drehzahl des drehzahlregelbaren Antriebsmotors zeitweise auf
eine höhere
Drehzahl als die des zweiten Antriebsmotors erhöht werde. Dies erfordert ein
aufwändiges
Regelkonzept. Da die Drehzahlmessung am Motor bzw. am Getriebe des
Motors erfolgt, wird das Spiel, das eventuell zwischen dem Getriebe und
der Übertragung
an die Zugmittel vorhanden ist, nicht berücksichtigt. Somit entstehen
weitere Positionsungenauigkeiten.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung
für eine
Laderaumabdeckung bereitzustellen, die günstig herzustellen ist und
eine gute und einfache Synchronisierung der Positionen der Mitnehmer
ermöglicht.
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Hierzu
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
mindestens ein Sensor zum Ermitteln der Ist-Position der Zug-Schub-Mittel
zu diskreten Zeitpunkten vorgesehen ist und eine Steuereinrichtung vorgesehen
ist, mittels der bei einer bestimmten Positionsabweichung der Zug-Schub-Mittel
eine Antriebseinheit zumindest temporär abschaltbar ist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung
ist eine unmittelbare Positionsbestimmung der Mitnehmer möglich, da
die Position des Zug-Schub-Mittels ermittelt wird. Das Spiel zwischen den
Antrieben und den Zug-Schub-Mitteln hat daher keinen Einfluss auf
die Positionsbestimmung. Da bei Positionsabweichungen eine Antriebseinheit
lediglich ausgeschaltet wird und nach Überwindung der Positionsabweichung
wieder eingeschaltet wird, ist ein einfaches Regelkonzept realisiert.
Durch dieses Regelkonzept kann die Ermittlung der Positionsabweichungen
zu diskreten Zeitpunkten erfolgen, so dass keine konstante Positionsüberwachung
notwendig ist. Da die Zeitpunkte der Positionsabfrage ausreichend
groß sein
können,
treten keine Probleme bei der Signalverarbeitung auf.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann mindestens ein Sensor benachbart zu jedem Zug-Schub-Mittel
angeordnet sein. Dadurch ist eine einfache und genaue Positionsbestimmung
möglich.
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Eine
günstige
Ausgestaltung sieht vor, dass das Zug-Schub-Mittel Positionsmarken
zum Ermitteln der Position des Zug-Schub-Mittels aufweist. Diese
Positionsmarken werden von dem Sensor erfasst und dienen zur Bestimmung
der Position. Solche Positionsmarken können sehr einfach auf dem Zug-Schub-Mittel
angebracht werden, so dass ein einteiliges Zug-Schub-Mittel bereitgestellt
werden kann, das günstig
in der Herstellung ist.
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Bevorzugt
kann das Zug-Schub-Mittel eine flexible Zahnstange sein. Bei Verwendung
einer flexiblen Zahnstange tritt zwischen der Antriebseinheit und
der flexiblen Zahnstange kein Schlupf auf, wodurch bessere Positionsgenauigkeit
erzielt wird. Die Laufruhe der flexiblen Zahnstange ist relativ
hoch, zudem ist die flexible Zahnstange günstig in der Herstellung.
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Zweckmäßigerweise
können
die Zähne
der flexiblen Zahnstange die Positionsmarken bilden. Auf diese Weise
ist eine sehr einfache Möglichkeit
der Positionserkennung gegeben, ohne dass zusätzliche Positionsmarken auf
dem Zug-Schub-Mittel bereitgestellt werden müssen.
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Eine
Variante sieht vor, dass eine bahnförmige Laderaumabdeckung vorgesehen
ist und ein freies Ende der bahnförmigen Ladeabraumabdeckung lösbar in
den Mitnehmern angeordnet ist. Auf diese Weise ist ein einfaches Öffnen und
Schließen
des freien Endes der Laderaumabdeckung möglich. Vorzugsweise weist die
Laderaumabdeckung an ihrem freien Ende eine Versteifung, beispielsweise
eine Stange, auf, die in den Mitnehmern angeordnet werden kann.
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Eine
weitere Variante sieht vor, dass die Mitnehmer in Führungsschienen
geführt
sind. Die gesamte Antriebsvorrichtung ist im Kofferraum eines Pkws
untergebracht, wobei die Antriebsvorrichtung so angeordnet ist,
dass sie nicht sichtbar ist. Sie befindet sich daher vorzugsweise
hinter der Kofferraumverkleidung. Durch das Anordnen der Mitnehmer
in nach Außen
offenen Führungsschienen
ist eine einfache Zugänglichkeit
der Mitnehmer von Außen
möglich.
Das freie Ende der bahnförmigen
Laderaumabdeckung kann leicht in die Mitnehmer eingehängt werden.
Selbstverständlich
können
mehrere Mitnehmer in einer Führungsschiene
angeordnet sein, wobei alle in einer Führungsschiene angeordneten
Mitnehmer derselben Antriebseinheit zugeordnet sind.
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Eine
zweckmäßige Ausführungsform
sieht vor, dass die Sensoren kapazitive Sensoren sind. Auf diese
Weise ist eine berührungsfreie
Messung der Position der Zug-Schub-Mittel möglich, so dass kein Verschleiß der Zug-Schub-Mittel
durch die Sensoren auftritt.
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Bevorzugterweise
ist vorgesehen, dass benachbart zu jedem Zug-Schub-Mittel drei Sensoren angeordnet
sind. Durch den Einsatz von drei Sensoren, bzw. durch die zeitliche
Abfolge der Sensorsignale der drei Sensoren, ist eine einfache Bestimmung der
Laufrichtung des Zug-Schub-Mittels und somit der Drehrichtung der
Antriebseinheit möglich.
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Es
kann weiterhin vorgesehen werden, dass die Steuereinrichtung eine
Vergleichseinrichtung umfasst, mittels der für jede Antriebseinheit die
Ist-Position des Zug-Schub-Mittels
mit vorgegebenen gespeicherten Positionswerten zu von einem Timer
abhängi gen
Zeitpunkten vergleichbar ist. Der Positionsvergleich der Zug-Schub-Mittel
erfolgt also zu diskreten Zeitpunkten, so dass keine kontinuierliche Überwachung
notwendig ist. Über
die Vergleichseinrichtung können
Positionsabweichungen einfach bestimmt werden und über die
Steuereinrichtung kann, falls notwendig, eine Antriebseinheit abgeschaltet werden.
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Zweckmäßigerweise
kann die Vergleichseinrichtung einen Zähler zum Zählen der Sensorsignale aufweisen.
In der Steuereinrichtung kann jedem Zählerwert ein bestimmter Positionswert
zugeordnet werden, so dass eine leichte Ermittlung der Ist-Position des
jeweiligen Zug-Schub-Mittels möglich
ist.
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Eine
weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Steuereinheit in eine
zentrale Steuerung des Pkw integriert ist. Durch die zentrale Steuerung
können die
für die
Antriebsvorrichtung benötigten
Einrichtungen auch für
andere Komponenten des Pkw genutzt werden. Zudem ist eine leichtere Überwachung
bzw. Wartung möglich.
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Eine
besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass jede Antriebseinheit
einen drehzahlkonstanten Motor aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, eine
sehr günstige
und robuste Antriebsvorrichtung bereitzustellen.
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Zweckmäßigerweise
sind die Motoren der Antriebseinheiten separat ansteuerbar. Jede
Antriebseinheit ist daher unabhängig
von der anderen, so dass keine Beeinflussungen auftreten können.
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 Schematische
Draufsicht auf eine Antriebsvorrichtung für eine Laderaumabdeckung,
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2 Seitenansicht
einer Seite der Antriebsvorrichtung aus 1,
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3 Schematische
Darstellung einer Antriebseinheit sowie eines Zug-Schub-Mittels mit Sensoren
aus 2,
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4 Vergrößerung des
Zahnbands sowie der Sensorvorrichtung aus 3,
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5 Perspektivische
Ansicht einer Antriebseinheit aus 1 und
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6 Explosionsdarstellung
der Antriebseinheit aus 5, ohne Gehäuse.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung der Antriebsvorrichtung 1 von
oben gezeigt. Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst zwei Bewegungseinrichtungen 2, 3,
die beabstandet voneinander im Laderaum eines Pkw angeordnet sind.
Vorzugsweise befindet sich je eine Bewegungseinrichtung 2, 3 an
einer Seitenwand des Laderaums eines Pkws. Die Bewegungseinrichtungen 2, 3 sind
spiegelsymmetrisch aufgebaut. In 2 ist eine
Seitenansicht der Bewegungseinrichtung 2 dargestellt. Die
Bewegungseinrichtung 2 umfasst eine Antriebseinheit 4.1,
die ein Zug-Schub-Mittel 5.1, vorzugsweise eine flexible Zahnstange,
antreibt. Es wäre
aber auch denkbar, als Zug-Schub-Mittel einen Zahnriemen oder eine Schubkette
einzusetzen. Das Zug-Schub-Mittel 5.1 treibt mindestens
einen Mitnehmer 6.1 an. Der Mitnehmer 6.1 ist
in einer Führungsschienen 7.1 geführt. Es
denkbar, dass in der Führungsschiene 7.1 mehrere
Mitnehmer 6.1 geführt
werden. Die Führungsschiene 7.1 ist
vorzugsweise in der D-Säule
der Pkws angeordnet und nach Außen,
d.h. in den Laderaum des PKW, geöffnet.
Es ist aber auch möglich,
die Führungsschiene
in der Laderaumverkleidung des Pkw anzuordnen.
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In
die Mitnehmer 6.1, 6.2 der beiden Bewegungseinheiten
ist das freie Ende einer bahnförmigen
Laderaumabdeckung 17 eingehängt (siehe 1).
Vorzugsweise ist an dem freien Ende der Laderaumabdeckung 17 eine
Stange 18 oder Ähnliches angeordnet,
die ein leichtes Einhängen
in die Mitnehmer 6.1, 6.2 ermöglicht.
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Benachbart
zu jedem Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 ist mindestens
ein Sensor 8.1, 8.1, vorzugsweise ein Linearsensor,
zur Positionsbestimmung des Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 angeordnet.
Als Sensor 8.1, 8.2 werden kapazitive Sensoren
eingesetzt, die eine berührungslose
Messung ermöglichen.
Die Erfassung der Ist-Position der Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 erfolgt
digital, so dass nur ein geringer Temperatureinfluss besteht. Die
Sensorsignale werden an eine Steuereinheit 16 weitergeleitet,
die mit den Antriebseinheiten 4.1, 4.2 verbunden
ist. Die Steuereinheit ist vorzugsweise in eine zentrale Steuerung (SAM)
des Pkw integriert.
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In 3 ist
eine schematische Ansicht der Antriebseinheit 4.1 mit dem
Zug-Schub-Mittel 5.1 und benachbart zu dem Zug-Schub-Mittel 5.1 angeordneten
Sensoren 8.1 dargestellt. Die Antriebseinheit 4.1 weist
ein Antriebsrad 9 auf, dass das Zug-Schub-Mittel 5.1 antreibt. Über die
Sensoren 8.1 wird eine Positionsänderung des Zug-Schub-Mittels 5.1 und
somit auch der Mitnehmer 6.1 registriert. Die zweite Seite
der Antriebsvorrichtung, d.h. die Bewegungseinrichtung 3 ist
spiegelsymmetrisch hierzu aufgebaut.
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In 4 ist
eine Vergrößerung des
Ausschnitts IV-IV aus 3 dargestellt. Diese Vergrößerung zeigt
das Zug-Schub-Mittel 5.1 und benachbart dazu angeordnete
Sensorpunkte 8.1, 8.1b, 8.1c. Das Zug-Schub-Mittel 5.1 weist
Positionsmarken 10 auf. Im dargestellten Fall ist eine
flexible Zahnstange als Zug-Schub-Mittel 5.1 vorgesehen.
Hier werden die Zähne
der flexiblen Zahnstange als Positionsmarken 10 genützt. Die
Sensorpunkte 8.1a, 8.1b, 8.1c erfassen
die Zähne
bzw. Positionsmarken 10 und geben Sensorsignale ab. Die
Sensoren 8.1 sind mit einem Zähler (nicht dargestellt) verbunden,
der die Sensorsignale zählt. Über die
Anzahl der Sensorsignale ist eine Zuordnung zu einer Position des Zug-Schub-Mittels 5.1 und
damit des Mitnehmers 6.1 möglich. Durch die zeitliche
Abfolge der Sensorsignale 8.1, 8.1b, 8.1c kann
die Laufrichtung des Schub-Zug-Mittels 5.1 und
der Antriebseinheit 4.1 bestimmt werden. Weiterhin ist
eine Steuereinrichtung 16 vorgesehen, und mindestens ein
Timer, der Zeittakte liefert. Die Steuereinheit 16 ermöglicht zu vorgegebenen,
bzw. von dem Timer abhängigen, Zeitpunkten
einen Vergleich der von den Sensoren 8.1 gelieferten Positionswerte
mit vorgegebenen Positionswerten. Falls die Positionsabweichung
einer Antriebseinheit 4.1, 4.2 einen vorgegebenen
Wert überschreitet,
so ist mindestens eine der Antriebseinheit 4.1, 4.2 zumindest
temporär
abschaltbar.
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In 5 ist
eine Antriebseinheit 4.1 mit einem Antriebsrad 9 dargestellt.
Die Antriebseinheit 4.1 umfasst ein Gehäuse 11, in dem ein
Antriebsmotor 12 und ein Getriebe 13 (siehe 6)
zum Antreiben des Antriebsrads 9 angeordnet sind. Der Antriebsmotor 12 hat
eine konstante Drehzahl und ist nicht drehzahlregelbar. Die Antriebsmotoren 12 der Antriebseinheiten 4.1, 4.2 werden
getrennt voneinander angesteuert. Benachbart zum Antriebsrad 9 sind eine
Anpressrolle 14 und eine Achse 15 angeordnet, die
das Antriebsrad 9 gegen das Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 drücken.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zum Öffnen bzw. Schließen einer
Laderaumabdeckung anhand der Figuren näher erläutert.
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Soll
die Laderaumabdeckung geöffnet
oder geschlossen werden, so gibt die Steuereinrichtung ein Synchronsignal
an beide Antriebseinrichtungen 4.1, 4.2 ab, so
dass beide Antriebseinrichtungen 4.1, 4.2 synchron
gestartet werden. Die Antriebsmotoren 12 treiben über das
Getriebe 13 die Antriebsräder 9 an, wodurch
die Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 mit den darauf angeordneten
Mitnehmern 6.1, 6.2 bewegt werden. Durch die Sensoren 8.1, 8.2 wird
die Ist-Position der Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 ermittelt
und in der Vergleichseinrichtung der Steuereinrichtung 16 werden
Abweichungen der Ist-Positionen der Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 zu
festgelegten, von einem Timer abhängigen Zeitpunkten ermittelt.
Falls die Abweichung der Ist-Position eines Zug-Schub-Mittels 5.1, 5.2 einer
Antriebseinheit 4.1, 4.2 einen vorbestimmten Wert überschreitet,
so wird eine der Antriebseinheiten 4.1, 4.2 ausgeschaltet.
Die Abweichungen können
z.B. durch einen Vergleich der Ist-Positionen der Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 mit
vorgegebenen Positionswerten erfolgen. Ist die Ist-Position des
Zug-Schub-Mittels 5.1, 5.2 einer Antriebseinheit 4.1, 4.2 um
einen vorgegebenen Wert größer als der
vorgegebene Positionswert, so wird diese Antriebseinheit 4.1, 4.2 abgeschaltet.
Ist die Ist-Position des Zug-Schub-Mittels 5.1, 5.2 einer
Antriebseinheit 4.1, 4.2 um einen vorgegebenen
Wert kleiner als der vorgegebene Positionswert, so wird die andere
Antriebseinheit 4.2, 4.1 abgeschaltet. Der vorbestimmte Wert
beträgt
3 mm, kann aber auch auf kleinere Werte, beispielsweise 1 mm oder
größere Werte
eingestellt werden. Die laufende Antriebseinheit 4.1, 4.2 treibt
das entsprechende Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 weiter
an und die abgeschaltete Antriebseinheit 4.1, 4.2 wird
wieder eingeschaltet, sobald die erste Antriebseinheit 4.1, 4.2 bzw.
das entsprechende Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 die
vorgegebene Position erreicht hat. Erreichen beide Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 ihre
Endposition, so erfassen die Sensoren 8.1, 8.2 ein
Endpositionssignal und beide Antriebseinheiten 4.1, 4.2 werden
ausgeschaltet. Es sind daher keine mechanischen Endanschläge notwendig.
Dieser Ablauf ist für
das Öffnen
und das Schließen
der Laderaumabdeckung identisch. Das Startsignal zum Öffnen der
Laderaumabdeckung kann beispielsweise dann gegeben werden, wenn
die Heckklappe des Pkw geöffnet
wird. Dementsprechend kann das Startsignal zum Schließen der
Laderaumabdeckung gegeben werden, wenn die Heckklappe wieder geschlossen
wird.
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Die
Position der Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2 wird dadurch
ermittelt, dass ein Zähler
die Sensorsignale zählt.
Ein Sensorsignal entspricht einer festgelegten Strecke auf dem Zug-Schub-Mittel 5.1, 5.2, d.h.
dem Abstand zwischen zwei Positionsmarken 10, so dass über die
Anzahl der Sensorsignale der bereits zurückgelegte Weg des Zug-Schub-Mittels 5.1, 5.2 und
des darauf angeordneten Mitnehmers 6.1, 6.2 bestimmt
werden kann.
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Das
Verfahren zum Öffnen
und Schließen der
Laderaumabdeckung umfasst auch Sonderabläufe, falls Störungen im
normalen Betrieb auftreten. Wird beispielsweise eine Antriebseinheit 4.1, 4.2 durch
ein Hindernis im Verfahrweg oder aus anderen Gründen blockiert, so werden beide
Antriebseinheiten 4.1, 4.2 ausgeschaltet. Dadurch
wird ein Verkeilen der Ladebahnabdeckung verhindert und eine Beschädigung des
Objekts im Verfahrweg vermieden.
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Alternativ
kann auch vorgesehen werden, dass die Drehrichtung der Antriebsmotoren 12 beider Antriebseinheiten 4.1, 4.2 umgekehrt
wird, wenn eine der Antriebseinheiten 4.1, 4.2 blockiert.
In diesem Fall wird das Objekt, das die Blockade bewirkt und im Verfahrweg
angeordnet ist, freigegeben.
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Die
Laderaumabdeckung 17 ist vorzugsweise lösbar in den Mitnehmern 6.1, 6.2 angeordnet.
Die Laderaumabdeckung 17 kann also aus den Mitnehmern 6.1, 6.2 entnommen
werden, so dass auch größere Objekte
in dem Laderaum befördert
werden können.
Falls sich die Laderaumabdeckung 17 nicht in den Mitnehmern 6.1, 6.2 befindet,
wird ein Starten der Antriebseinheiten 4.1, 4.2 vermieden.
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Neben
Positionsinformationen werden also auch Blockierinformationen und
Fehlerinformationen zwischen den Antriebseinheiten 4.1, 4.2 ausgetauscht.