DE202008007907U1

DE202008007907U1 - Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung eines Verstellelements in einem Kraftfahrzeug

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Publication number: DE202008007907U1
Application number: DE202008007907U
Authority: DE
Original assignee: Brose Schliesssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Brose Schliesssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: DE102009023226A1

Abstract

Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung eines Verstellelements (1) in einem Kraftfahrzeug, wobei mindestens ein Antrieb (2) mit einem Antriebsmotor (3) und eine mit dem Antriebsmotor (3) gekoppelte Antriebssteuerung (5) vorgesehen sind, wobei das Verstellelement (1) bei Bedarf auch manuell verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2) zusätzlich eine von der Antriebssteuerung (5) ansteuerbare Wirbelstrombremse (6) zum gesteuerten Bremsen jedenfalls der manuellen Verstellbewegung des Verstellelements (1) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung eines Verstellelements in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Der Begriff ”Verstellelement” ist vorliegend umfassend zu verstehen. Hierunter fallen insbesondere alle möglichen Arten von Verschlußelementen, beispielsweise Heckklappen, Heckdeckel, Motorhauben, Seitentüren, Schiebetüren, Hubdächer, Schiebefenster etc., aber auch alle möglichen Arten von verstellbaren Fenstern, Fahrzeugsitzen o. dgl..
In erster Linie findet die in Rede stehende Antriebsanordnung Anwendung bei Heckklappen und Seitentüren von Kraftfahrzeugen. Sie dient der motorischen Verstellung in Schließrichtung und in Öffnungsrichtung. Wichtig ist dabei vorliegend, daß die Antriebsanordnung neben dem motorischen Verstellbetrieb auch einen manuellen Verstellbetrieb zuläßt. Der manuelle Verstellbetrieb ist insbesondere im Notfall, beispielsweise im Crashfall oder bei Stromausfall, von besonderer Bedeutung.
Die bekannte Antriebsanordnung ( DE 20 2005 007 155 U1 ), von der die Erfindung ausgeht, ist einer Heckklappe zugeordnet. Die Antriebsanordnung ist mit zwei Spindelantrieben ausgestattet, die jeweils in einer kompakten Baueinheit einen Antriebsmotor, ein Zwischengetriebe mit Kupplung und ein Spindel-Spindelmutter-Getriebe aufweisen. In der jeweiligen Baueinheit ist eine Federanordnung vorgesehen, die der Gewichtskraft der zugeordneten Heckklappe entgegenwirkt. Die bekannte Antriebsanordnung weist ferner eine Antriebssteuerung auf, die der Ansteuerung der beiden Antriebe dient.
Speziell der Anwendungsbereich der Heckklappen stellt besondere Anforderungen an die Antriebsanordnung. Das liegt daran, daß sich die kinematischen Verhältnisse über den Verstellbereich einer Heckklappe in der Regel in erheblichem Maße verändern. Bei Heckklappen von Kombi-Kraftfahrzeugen beispielsweise bewirkt das Gewicht der Heckklappe in der Offenstellung eine erhebliche Kraft in Schließrichtung. Bei in der Schließstellung befindlicher Heckklappe ist diese Kraftwirkung nur noch gering oder sogar vernachlässigbar. Sofern Federanordnungen vorgesehen sind, werden diese bei der Verstellung der Heckklappe entsprechend gestreckt oder gestaucht, was wieder zu einer Veränderung der kinematischen Verhältnisse führt.
Die obige Änderung der kinematischen Verhältnisse macht auch bei der manuellen Verstellung der Heckklappe Probleme. Beispielsweise kann die Gewichtskraft der Heckklappe zu einer ungewünschten Beschleunigung der Heckklappe führen, was vom Benutzer als Komforteinbuße gesehen wird.
Problematisch ist auch stets der Übergang von dem manuellen Verstellbetrieb, in dem die Kupplung ausgekuppelt ist, in den motorischen Verstellbetrieb, in dem die Kupplung eingekuppelt ist. Hier kommt es oftmals zu einem schlagartigen Abbremsen, mit dem eine hohe mechanische Belastung der beteiligten Komponenten und eine wenig ”elegante” Verstellbewegung verbunden sind.
Die bekannte Antriebsanordnung zeigt auch bei unsachgemäßer Bedienung, beispielsweise bei einem übermäßigen Zuschlagen der Heckklappe, kein zufriedenstellendes Verhalten. Letztlich führt eine solches Zuschlagen der Heckklappe zu einem lauten, meist auch unangenehmen Schließgeräusch, was ebenfalls als Komforteinbuße gesehen wird.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Antriebsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, daß der Benutzungskomfort mit einfachen konstruktiven Mitteln erhöht wird.
Das obige Problem wird bei einer Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die Überlegung, die manuelle Verstellbewegung des Verstellelements gesteuert zu bremsen, so daß auch im manuellen Verstellbetrieb, insbesondere beim Übergang vom manuellen Verstellbetrieb in den motorischen Verstellbetrieb, ”elegante” Verstellbewegungen realisierbar sind.
Der Einsatz einer Wirbelstrombremse ist hier besonders vorteilhaft, weil eine solche Wirbelstrombremse mit hoher Dynamik nahezu stufenlos ansteuerbar ist, wodurch in jeder Situation ein weiches Abbremsen der Verstellbewegung realisiert werden kann.
Bei den bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 6 und 7 ist ein besonders weicher Übergang vom manuellen Verstellbetrieb in den motorischen Verstellbetrieb bei einer Antriebsanordnung mit selbsthemmendem Antrieb und Kupplung möglich. Dies wird einerseits (Anspruch 6) dadurch realisiert, daß vor dem Zuschalten des Antriebsmotors ein Abbremsen der Verstellbewegung über die Wirbelstrombremse erfolgt. Andererseits (Anspruch 7) ist es vorgesehen, daß vor dem Zuschalten des Antriebsmotors über die Kupplung der Antriebsmotor bereits anläuft, so daß eine gewisse Synchronisierung der motorischen Bewegung und der manuellen Bewegung realisiert ist.
Insgesamt wird durch die beiden letztgenannten Maßnahmen ein besonders weicher Übergang von dem manuellen Verstellbetrieb in den motorischen Verstellbetrieb gewährleistet.
Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 ist der Antrieb als Spindelantrieb ausgestaltet. Bei einem solchen Antrieb sind die Komponenten Antriebsmotor, Antriebssteuerung, Zwischengetriebe und Spindel-Spindelmutter-Getriebe sowie Kupplung und Wirbelstrombremse vorzugsweise in einem einzigen Gehäuse untergebracht. Das Ergebnis ist eine besonders kompakte Ausgestaltung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 das Heck eines Kraftfahrzeugs in einer Seitenansicht mit einer Heckklappe und einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung der Heckklappe,
2 einen Antrieb der Antriebsanordnung gemäß 1 in einer Schnittdarstellung und
3 schematisch den Aufbau der Wirbelstrombremse des Antriebs gemäß 2.
Die in 1 dargestellte Antriebsanordnung dient der motorischen Verstellung einer Heckklappe 1 in einem Kraftfahrzeug. Es sind aber auch alle anderen im einleitenden Teil der Beschreibung angesprochenen Verstellelemente, insbesondere Verschlußelemente, vorteilhaft anwendbar. Alle folgenden Ausführungen zu einer Heckklappe gelten entsprechend gleichermaßen für alle anderen angesprochenen Verstellelemente bzw. Verschlußelemente.
Der in 1 dargestellten Antriebsanordnung sind zwei identische Antriebe 2, die jeweils einen Antriebsmotor 3 aufweisen, zugeordnet. Die Antriebe 2 sind in den beiden seitlichen Bereichen einer Heckklappenöffnung 4 angeordnet. In 1 ist nur einer der beiden Antriebe 2 dargestellt. 2 zeigt diesen Antrieb 2 in einer Schnittansicht.
Die folgenden Ausführungen betreffen nur den einen in 1 erkennbaren Antrieb 2. Sie gelten aber gleichermaßen für ggf. weitere vorhandene Antriebe.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß bei bestimmten Anwendungsfällen ein einziger Antriebsmotor 3 mehreren, vorzugsweise zwei Antrieben 2, zugeordnet sein kann. Die mehrfachen Antriebe 2 teilten sich dann gewissermaßen den einen Antriebsmotor 3.
Es ist ferner eine Antriebssteuerung 5 vorgesehen, die mit dem Antriebsmotor 3, bzw. mit den Antriebsmotoren 3 gekoppelt ist. Dies wird weiter unten noch näher erläutert.
Mittels der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung ist die Heckklappe 1 im motorischen Verstellbetrieb in Schließrichtung und in Öffnungsrichtung antreibbar.
Zusätzlich ist die Heckklappe 1 bei Bedarf aber auch manuell verstellbar. Dies ist insbesondere im Notfall vorteilhaft, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert worden ist. Mit ”manuelle Verstellung” sind alle Verstellbewegungen gemeint, die vom Benutzer angestoßen werden. Entsprechend sind auch solche Verstellbewegungen umfaßt, die nach dem Anstoßen durch den Benutzer selbsttätig, beispielsweise durch Gewichtskraft, ablaufen.
Wesentlich ist, daß der Antrieb 2 zusätzlich eine von der Antriebssteuerung 5 ansteuerbare Wirbelstrombremse 6 zum gesteuerten Bremsen jedenfalls der manuellen Verstellbewegung des Verstellelements 1, hier der Heckklappe 1, aufweist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, daß die Wirbelstrombremse 6 zum gesteuerten Bremsen der motorischen Verstellbewegung des Verstellelements, hier der Heckklappe 1, Anwendung findet. Die mit dem Einsatz einer Wirbelstrombremse hier verbundenen Vorteile wurden weiter oben erläutert.
Es wurde schon darauf hingewiesen, daß alle Ausführungen zu einer Heckklappe 1 auch für alle anderen Verstellelemente, insbesondere Verschlußelemente in einem Kraftfahrzeug gelten. Die Ausnutzung der bremsenden Wirkung der Wirbelstrombremse 6 ist bei allen solchen Verstellelementen, insbesondere Verschlußelementen, besonders vorteilhaft, bei denen das Gewicht des Verstellelements eine Kraft in Schließrichtung bewirkt. Dies ist gerade bei der dargestellten Heckklappe 1 oder einem Heckdeckel der Fall.
Die obige Gewichtskraft kann von beträchtlicher Größe sein, so daß vorzugsweise eine Federanordnung 7 vorgesehen ist, die jedenfalls über einen Verstellbereich der Heckklappe 1 die Gewichtskraft der Heckklappe 1 kompensiert. Damit soll in der Regel erreicht werden, daß sich die Heckklappe 1 stets in der Nähe des Gleichgewichtszustands befindet. Es kann aber auch vorteilhaft sein, eine Überkompensation derart vorzusehen, daß die Heckklappe 1 in Öffnungsrichtung drängt.
Die oben angesprochene Gewichtskraft der Heckklappe 1 spielt besonders dann eine Rolle, wenn der Antrieb 2 nicht selbsthemmend ausgestaltet ist. Hier kann die Gewichtskraft der Heckklappe 1 ungewünschte Beschleunigungen erzeugen, die zu einer Schwingungsneigung oder aber zu einem ungewünschten Zuschlagen der Heckklappe 1 führen. Um diese ungewünschten Beschleunigungen zu vermeiden, kann neben der obigen Federanordnung 7 auch die Wirbelstrombremse 6 eingesetzt werden.
Die Wirbelstrombremse 6 ist hier und vorzugsweise mit einer elektrisch leitenden Wirbelstromplatte 8 und einer der Wirbelstromplatte 8 zugeordneten Magnetanordnung 9 ausgestattet. Dabei ist es vorzugsweise so, daß die Magnetanordnung 9 einen Elektromagneten 9a aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, daß die Magnetanordnung 9 einen Permanentmagneten aufweist. In einem solchen Fall sind Maßnahmen zu treffen, um das Magnetfeld des Permanentmagneten je nach gewünschter Bremskraft einzustellen. Hier ist die Verstellbarkeit von Leitblechen oder aber die Verstellbarkeit des Permanentmagneten selbst denkbar.
Sofern es auf die Genauigkeit der Bremswirkung nicht ankommt, reicht es aus, daß – ohne Rückkopplung – eine einfache Steuerung der Wirbelstrombremse 6 im engen Sinne erfolgt. Vorzugsweise ist es allerdings vorgesehen, daß die Antriebssteuerung 5 auch regelnd, also mit Rückkopplung von gemessenen Positions- und/oder Geschwindigkeitsdaten, arbeitet. Hierfür umfaßt die Antriebssteuerung 5 einen Regelkreis zur Regelung der manuellen Verstellung der Heckklappe 1 über die Wirbelstrombremse 6. Entsprechend ist dem Antrieb 2 ein Sensor 10 zugeordnet, der hier und vorzugsweise die Drehgeschwindigkeit der Wirbelstromplatte 8 erfaßt.
Die vorschlagsgemäße Lösung läßt sich vorteilhaft für Anordnungen einsetzen, bei denen der Antrieb 2 selbsthemmend ausgestaltet ist. Bei solchen Anordnungen ist für die manuelle Verstellung der Heckklappe 1 vorzugsweise eine von der Antriebssteuerung schaltbare Kupplung im Antriebsstrang angeordnet.
Besondere Bedeutung kommt bei der Anordnung mit selbsthemmendem Antrieb 2 dem Übergang von dem manuellen Verstellbetrieb in den motorischen Verstellbetrieb zu. Beispielsweise ist es denkbar, daß der Benutzer eine Verstellung manuell einleitet, die anschließend durch die Gewichtskraft der Heckklappe 1 selbsttätig abläuft. In einem solchen Fall soll diese Verstellung regelmäßig in ei ne motorische Verstellung überführt werden, und zwar ohne daß dies für den Benutzer spürbar ist und ohne daß die hier beteiligten mechanischen Komponenten übermäßig beansprucht werden.
Vorschlagsgemäß ist es so, daß die Antriebssteuerung 5 beim Übergang von dem manuellen Verstellbetrieb in den motorischen Verstellbetrieb ein Abbremsen der ggf. laufenden manuellen Verstellbewegung auf eine vorbestimmte Grenzgeschwindigkeit über die Wirbelstrombremse 6 bewirkt und erst danach den Antriebsmotor 3 über die Kupplung zuschaltet. Dies führt bereits im Ansatz zu einem weichen Übergang, der aber immer noch eine gewisse Unstetigkeit im Bewegungsablauf beinhaltet.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung wird daher vorgeschlagen, daß die Antriebssteuerung 5 bei dem in Rede stehenden Übergang im wesentlichen gleichzeitig zu dem obigen Abbremsen der ggf. laufenden manuellen Verstellbewegung ein Anlaufen des Antriebsmotors 3 bewirkt, und zwar so, daß die motorische Bewegung und die manuelle Bewegung beim Zuschalten des Antriebsmotors 3 über die Kupplung weitgehend synchronisiert sind. Bei geeigneter Antriebssteuerung 5 ist der Übergang von dem manuellen Verstellbetrieb in den motorischen Verstellbetrieb für den Benutzer nicht spürbar.
Die vorschlagsgemäße Wirbelstrombremse 6 läßt sich aber auch vorteilhaft bei Anordnungen anwenden, bei denen der Antrieb 2 nicht selbsthemmend ausgestaltet ist.
Bei einer Anordnung mit nicht selbsthemmendem Antrieb 2 ist eine durch die Antriebsteuerung 5 schaltbare Kupplung nicht vorgesehen. Im manuellen Verstellbetrieb folgt der gesamte Antriebsstrang der manuellen Verstellung. Auch hier ist es wünschenswert, die manuelle Verstellbewegung beispielsweise beim übermäßigen Zuschlagen der Heckklappe 1 durch den Benutzer zu bremsen. Die Wirbelstrombremse 6 kann hier wie oben erläutert Anwendung finden. Der Unterschied besteht darin, daß ein Schalten einer Kupplung nicht vorgesehen sein muß. Ggf. wird lediglich der Antrieb 2 zu einem geeigneten Zeitpunkt angesteuert.
Bei der obigen Anordnung mit nicht selbsthemmendem Antrieb 2 ist es ferner vorzugsweise so, daß zusätzlich zu der Wirbelstrombremse 6 eine Reib-Zusatzbremse vorgesehen ist, die ein Halten der Heckklappe 1 in Zwischenstellungen gewährleistet. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist die Reib-Zusatzbremse mit einer Bremsscheibe und einem der Bremsscheibe zugeordneten Bremselement ausgestattet. Eine besonders kompakte Anordnung ergibt sich bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung dadurch, daß die Wirbelstromplatte 8 der Wirbelstrombremse 6 gleichzeitig die Bremsscheibe der Reib-Zusatzbremse bereitstellt.
Die vorschlagsgemäße Anwendung einer Wirbelstrombremse 6 läßt sich auf alle möglichen konstruktiven Varianten von Antrieben frei übertragen. Ein besonders bevorzugter Antrieb 2 ist in 2 dargestellt. Neben dem Antriebsmotor 3 weist der Antrieb 2 ein dem Antriebsmotor 3 nachgeschaltetes Spindel-Spindelmutter-Getriebe 11 auf, wobei zwischen dem Antriebsmotor 3 und dem Spindel-Spindelmutter-Getriebe 11 hier und vorzugsweise ein Zwischengetriebe 12 einschließlich einer Kupplung geschaltet ist. Die Federanordnung 7 ist in den Antrieb 2 integriert, so daß sich insgesamt eine besonders kompakte Ausgestaltung ergibt. Die vorschlagsgemäße Wirbelstrombremse 6 findet sich vorzugsweise im Bereich des Zwischengetriebes 12, dort weiter vorzugsweise unmittelbar an der Spindel 11a des Spindel-Spindelmutter-Getriebes 11. Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung des Antriebs 2, insbesondere hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Federanordnung 7, darf auf die deutsche Anmeldung DE 20 2005 007 155 U1 verwiesen werden, die auf die Anmelderin zurückgeht und die hiermit in vollem Umfange zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 202005007155 U1 [0004, 0040]

Claims

Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung eines Verstellelements (1) in einem Kraftfahrzeug, wobei mindestens ein Antrieb (2) mit einem Antriebsmotor (3) und eine mit dem Antriebsmotor (3) gekoppelte Antriebssteuerung (5) vorgesehen sind, wobei das Verstellelement (1) bei Bedarf auch manuell verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2) zusätzlich eine von der Antriebssteuerung (5) ansteuerbare Wirbelstrombremse (6) zum gesteuerten Bremsen jedenfalls der manuellen Verstellbewegung des Verstellelements (1) aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellelement (1) ein Verschlußelement des Kraftfahrzeugs ist, vorzugsweise, daß das Verschlußelement als Klappe, insbesondere Heckklappe oder Heckdeckel, als Tür, insbesondere Seitentür, o. dgl. ausgestaltet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des Verstellelements (1) eine Kraft auf das Verstellelement (1) in Schließrichtung bewirkt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelstrombremse (6) mit einer elektrisch leitenden Wirbelstromplatte (8) und einer der Wirbelstromplatte (8) zugeordneten Magnetanordnung (9) ausgestattet ist, vorzugsweise, daß die Magnetanordnung (9) einen Elektromagneten (9a) aufweist, und/oder, daß die Magnetanordnung (9) einen Permanentmagneten aufweist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssteuerung (5) einen Regelkreis zur Regelung der manuellen Verstellung des Verstellelements (1) über die Wirbelstrombremse (6) umfaßt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2) selbsthemmend ausgestaltet ist und daß für die manuelle Verstellung des Verstellelements (1) eine von der Antriebssteuerung (5) schaltbare Kupplung im Antriebsstrang angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssteuerung (5) beim Übergang von dem manuellen Verstellbetrieb in den motorischen Verstellbetrieb ein Abbremsen der ggf. laufenden manuellen Verstellbewegung auf eine vorbestimmte Grenzgeschwindigkeit über die Wirbelstrombremse (6) bewirkt und erst danach den Antriebsmotor (3) über die Kupplung zuschaltet.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssteuerung (5) beim Übergang von dem manuellen Verstellbetrieb in den motorischen Verstellbetrieb im wesentlichen gleichzeitig zu dem Abbremsen der ggf. laufenden manuellen Verstellbewegung ein Anlaufen des Antriebsmotors (3) bewirkt, so daß die motorische Bewegung und die manuelle Bewegung beim Zuschalten des Antriebsmotors (3) über die Kupplung weitgehend synchronisiert sind.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2) nicht selbsthemmend ausgestaltet ist, vorzugsweise, daß zusätzlich zu der Wirbelstrombremse (6) eine Reib-Zusatzbremse vorgesehen ist, die ein Halten des Verstellelements (1) in Zwischenstellungen gewährleistet.
Antriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reib-Zusatzbremse eine Bremsscheibe und ein der Bremsscheibe zugeordnetes Bremselement aufweist, vorzugsweise, daß die Wirbelstromplatte (8) der Wirbelstrombremse (6) die Bremsscheibe der Reib-Zusatzbremse bereitstellt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2) ein dem Antriebsmotor (3) nachgeschaltetes Spindel-Spindelmutter-Getriebe (11) aufweist, vorzugsweise, daß zwischen den Antriebsmotor (3) und das Spindel-Spindelmutter-Getriebe (11) ein Zwischengetriebe (12) geschaltet ist.