EP1556568B1 - Stellantrieb f r bewegbare kraftfahrzeug-aggregate - Google Patents

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EP1556568B1
EP1556568B1 EP03750588A EP03750588A EP1556568B1 EP 1556568 B1 EP1556568 B1 EP 1556568B1 EP 03750588 A EP03750588 A EP 03750588A EP 03750588 A EP03750588 A EP 03750588A EP 1556568 B1 EP1556568 B1 EP 1556568B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electric motor
actuator according
actuator
power
adjusting element
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03750588A
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English (en)
French (fr)
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EP1556568A1 (de
Inventor
Stefan Armbruster
Uwe Reddmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kiekert AG
Original Assignee
Kiekert AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Kiekert AG filed Critical Kiekert AG
Publication of EP1556568A1 publication Critical patent/EP1556568A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1556568B1 publication Critical patent/EP1556568B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B81/00—Power-actuated vehicle locks
    • E05B81/24—Power-actuated vehicle locks characterised by constructional features of the actuator or the power transmission
    • E05B81/25—Actuators mounted separately from the lock and controlling the lock functions through mechanical connections
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B81/00—Power-actuated vehicle locks
    • E05B81/12—Power-actuated vehicle locks characterised by the function or purpose of the powered actuators
    • E05B81/20—Power-actuated vehicle locks characterised by the function or purpose of the powered actuators for assisting final closing or for initiating opening
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B81/00—Power-actuated vehicle locks
    • E05B81/54—Electrical circuits
    • E05B81/56—Control of actuators
    • E05B81/62—Control of actuators for opening or closing of a circuit depending on electrical parameters, e.g. increase of motor current

Definitions

  • the invention relates to an actuator for movable motor vehicle units such as tailgates, sliding doors, door locks, etc., with an electric motor, an actuator and a return device for the control element and / or the electric motor and / or a coupling unit between actuator and motor vehicle unit, wherein the Electric motor moves the actuator against the force of the return device against a stop in a blocking position.
  • a generic actuator according to EP 0 147 549 A2 is concerned with an electrical central locking device for motor vehicles. At least one electrical position detector ensures that the actuator is switched off.
  • a flap hinge arrangement known from DE 199 45 755 A1, in which by means of the electric motor, a coupling element is brought when energized in a releasable positive or non-positive connection. After switching off the electric motor, the return means in the form of a return spring ensures that the disengaged state is resumed.
  • DE 197 10 834 A1 has disclosed a device and a method for actuating a blocking element.
  • the blocking element is led out of a housing and can be activated by control signals of an electric motor.
  • One with the blocking element cooperating position sensor is arranged in the housing so that the position sensor can generate a current position of the blocking element in the housing corresponding, electrical position signal.
  • a control device for controlling operating states of the electric motor in response to the position signal is provided.
  • the US 4,358,718 deals with a central locking system in which each actuator can be acted upon separately.
  • EP 1 096 087 A2 discloses a motor vehicle door lock in which the drive is energized at least within a time interval required for adjusting the drive device and the drive is mechanically blocked within or at the end of the time interval. The energization of the drive and thus its torque and / or speed is reduced along a ramp.
  • the invention is based on the technical problem to further develop an actuator of the embodiment described above so that damage to the electric motor can be reliably avoided with reduced energy consumption.
  • a generic actuator according to the invention is characterized in that after an adjustable delay time - following the taking of the blockage position - the electric motor supplying electric power is reduced to a blockade position of the control element just still ensuring value.
  • the actuator may act directly on the motor vehicle unit to be moved, d. H. for example, be connected to the tailgate or sliding door. It is also possible that the control element is integrated in a motor vehicle door lock and here, for example, provides for central locking, as described in EP 0 147 549 A2.
  • the actuator can also work on the interposed between the actuator and motor vehicle unit optional coupling unit.
  • the electric motor When energized, the electric motor then ensures that a coupling element produces a positive and / or non-positive connection between the actuating element and the motor vehicle unit when the stop for the actuating element is reached.
  • the stop can also be formed here by a counter-coupling element.
  • the restoring device may be associated with the coupling unit and ensures that the at least one movable coupling element is set back after switching off the electric motor in the position of the disengaged state, as is done in principle in the context of DE 199 45 755 A1.
  • This position sensor may be a speed sensor in and / or on the electric motor and / or a displacement sensor in and / or on the actuating element. With the help of the speed sensor, for example, it can be determined whether and in which direction of rotation the electric motor moves.
  • the position sensor may also be a power receiving device which determines and evaluates the electric power supplied to the electric motor over time. From this it is possible in particular to draw conclusions about the blockage position, which corresponds to an increased power consumption.
  • a control unit which controls the electric power applied to the electric motor in response to input signals of the aforementioned position sensor. This is done especially after the delay time, where the control unit ensures that this electrical power is successively reduced. This can be done along a linear course over time. In the context of the invention it has however, has proved beneficial in representing an almost exponential decrease in power over time.
  • the invention also proposes that the control unit together with the position sensor forms a closed loop.
  • the values recorded by the position sensor are registered by the control unit as a reference variable and converted into electrical power as a controlled variable for the electric motor.
  • the regulation of the electric power is now approximated in the blocking position to a holding value by the electrical power supplied to the electric motor is continuously (exponentially) reduced, namely until the position sensor detects a backward movement of the electric motor as a result of the restoring acting reset device.
  • the electrical power is increased again, until in turn the actuator moves against the force of the return device to the stop.
  • the electric power is then reduced again until the holding value appoximated in this way is reached after an adjustable time of cycles. That is, an approximation method is used for the approximation to the hold value, for example using the Newtonian approximation method.
  • the delay time between reaching the blockage position and the reduction of the electric power supplied to the electric motor is set to values of less than 1 sec. Because this period of time is completely sufficient to any elasticities to overcome in the entire drive chain and to achieve a defined position of the actuating element.
  • the delay time may generally be between 0.2 and 0.8 sec., Preferably about 0.5 sec.
  • the return device is usually a return spring, although of course other media such. As an air and / or hydraulic spring can be used.
  • an actuator for movable motor vehicle units in which the electrical power after reaching the blocking position of the actuating element following an adjustable delay time (which may also be zero) is successively reduced, and that significantly.
  • the blockage position is maintained unchanged. This reduces the heating of the electric motor and at the same time eliminates damage. As a result, the lifetime increases and downtime can be reduced to virtually zero.
  • the invention is based essentially on the recognition that to achieve the blockage position of the actuating element and / or the motor vehicle unit connected thereto a multiple of that electrical power is required, which is sufficient to hold the actuator in just this functional position in connection thereto ,
  • the reasons for this are first of all to be mentioned in the adjusting movement to overcome sliding friction forces that do not occur in the blocking position (more).
  • the reset device For example, a return spring to compress than to maintain this compressed state.
  • the adjusting movement to overcome elasticities in the blocking position also contribute only to a reduced extent to the power consumption.
  • the electric motor can hold the actuator in the outlined position with a much lower electrical power than previously had to be applied for the actuating movement.
  • the actuator actuates the coupling unit between the actuator and the motor vehicle unit.
  • reduced electrical power is required to hold the movable coupling element in the engaged position as are needed for closing the coupling unit.
  • the adjustable delay time following the achievement of the blockage position ensures that after a short period of time the described power reduction is initiated to load the electric motor.
  • this power reduction is performed by the control unit in a closed loop and results in an approximate hold for the electrical power. This corresponds to a value for the electrical power, which just barely guarantees the blockage position of the actuating element. In this respect, an optimum value for the application of power to the electric motor is achieved.
  • the main benefits are the main benefits.
  • an actuator for movable motor vehicle units 1 is shown. This may be in the context of the embodiment to a motor vehicle door latch 1, which is transferred from the actuator in the "unlocked” and “locked” positions, and similar, as described in US-PS 4,358,718. In principle, however, a tailgate or a tailgate hinge arrangement can also be applied with the aid of the illustrated actuator, as is the subject matter of DE 199 45 755 A1 or also DE 199 60 373.
  • the actuator performs in the embodiment, linear positioning movements in the direction of the double arrow, and that acted upon by an electric motor 2, against the force of a return device.
  • the reversing electric motor 2 drives an output shaft 4 with a driven gear 5, which meshes with a spring gear 6, which carries in its interior the return device 3 in the form of a return spring 3 and spiral spring 3.
  • Rotations of the Electric motor 2 cause that connected to the spring gear 6 spindle rod 7 is also rotated with thread, whereby a located on the spindle rod 7 spindle nut 8 and an actuator 8 performs the desired positioning movements.
  • the spindle nut 8 is extended, this results in that the coil spring 3 is compressed and builds up restoring forces, which, after the elimination of the application by the electric motor 2, the spindle nut 8 (and the electric motor 2) move back to its original position.
  • the electric motor 2 now ensures that the spindle nut 8 or the adjusting element 8 moves against a stop 9, and indeed within a time period T 1 or the positioning time.
  • the electric motor 2 is supplied with a constant high electrical power after reaching this blocking position so that the corresponding position of the motor vehicle door lock 1 is perfectly maintained.
  • the receipt and maintenance of the blockage position shown in FIG. 1, d. H. the system of the control element 8 on the stop 9, is monitored by means of a position sensor 10.
  • This position sensor 10 is integrated into the electric motor 2, is electrically connected to a control unit 11 and evaluates speed signals of the electric motor 2.
  • the position sensor 10 can also draw conclusions about the movement of the electric motor 2 and, in particular, the achievement of the blockage position from the time profile of the electrical power P received by the electric motor 2. Not shown is the possibility of using the position sensor 10 to determine the distance traveled by the actuator 8 way.
  • a coupling unit 12 between actuator 8 and motor vehicle unit 1 which has a connected to the adjusting element 8 and movable with this coupling element 12a and a counter-coupling element 12b.
  • the opposing coupling element 12b which is fixed in relation to the coupling element 12a, acts like the stop 9 and ensures the connection of the adjusting element 8 with the stop element Motor vehicle unit 1 with the clutch unit 12. Then, if necessary, mechanical movements from the electric motor 2 or another drive unit can be transmitted to the motor vehicle unit 1 via this connecting strand 8, 12.
  • the control unit 11 now specifies the electric power P supplied to the electric motor 2, specifically in the context of the invention according to the time profile according to FIG. 2b. It can be seen that, depending on input signals of the position sensor 11, the electric power P applied to the electric motor 2 is reduced after the delay time T 2 has elapsed, successively along an exponential curve. This happens until a holding value P 2 of the electric power is reached, namely after a further time period T 3 .
  • control unit 11 forms a closed control loop together with the position sensor 10, wherein the values recorded by the position sensor 10 are detected by the control unit 11 as a reference variable and converted into the respective electrical power P as a controlled variable for the electric motor 2.
  • the regulation of the electric power P approximates the above-mentioned hold value P 2 , following an approximate process.
  • This approximation method may be the Newtonian approximation method, in which the exponential profile is simulated by individual juxtaposed secants (see also Dubbel "Taschenbuch für die Maschinenbau, 18th edition 1995, pages A 106, A 107). ,
  • the delay time T 2 which starts from the beginning of the blockade, ie with the second increase in the power consumption P for the electric motor 2, is usually measured below 1 sec. And in the exemplary embodiment is about 0.5 sec. That is, it applies , T 2 ⁇ 0, 5 sec. Until the holding value P 2 is reached, usually only about half a second elapses. That is, T 3 ⁇ 0.5 sec.
  • the control of the power P of the electric motor 2 is carried out by the control unit 11 in the sense of a pulse width modulated current supply. That is, the electric motor 2 usually receives rectangular current pulses given time and frequency. As a result, at a given and fixed DC voltage, the respectively provided electrical power P can simply be determined by the product of the duration of the respective current pulses times their current value.

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  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb für bewegbare Kraftfahrzeug-Aggregate wie Heckklappen, Schiebetüren, Türverschlüsse etc., mit einem Elektromotor, einem Stellelement und einer Rückstelleinrichtung für das Stellelement und/oder den Elektromotor und/oder eine Kupplungseinheit zwischen Stellelement und Kraftfahrzeug-Aggregat, wobei der Elektromotor das Stellelement gegen die Kraft der RückStelleinrichtung gegen einen Anschlag in eine Blockadeposition fährt.
  • Bei einem gattungsgemäßen Stellantrieb entsprechend der EP 0 147 549 A2 geht es um eine elektrische Zentralverriegelungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge. Dabei sorgt wenigstens ein elektrischer Positionsmelder für das Abschalten des Stellantriebes.
  • Darüber hinaus kennt man eine Klappenscharnieranordnung durch die DE 199 45 755 A1, bei welcher mit Hilfe des Elektromotors ein Kupplungselement bei Bestromung in eine lösbare form- oder kraftschlüssige Verbindung gebracht wird. Nach Abschalten des Elektromotors sorgt die Rückstelleinrichtung in Gestalt einer Rückstellfeder dafür, dass der ausgekuppelte Zustand wieder eingenommen wird.
  • Darüber hinaus sind durch die DE 197 10 834 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen eines Sperrelementes bekannt geworden. Das Sperrelement ist aus einem Gehäuse herausgeführt und lässt sich durch Steuersignale eines Elektromotors aktivieren. Ein mit dem Sperrelement zusammenwirkender Positionssensor ist so im Gehäuse angeordnet, dass der Positionssensor ein einer aktuellen Position des Sperrelementes im Gehäuse entsprechendes, elektrisches Positionssignal erzeugen kann. Zusätzlich ist noch eine Steuervorrichtung zum Steuern von Betriebszuständen des Elektromotors als Reaktion auf das Positionssignal vorgesehen.
  • Die US 4 358 718 beschäftigt sich mit einer Zentralverriegelungsanlage, bei welcher jedes Stellelement separat beaufschlagt werden kann.
  • Schließlich offenbart die EP 1 096 087 A2 einen Kraftfahrzeug-Türverschluss, bei welchem der Antrieb zumindest innerhalb eines zur Verstellung der Antriebseinrichtung erforderlichen Zeitintervalls bestromt und innerhalb oder am Ende des Zeitintervalls der Antrieb mechanisch blockiert wird. Die Bestromung des Antriebes und damit dessen Drehmoment und/oder Drehzahl wird entlang einer Rampe verringert.
  • Der Stand der Technik kann nicht in allen Punkten befriedigen. So wird in der Regel bei einer Fahrt auf Block, d. h. bis zum Anschlag in die Blockadeposition, die Beaufschlagung des Elektromotors mit elektrischer Leistung so lange beibehalten, wie dieser Zustand eingestellt sein muss. Das führt zu erhöhter Leistungsaufnahme und übermäßiger Erwärmung, die schlimmstenfalls zu einer Beschädigung des Elektromotors, in nahezu allen Fällen wenigstens jedoch zu einer Verringerung seiner Lebensdauer, korrespondiert. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen Stellantrieb der eingangs beschriebenen Ausgestaltung so weiter zu entwickeln, dass Beschädigungen des Elektromotors bei verringertem Energieeinsatz zuverlässig vermieden werden.
  • Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßer Stellantrieb erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass nach einer einstellbaren Verzögerungszeit - im Anschluss an die Einnahme der Blockadeposition - die den Elektromotor versorgende elektrische Leistung auf einen die Blockadeposition des Stellelementes gerade noch gewährleistenden Wert reduziert wird.
  • Das Stellelement mag direkt auf das zu bewegende Kraftfahrzeug-Aggregat einwirken, d. h. beispielsweise an die Heckklappe oder Schiebetür angeschlossen sein. Ebenso ist es möglich, dass das Stellelement in einen Kraftfahrzeug-Türverschluss integriert ist und hier beispielsweise für eine Zentralverriegelung sorgt, wie dies im Rahmen der EP 0 147 549 A2 beschrieben wird.
  • Daneben kann das Stellelement aber auch auf die zwischen Stellelement und Kraftfahrzeug-Aggregat zwischengeschaltete optionale Kupplungseinheit arbeiten. Dann sorgt der Elektromotor bei Bestromung dafür, dass ein Kupplungselement beim Erreichen des Anschlages für das Stellelement eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Stellelement und dem Kraftfahrzeug-Aggregat herstellt. Der Anschlag kann hier auch von einem Gegenkupplungselement gebildet werden.
  • In diesem Fall mag die Rückstelleinrichtung der Kupplungseinheit zugeordnet sein und sorgt dafür, dass das zumindest eine bewegliche Kupplungselement nach Abschaltung des Elektromotors in die Stellung des ausgekuppelten Zustandes zurückversetzt wird, wie dies grundsätzlich im Rahmen der DE 199 45 755 A1 erfolgt.
  • Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Einnahme und Beibehaltung der Blockadeposition des Stellelementes mittels eines Positionssensors im und/oder am Stellelement ermittelt wird. Bei diesem Positionssensor mag es sich um einen Drehzahlgeber im und/oder am Elektromotor und/oder einen Wegsensor im und/oder am Stellelement handeln. Mit Hilfe des Drehzahlgebers kann beispielsweise festgestellt werden, ob und in welche Drehrichtung sich der Elektromotor bewegt. Grundsätzlich mag als Positionssensor auch eine Leistungsaufnahmeeinrichtung fungieren, welche die dem Elektromotor zugeführte elektrische Leistung über der Zeit ermittelt und auswertet. Hieraus lassen sich insbesondere Rückschlüsse auf die Blockadeposition ziehen, die zu einer erhöhten Leistungsaufnahme korrespondiert.
  • Um nun die einzelnen erfassten Werte zu registrieren und zu verarbeiten ist in der Regel eine Steuereinheit vorgesehen, welche in Abhängigkeit von Eingangssignalen des zuvor erwähnten Positionssensors die den Elektromotor beaufschlagende elektrische Leistung steuert. Das erfolgt insbesondere nach Ablauf der Verzögerungszeit, wo die Steuereinheit dafür sorgt, dass diese elektrische Leistung sukzessive reduziert wird. Das kann entlang einem linearen Verlauf über die Zeit erfolgen. Im Rahmen der Erfindung hat es sich jedoch als günstig erwiesen, einen nahezu exponentiellen Abfall der Leistung über die Zeit darzustellen.
  • In diesem Zusammenhang schlägt die Erfindung weiter vor, dass die Steuereinheit zusammen mit dem Positionssensor einen geschlossenen Regelkreis bildet. Dabei werden größtenteils die vom Positionssensor aufgenommenen Werte als Führungsgröße von der Steuereinheit registriert und in eine elektrische Leistung als Regelgröße für den Elektromotor umgesetzt. Die Regelung der elektrischen Leistung wird nun in der Blockadeposition einem Haltewert angenähert, indem die dem Elektromotor zugeführte elektrische Leistung kontinuierlich (exponentiell) verringert wird, und zwar so lange, bis der Positionssensor eine Rückwärtsbewegung des Elektromotors infolge der unverändert wirkenden Rückstelleinrichtung registriert. Als Folge hiervon wird die elektrische Leistung wieder erhöht, bis wiederum das Stellelement gegen die Kraft der Rückstelleinrichtung bis an den Anschlag fährt.
  • Daraufhin wird erneut die elektrische Leistung verringert bis der auf diese Weise appoximierte Haltewert nach einer einstellbaren Zeit an Zyklen erreicht wird. Das heißt, für die Annäherung an den Haltewert wird ein Näherungsverfahren eingesetzt, wobei beispielsweise das Newton'sche Näherungsverfahren Verwendung finden kann.
  • Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Verzögerungszeit zwischen dem Erreichen der Blockadeposition und der Reduktion der dem Elektromotor zugeführten elektrischen Leistung auf Werte von unterhalb 1 Sek. bemessen ist. Denn diese Zeitspanne reicht völlig aus, um eventuelle Elastizitäten in der gesamten Antriebskette zu überwinden und eine definierte Position des Stellelementes zu erreichen. Die Verzögerungszeit mag in der Regel Werte zwischen 0,2 bis 0,8 Sek. einnehmen, beträgt vorzugsweise ca. 0,5 Sek..
  • Bei der Rückstelleinrichtung handelt es sich in der Regel um eine Rückstellfeder, wenngleich natürlich auch andere Medien, wie z. B. eine Luft- und/oder Hydraulikfeder, zum Einsatz kommen können.
  • Im Ergebnis wird ein Stellantrieb für bewegbare Kraftfahrzeug-Aggregate zur Verfügung gestellt, bei dem die elektrische Leistung nach Erreichen der Blockadeposition des Stellelementes im Anschluss an eine einstellbare Verzögerungszeit (die auch Null sein kann) sukzessive reduziert wird, und zwar signifikant. Die Blockadeposition wird hierbei unverändert beibehalten. Dadurch verringert sich die Erwärmung des Elektromotors und werden gleichzeitig Beschädigungen ausgeschlossen. Als Folge hiervon steigt die Lebensdauer und lassen sich Ausfallzeiten praktisch auf Null reduzieren.
  • Dabei geht die Erfindung im Kern von der Erkenntnis aus, dass zum Erreichen der Blockadeposition des Stellelementes und/oder des hieran angeschlossenen Kraftfahrzeug-Aggregates ein Vielfaches derjenigen elektrischen Leistung erforderlich ist, die ausreicht, um das Stellelement in eben dieser Funktionsstellung im Anschluss hieran zu halten. Als Gründe hierfür sind zunächst einmal bei der Stellbewegung zu überwindende Gleitreibungskräfte zu nennen, die in der Blockadeposition nicht (mehr) auftreten. Hinzukommt, dass mehr Energie erforderlich ist, die Rückstelleinrichtung, beispielsweise eine Rückstellfeder, zu komprimieren, als diesen komprimierten Zustand beizubehalten. Schließlich tragen bei der Stellbewegung zu überwindende Elastizitäten in der Blockadeposition ebenfalls nur in verringertem Maße zur Leistungsaufnahme bei.
  • Folglich vermag der Elektromotor das Stellelement in der skizzierten Position mit einer viel geringeren elektrischen Leistung zu halten, als diese zuvor für die Stellbewegung aufgebracht werden musste. Das Gleiche gilt natürlich für den Fall, dass das Stellelement die Kupplungseinheit zwischen dem Stellelement und dem Kraftfahrzeug-Aggregat betätigt. Auch in diesem Fall sind verringerte elektrische Leistungen erforderlich, um das bewegliche Kupplungselement in eingekuppelter Stellung zu halten als für das Schließen der Kupplungseinheit vonnöten sind.
  • Das gelingt im Rahmen der Erfindung durch zwei Maßnahmen. Zunächst einmal gewährleistet die einstellbare Verzögerungszeit im Anschluss an das Erreichen der Blockadeposition, dass nach einem kurzen Zeitraum die beschriebene Leistungsreduktion zur Beaufschlagung des Elektromotors initiiert wird. Hinzu kommt, dass diese Leistungsverringerung von der Steuereinheit in einem geschlossenen Regelkreis vorgenommen wird und auf einen angenäherten Haltewert für die elektrische Leistung führt. Dieser korrespondiert zu einem Wert für die elektrische Leistung, die die Blockadeposition des Stellelementes gerade noch gewährleistet. Insofern wird ein optimaler Wert für die Leistungsbeaufschlagung des Elektromotors erreicht. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch die Einzelteile des erfindungsgemäßen Stellantriebes und
    Fig. 2
    ein Leistungs-/Zeitdiagramm bei konventionellem Betrieb (Fig. 2a) und die von der Erfindung erreichte Modifikation der Leistungsaufnahme (vgl. Fig. 2b).
  • In den Figuren ist ein Stellantrieb für bewegbare Kraftfahrzeug-Aggregate 1 dargestellt. Hierbei mag es sich im Rahmen des Ausführungsbeispiels um einen Kraftfahrzeug-Türverschluss 1 handeln, welcher von dem Stellantrieb in die Positionen "entriegelt" und "verriegelt" überführt wird, und zwar ähnlich, wie dies in der US-PS 4 358 718 beschrieben ist. Grundsätzlich kann mit Hilfe des dargestellten Stellantriebes aber auch eine Heckklappe bzw. eine Heckklappenscharnieranordnung beaufschlagt werden, wie sie Gegenstand der DE 199 45 755 A1 oder auch der DE 199 60 373 ist. Der Stellantrieb vollführt im Rahmen des Ausführungsbeispiels lineare Stellbewegungen in Richtung des Doppelpfeils, und zwar beaufschlagt von einem Elektromotor 2, gegen die Kraft einer Rückstelleinrichtung 3.
  • Zu diesem Zweck treibt der reversierend arbeitende Elektromotor 2 eine Abtriebswelle 4 mit einem Abtriebszahnrad 5 an, welches mit einem Federzahnrad 6 kämmt, das in seinem Innern die Rückstelleinrichtung 3 in Gestalt einer Rückstellfeder 3 bzw. Spiralfeder 3 trägt. Rotationen des Elektromotors 2 führen dazu, dass eine an das Federzahnrad 6 angeschlossene Spindelstange 7 mit Gewinde ebenfalls gedreht wird, wodurch eine auf der Spindelstange 7 befindliche Spindelmutter 8 bzw. ein Stellelement 8 die gewünschten Stellbewegungen vollführt. Wenn die Spindelmutter 8 ausgefahren wird, führt dies dazu, dass die Spiralfeder 3 komprimiert wird und Rückstellkräfte aufbaut, die nach Wegfall der Beaufschlagung durch den Elektromotor 2 die Spindelmutter 8 (und den Elektromotor 2) in ihre Ausgangslage zurückbewegen.
  • Der Elektromotor 2 sorgt nun dafür, dass die Spindelmutter 8 bzw. das Stellelement 8 gegen einen Anschlag 9 fährt, und zwar innerhalb einer Zeitspanne T1 bzw. der Stellzeit. Im Rahmen des Standes der Technik nach der Fig. 2a wird der Elektromotor 2 nach Erreichen dieser Blockadeposition mit einer konstant hohen elektrischen Leistung versorgt, damit die hierzu korrespondierende Stellung des Kraftfahrzeug-Türverschlusses 1 einwandfrei beibehalten wird.
  • Es stellt sich folglich eine Leistungsaufnahme P des Elektromotors 2 über die Zeit t ein, wie sie in der Fig. 2a dargestellt ist. Man erkennt, dass die elektrische Leistung P zu Beginn der Stellbewegung wegen der zu überwindenden Haftreibungskräfte steil ansteigt und aufgrund der dann nachlassenden Gleitreibungskräfte zunächst abfällt und beim Fahren gegen den Anschlag 9 wieder auf einen mehr oder minder konstanten Wert P1 ansteigt. Dieser Wert der elektrischen Leistung P1 wird beibehalten, bis eine Abschaltung des Elektromotors 2 erfolgt. Da dieser Leistungswert P1 die an sich zum Beibehalten des Stellelementes 8 in der Blockadeposition erforderliche mechanische Arbeit bei weitem übersteigt, wird der Überschuss in Wärme umgewandelt, die zu einer Beschädigung und/oder Lebensdauerverringerung des Elektromotors 2 führen kann.
  • Dem wird nun erfindungsgemäß dadurch Rechnung getragen, dass nach einer einstellbaren Verzögerungszeit T2 im Anschluss an das Erreichen der Blockadeposition nach der Zeit T1 die den Elektromotor 2 versorgende elektrische Leistung P auf einen die Blockadeposition des Stellelementes 8 gerade noch gewährleistenden Wert P2 reduziert wird.
  • Die Einnahme und Beibehaltung der in Fig. 1 dargestellten Blockadeposition, d. h. der Anlage des Stellelementes 8 am Anschlag 9, wird mit Hilfe eines Positionssensors 10 überwacht. Dieser Positionssensor 10 ist in den Elektromotor 2 integriert, steht mit einer Steuereinheit 11 elektrisch in Verbindung und wertet Drehzahlsignale des Elektromotors 2 aus. Alternativ hierzu kann der Positionssensor 10 aber auch aus dem zeitlichen Verlauf der vom Elektromotor 2 aufgenommenen elektrischen Leistung P Rückschlüsse auf die Bewegung des Elektromotors 2 und insbesondere das Erreichen der Blockadeposition ziehen. Nicht dargestellt ist die Möglichkeit, mit Hilfe des Positionssensors 10 den vom Stellelement 8 zurückgelegten Weg zu ermitteln.
  • Ebenso ist eine Kupplungseinheit 12 zwischen Stellelement 8 und Kraftfahrzeug-Aggregat 1 möglich, die über ein an das Stellelement 8 angeschlossenes und mit diesem bewegbares Kupplungselement 12a sowie ein Gegenkupplungselement 12b verfügt. Das gegenüber dem Kupplungselement 12a feststehende Gegenkupplungselement 12b fungiert wie der Anschlag 9 und sorgt für die Verbindung des Stellelementes 8 mit dem Kraftfahrzeug-Aggregat 1 bei geschlossener Kupplungseinheit 12. Dann können über diesen Verbindungsstrang 8, 12 gegebenenfalls mechanische Bewegungen vom Elektromotor 2 oder einer anderen Antriebseinheit auf das Kraftfahrzeug-Aggregat 1 übertragen werden.
  • Die Steuereinheit 11 gibt nun die dem Elektromotor 2 zugeführte elektrische Leistung P vor, und zwar im Rahmen der Erfindung entsprechend dem zeitlichen Verlauf gemäß Fig. 2b. Man erkennt, dass in Abhängigkeit von Eingangssignalen des Positionssensors 11 die den Elektromotor 2 beaufschlagende elektrische Leistung P nach Ablauf der Verzögerungszeit T2 reduziert wird, und zwar sukzessive entlang eines Exponentialverlaufes. Das geschieht so lange, bis ein Haltewert P2 der elektrischen Leistung erreicht ist, und zwar nach einer weiteren Zeitspanne T3.
  • Im Einzelnen bildet die Steuereinheit 11 zusammen mit dem Positionssensor 10 einen geschlossenen Regelkreis, wobei die vom Positionssensor 10 aufgenommenen Werte als Führungsgröße von der Steuereinheit 11 erfasst und in die jeweilige elektrische Leistung P als Regelgröße für den Elektromotor 2 umgesetzt werden. Bei diesem Vorgang wird die Regelung der elektrischen Leistung P dem vorerwähnten Haltewert P2 angenähert, und zwar einem Näherungsverfahren folgend. Bei diesem Näherungsverfahren mag es sich um das Newton'sche Näherungsverfahren handeln, bei welchem der exponentielle Verlauf durch einzelne aneinander gesetzte Sekanten nachgebildet wird (vgl. hierzu auch Dubbel "Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage 1995, Seiten A 106, A 107).
  • Die Verzögerungszeit T2, welche vom Beginn der Blockade, also mit dem zweiten Anstieg der Leistungsaufnahme P für den Elektromotor 2 startet, ist zumeist unterhalb von 1 Sek. bemessen und beträgt im Ausführungsbeispiel ca. 0,5 Sek.. Das heißt, es gilt, T2 ≈ 0, 5 Sek.. Bis der Haltewert P2 erreicht ist, verstreicht in der Regel etwa ebenfalls nur eine halbe Sekunde. Das heißt, T3 ≈ 0,5 Sek..
  • Die Steuerung der Leistung P des Elektromotors 2 wird von der Steuereinheit 11 im Sinne einer pulsweiten modulierten Bestromung vorgenommen. Das heißt, der Elektromotor 2 erhält zumeist rechteckförmige Stromimpulse vorgegebener Zeitdauer und Frequenz. Dadurch kann bei vorgegebener und fester Gleichspannung die jeweils zur Verfügung gestellte elektrische Leistung P einfach durch das Produkt aus Zeitdauer der jeweiligen Stromimpulse mal deren Stromwert bestimmt werden.

Claims (10)

  1. Stellantrieb für bewegbare Kraftfahrzeug-Aggregate (1) wie Heckklappen, Schiebetüren, Türverschlüsse (1) etc., mit einem Elektromotor (2), einem Stellelement (8) und einer Rückstelleinrichtung (3), wobei der Elektromotor (2) das Stellelement (8) gegen die Kraft der Rückstelleinrichtung (3) bis an einen Anschlag (9) in eine Blockadeposition fährt, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer einstellbaren Verzögerungszeit (T2) die den Elektromotor (2) versorgende elektrische Leistung (P) auf einen die Blockadeposition des Stellelementes (8) gerade noch gewährleistenden Wert (P2) reduziert wird.
  2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungseinheit (12) zwischen Stellelement (8) und Kraftfahrzeug-Aggregat (1) vorgesehen ist.
  3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einnahme und Beibehaltung der Blockadeposition des Stellelementes (8) mittels eines Positionssensors (10), beispielsweise Drehzahlgebers (10), im und/oder am Elektromotor (2) und/oder mittels eines Wegsensors im und/oder am Stellelement (8) ermittelt wird.
  4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (11) vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von Eingangssignalen des Positionssensors (10) die den Elektromotor (2) beaufschlagende elektrische Leistung (P) nach Ablauf der Verzögerungszeit (T2) sukzessive reduziert.
  5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme des Elektromotors (2) über der Zeit (t) ausgewertet und hieraus auf die Blockadeposition rückgeschlossen wird.
  6. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) zusammen mit dem Positionssensor (10) einen geschlossenen Regelkreis (10, 11) bildet, wobei die vom Positionssensor (10) aufgenommenen Werte als Führungsgröße von der Steuereinheit (11) aufgenommen und in die elektrische Leistung (P) als Regelgröße für den Elektromotor (2) umgesetzt werden, und wobei die Regelung der elektrischen Leistung (P) in der Blockadeposition einem Haltewert (P2) angenähert wird.
  7. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherung an den Haltewert (P2) einem Näherungsverfahren, beispielsweise dem Newton'schen Näherungsverfahren, folgt.
  8. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeit (T2) unterhalb von 1 Sek. bemessen ist, in der Regel ca. 0,2 bis 0,8 Sek., vorzugsweise ca. 0,5 Sek., beträgt.
  9. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung (P) nach Erreichen der Verzögerungszeit (T2) exponentiell reduziert wird.
  10. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (3) als Rückstellfeder (3) ausgebildet ist.
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