EP4077853A1

EP4077853A1 - Antriebseinrichtung für kraftfahrzeugtechnische anwendungen

Info

Publication number: EP4077853A1
Application number: EP20842181.8A
Authority: EP
Inventors: Michael Berres; Bernhard Drost; Christian Sturm
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2022-10-26
Also published as: DE102019134974A1; WO2021121477A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebseinrichtung für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen, insbesondere zur elektromotorischen Verstellung eines Kraftfahrzeug-Stellelementes wie beispielsweise einer Kraffahrzeugtür (1) oder Kraftfahrzeugklappe. Die Antriebseinrichtung verfügt in ihrem grundsätzlichen Aufbau über einen Elektromotor (2), ferner ein dem Elektromotor (2) folgendes Getriebe (3, 4) und wenigstens einen ersten Sensor (5) sowie ein erstes Tastelement (6). Der erste Sensor (5) und das erste Tastelement (6) sind relativ zueinander beweglich und erfassen zusammengenommen eine absolute Position des Kraftfahrzeug-Stellelementes. Erfindungsgemäß sind der erste Sensor (5) und/oder das erste Tastelement (6) mechanisch formkodiert zur eindeutigen Festlegung ihrer Relativposition zueinander sowie der Absolutposition des Kraftfahrzeug-Stellelementes an das Getriebe (3, 4) angeschlossen.

Description

Beschreibung

Antriebseinrichtung für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen, insbesondere zur elektromotorischen Verstellung eines Kraftfahrzeug-Stellelementes wie beispielsweise einer Kraftfahrzeugtür oder Kraftfahrzeugklappe, mit einem Elektromotor, ferner mit einem dem Elektromotor folgenden Getriebe, und mit wenigstens einem ersten Sensor sowie ersten Tastelement, wobei der erste Sensor und das erste Tastelement relativ zueinander beweglich sind und zusammengenommen eine absolute Position des Kraftfahrzeug-Stellelementes erfassen.

Antriebseinrichtungen für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen greifen typischerweise auf einen Elektromotor zurück, welcher mit der seitens eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellten Niederspannung beispielsweise eines Akkumulators betrieben wird. Aufgrund der begrenzten Leistung des Elektromotors ist es erforderlich, mit Hilfe des dem Elektromotor folgenden Getriebes für eine Übersetzung von Drehbewegungen des Elektromotors zu sorgen, damit auch voluminöse und dementsprechend schwere Kraftfahrzeug- Stellelemente wie beispielsweise Kraftfahrzeugtüren oder Kraftfahrzeugklappen mit Hilfe der fraglichen Antriebseinrichtung bewegt werden können. Grundsätzlich lassen sich unter Rückgriff auf solche Antriebseinrichtungen auch andere Kraftfahrzeug-Stellelemente wie beispielsweise Fensterscheiben, Schiebetüren, Tankdeckel, Fronthauben etc. bewegen, und zwar elektromotorisch verstellen.

Mit Hilfe des wenigstens einen ersten Sensors sowie des ersten Tastelementes kann nun eine Relativbewegung beispielsweise eines Abtriebszahnrades des Getriebes mit einem zugehörigen Tastelement im Vergleich zu einem demgegenüber ortsfest montierten Sensor erfasst werden. Neben solchen Relativbewegungen ist es von besonderer Bedeutung, auch die absolute Position des Stellelementes zu erfassen und beispielsweise an eine Steuereinheit zu übermitteln. Denn die absolute Position des Stellelementes wird beispielsweise für den Fall benötigt, dass eine Kraftfahrzeugtür oder Kraftfahrzeugklappe nur teilweise geöffnet werden soll, weil mit Hilfe eines anderen und weiteren Sensors ein Hindernis erkannt wurde oder bestimmte Situationen nur eine teilweise Öffnung der fraglichen Kraftfahrzeugtür oder Kraftfahrzeugklappe zulassen.

Solche Antriebseinrichtungen bzw. Stellvorrichtungen zur automatischen Verstellung eines Stellelementes werden beispielsweise in der DE 10 2011 103 406 B4 beschrieben. In diesem Fall wird die Verstellung des Stellelementes in einer vom zugehörigen Detektionssignal des Sensors abhängigen Weise vorgenommen. Der Sensor ist insgesamt dazu eingerichtet, in Abhängigkeit eines Steuersignals zur Einstellung seiner Detektionsempfind lichkeit die Form, Stärke, Ausrichtung und/oder eine Frequenz eines von ihm erzeugten elektrischen Feldes zu variieren. Auf diese Weise soll in Verbindung mit einem kapazitiven Näherungssensor mit einfachen Mitteln die Stellvorrichtung im Hinblick auf ihre Fehlersicherheit verbessert werden.

Eine andere Antriebseinrichtung entsprechend der EP 1 832 757 A2 arbeitet demgegenüber mit einem Hall-Sensor zur Positionserfassung. Zur Wegerkennung wird wenigstens ein Hall-Sensorelement und eine sich bei einer Verschiebung des zugehörigen Stellgliedes relativ zu dem wenigstens einen Hallsensorelement bewegende magnetische Struktur eingesetzt. Bei der magnetischen Struktur kann es sich um mehrere in axialer Richtung nebeneinander liegend angeordnete magnetische Marken handeln. Dadurch sollen insgesamt die Komplexität der Wegerkennung ihre hohen Herstellungskosten und auch der benötigte Bauraum verringert werden. Beim gattungsbildenden Stand der Technik nach der DE 20 2009 018 219 U1 geht es um eine Stelleinrichtung zur elektromotorischen Verstellung eines beweglichen Verstellelementes. Dabei kann insgesamt eine Absolutposition des Verstellelementes bezogen auf eine Referenzfläche ermittelt werden. Zu diesem Zweck verfügt die bekannte Stelleinrichtung über einen optischen Sensor zur berührungslosen Erfassung der Position des Verstellelementes entlang dessen Verstellweges. Außerdem ist der Sensor bezüglich einer Referenzfläche derart angeordnet, dass er bei einer Betätigung des zugehörigen Antriebes eine Relativbewegung gegenüber der Referenzfläche erfasst. Eine Auswerteeinheit kann aus den vom Sensor erfassten Relativbewegungsdaten die aktuelle Position des Verstellelementes ermitteln, und zwar absolut.

Dazu ist dem optischen Sensor eine auf die Referenzfläche ausgerichtete Lichtquelle und ein Lichtdetektor zugeordnet. Mit Hilfe des Lichtdetektors wird von der Referenzoberfläche reflektiertes Licht ausgewertet und lassen sich entsprechende Bildinformationen herleiten, aus denen dann die Relativbewegungsdaten abgeleitet werden. Das ist relativ aufwendig, zumal zusätzlich zu dem optischen Sensor die Lichtquelle, der Lichtdetektor und auch die Referenzoberfläche zwingend erforderlich sind. Insgesamt lässt sich hierdurch zwar eine Absolutposition des Kraftfahrzeug-Stellelementes herleiten und eine möglichst exakte Positionsbestimmung erreichen. Der hiermit verbundene konstruktive und finanzielle Aufwand ist jedoch enorm. Ebenso wird relativ viel Bauraum zur Realisierung der bekannten Stelleinrichtung benötigt. Solcher Bauraum steht jedoch in oder an Kraftfahrzeugtüren oder Kraftfahrzeugklappen nur begrenzt zur Verfügung, weil beispielsweise Kraftfahrzeug-Seitentüren eine Vielzahl weiterer Aggregate beinhalten, beispielsweise Seitenairbags, Fensterheber, Lautsprecher, Seitenaufprall schutzverstärkungen etc. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Antriebseinrichtung für kraftfahrzeug-technische Anwendungen so weiter zu entwickeln, dass eine konstruktiv einfache und kostengünstige sowie möglichst kompakte Ausführungsform zur Erfassung der Absolutposition des Stellelementes zur Verfügung gestellt wird.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Antriebseinrichtung für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor und/oder das erste Tastelement mechanisch formkodiert zur eindeutigen Festlegung ihrer Relativposition zueinander sowie der Absolutposition des Stellelementes an das Getriebe angeschlossen sind.

Um dies im Detail umzusetzen und zu realisieren, ist im Allgemeinen das erste Tastelement und/oder der erste Sensor in oder an einem Abtriebszahnrad des Getriebes angeordnet. Außerdem ist die Auslegung meistens so getroffen, dass das Abtriebszahnrad und ein vorgeschaltetes Zahnrad des Getriebes mit einem Vorsprung sowie einer korrespondierenden Ausnehmung ausgerüstet sind. Der Vorsprung und die korrespondierende Ausnehmung können dabei dem Schlüssel/Schlüsselloch-Prinzip folgend nur in einer bestimmten Winkelposition zueinander montiert werden. Dazu sind der Vorsprung und die Ausnehmung vorzugsweise in einer parallel zur Zahnebene angeordneten Ebene realisiert und vorgesehen.

Das erste Tastelement bzw. der erste Sensor finden sich also durch ihre Anordnung im oder am Abtriebszahnrad des Getriebes abtriebsseitig des Getriebes. Auf diese Weise werden Messsignale des ersten Sensors nicht durch mögliches Getriebespiel oder auch Spiel des Elektromotors verfälscht. Denn die abtriebsseitige Anordnung des ersten Tastelementes bzw. des ersten Sensors im Abtriebszahnrad des Getriebes stellt sicher, dass mit ihrer Hilfe die Position des unmittelbar an das Abtriebszahnrad angeschlossenen Kraftfahrzeug- Stellelementes absolut erfasst werden kann. Die Erfassung der absoluten Position erfolgt dabei nach dem Prinzip „ Poka Yoke“. Hierunter versteht man ein japanisches Prinzip, nachdem technische Vorkehrungen zur sofortigen Fehlerverhinderung ergriffen werden. Bei diesen Vorkehrungen handelt es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung um den Vorsprung am Zahnrad des Getriebes sowie die korrespondierende Ausnehmung am Abtriebszahnrad oder umgekehrt. Der Vorsprung und die Ausnehmung lassen sich dabei nur in einer (einzigen) Winkelposition zueinander montieren. Dadurch nimmt beispielsweise das im Abtriebszahnrad angeordnete Tastelement eine definierte und vorher festgelegte Winkelposition im Vergleich zum zugehörigen (ortsfesten) Sensor ein.

Diese zuvor festgelegte Position des Tastelementes im Vergleich zum Sensor kann beispielsweise als „Nullposition“ für anschließende Bewegungen des an das Abtriebszahnrad angeschlossenen Kraftfahrzeug-Stellelementes genutzt werden. Da jede Umdrehung des zugehörigen Abtriebszahnrades beispielsweise zu einem zugehörigen Stellwinkel einer Kraftfahrzeug-Seitentür als Kraftfahrzeug-Stellelement korrespondiert, kann ausgehend von dieser „Nullposition“ die tatsächlich vom Kraftfahrzeug-Stellelement nach einer Beaufschlagung mit Hilfe der Antriebseinrichtung eingenommene Position absolut erfasst werden.

Das alles gelingt auf frappierend einfache Art und Weise, weil hierzu der Vorsprung und die Ausnehmung typischerweise in der parallel zur Zahnebene angeordneten Ebene vorgesehen sind. Dadurch lassen sich das Abtriebszahnrad und das vorgeschaltete Zahnrad von vorneherein mit dem Vorsprung und der Ausnehmung herstellungsseitig ausrüsten, so dass darüber hinausgehende Anpassungen nicht erforderlich sind. Durch die zusätzliche Anordnung des Vorsprunges und der Ausnehmung in der parallel zur Zahnebene angeordneten Ebene wird zugleich eine besonders kompakte und kleinbauende Konstruktion zur Verfügung gestellt, die insgesamt im Vergleich zum gattungsbildenden Stand der Technik nach der DE 202009018219 U1 konstruktiv viel einfacher und damit kostengünstiger aufgebaut ist. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen. Das Abtriebszahnrad verfügt typischerweise über eine zugeordnete Feder. Dabei ist die Auslegung meistens so getroffen, dass das Abtriebszahnrad mit Hilfe der Feder zur Spielfreistellung vorgespannt ist oder vorgespannt wird. Die Feder ist dabei im Allgemeinen als Spiralfeder ausgebildet und kann auf diese Weise das Abtriebszahnrad umfangsseitig beaufschlagen. Dadurch wird erneut eine besonders kompakte und kleinbauende Auslegung begünstigt.

Nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung mit selbständiger Bedeutung ist zusätzlich zu dem ersten Sensor und dem ersten Tastelement ein weiterer zweiter Sensor sowie gegebenenfalls ein zweites Tastelement vorgesehen. Der zusätzliche zweite Sensor sowie das optionale zweite Tastelement sind dabei regelmäßig antriebsseitig zur Ermittlung einer Antriebslast in Verbindung mit dem ersten Sensor und/oder dem ersten Tastelement vorgesehen.

D. h., während der erste Sensor ggf. in Verbindung mit dem ersten Tastelement abtriebsseitig des Getriebes angeordnet sind, finden sich der zusätzliche zweite Sensor sowie das optionale zweite Tastelement demgegenüber antriebsseitig. Auf diese Weise kann insbesondere ein Verdrehwinkel zwischen dem Elektromotor bzw. dessen Abtriebswelle einerseits (antriebsseitig) und dem Abtriebszahnrad andererseits (abtriebsseitig) bei der Beaufschlagung des an das Abtriebszahnrad angeschlossenen Kraftfahrzeug-Stellelementes ermittelt werden. Dieser Verdrehwinkel stellt ein Maß für die Antriebslast dar bzw. die vom zu beaufschlagenden Kraftfahrzeug-Stellelement auf die Antriebseinrichtung wirkende Gegenkraft. Hierbei kann es sich um eine Haltekraft infolge zu überwindender Reibung bei einer Beaufschlagung des Kraftfahrzeug- Stellelementes aus einer Ruheposition heraus oder auch schlicht und ergreifend die Massenträgheit des Kraftfahrzeug-Stellelementes handeln.

Jedenfalls ist der fragliche Verdrehwinkel ein Maß für die von der Antriebseinrichtung zu bewältigende Antriebslast. Je größer der Verdrehwinkel, desto höher die Antriebslast. Der Verdrehwinkel kann nun mit Hilfe des ersten Sensors und ggf. ersten Tastelementes sowie des zweiten Sensors und gegebenenfalls zweiten Tastelementes ermittelt werden. Denn der Verdrehwinkel korrespondiert letztendlich zu einer relativen Drehbewegung zwischen der Abtriebswelle des Elektromotors und dem Abtriebszahnrad, welche absolviert werden muss, bevor das Kraftfahrzeug-Stellelement überhaupt bewegt wird bzw. bei der Bewegung des Kraftfahrzeug-Stellelementes. Mit Hilfe einer die Signale beider Sensoren auswertenden Steuereinheit kann nun der Verdrehwinkel und damit die Antriebslast ermittelt werden. Dazu ist zuvor eine Kalibrierung dergestalt erforderlich, dass der jeweilige Verdrehwinkel und die zugehörige Antriebslast in eine messtechnische Beziehung zueinander gesetzt und diese Kalibrierkurve beispielsweise in einem Speicher der Steuereinheit abgelegt wird. Als Folge hiervon können anschließend tatsächliche Messungen im Betrieb mit Hilfe der Kalibrierkurve auf die zugehörige Antriebslast führen.

Dabei lässt sich die Kalibrierkurve bzw. der Verdrehwinkel über alle Betriebsbereiche messen, d. h. können insbesondere beispielsweise Temperatureffekte, unterschiedliche Antriebslasten etc. Berücksichtigung finden. Außerdem kann im Rahmen der angesprochenen Kalibrierkurve bzw. der mehreren Kalibrierkuven (bei unterschiedlichen Temperaturen) oder auch ansonsten unabhängig hiervon die Getriebesteifigkeit mit berücksichtigt werden. Die Getriebesteifigkeit lässt sich dabei konstruktiv berechnen. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine empirische Ermittlung der Getriebesteifigkeit unter gegebenenfalls zusätzlicher Berücksichtigung von Temperatur- und Lasteffekten möglich. Beispielsweise kann die Getriebesteifigkeit im Zusammenhang mit der zuvor bereits angesprochenen Kalibrierkurve ermittelt werden, in dem der jeweilige Verdrehwinkel in Abhängigkeit von der Antriebslast aufgezeichnet und als Kalibrierkurve in dem der Steuereinheit zugehörigen Speicher hinterlegt wird.

Bei dem ersten Tastelement und dem ersten Sensor handelt es sich typischerweise um einen Hallsensor als erstem Sensor und ein zugehöriges magnetisches Element bzw. ein Permanentmagnet als erstem Tastelement. Der zweite Sensors sowie das optionale zweite Tastelement können vergleichbar aufgebaut sein. Grundsätzlich kann der zweite Sensor auch als Beschleunigungssensor ohne zweites Tastelement ausgelegt werden. Daneben sind auch andere Sensorauslegungen im Rahmen der Erfindung möglich, beispielsweise dergestalt, dass der jeweilige Sensor als lichtempfindlicher optischer Sensor ausgerüstet ist, während das Tastelement als zugehörige Lichtquelle gegebenenfalls mit reflektierender Oberfläche, Markierungen etc. ausgelegt ist.

Nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann zusätzlich ein Blockadeelement zur Festlegung des Elektromotors und/oder des Getriebes realisiert sein. Das Blockadeelement greift dabei vorteilhaft an einer Abtriebswelle des Elektromotors an. Mit Hilfe des Blockadeelementes kann eine Haltefunktion für das mit Hilfe der Antriebseinrichtung beaufschlagte Kraffahrzeug-Stellelement umgesetzt werden. Soll beispielsweise das Kraftfahrzeug-Stellelement in Gestalt einer Kraftfahrzeugtür oder Kraftfahrzeugklappe in einer bestimmten Position fixiert werden, so sorgt das Blockadeelement für die entsprechende Blockade und damit Fixierung des Kraftfahrzeug-Stellelementes. Außerdem lässt sich hierdurch ein präzises und reproduzierbares Anlaufen des Kraftfahrzeug- Stellelementes ausgehend von eine Ruhelage des Kraftfahrzeug-Stellelementes realisieren, wobei in diesem Fall die Ruhelage zusätzlich mit Hilfe des Blockadeelementes bedarfsweise festgelegt wird.

Im Ergebnis wird eine Antriebseinrichtung zur Verfügung gestellt, die auf konstruktiv einfache Weise und unter Berücksichtigung einer kleinbauenden Auslegung eine absolute Positionsmessung des Kraftfahrzeug-Stellelementes zur Verfügung stellt. Dadurch wird ein besonders robuster Betrieb zur Verfügung gestellt. Da das erste Tastelement und der erste Sensor vorteilhaft abtriebsseitig realisiert sind, erfolgt die Positionsmessung des Kraftfahrzeug-Stellementes ohne Getriebespiel. Der Rückgriff auf den Vorsprung sowie die korrespondierende Ausnehmung in der parallel zur Zahnebene angeordneten Ebene führt in Verbindung mit der eingesetzten Spiralfeder zur Spielfreistellung insgesamt zu einer besonders kompakten und kleinbauenden Bauform. Außerdem ist die Anzahl der erforderlichen Elemente reduziert.

Sofern bei einer etwaigen Überlast ein Durchrutschen beobachtet wird, ist das vom Sensor abgegebene Positionssignal bzw. allgemein Messsignal hiervon unabhängig. Außerdem sorgt die Auslegung dergestalt, dass das erste Tastelement vorteilhaft im Abtriebszahnrad des Getriebes angeordnet ist, wohingegen der erste Sensor ortsfest und hiervon beabstandet seine Platzierung findet, dafür, dass der Sensor insgesamt nicht in den vom Elektromotor über das Getriebe und schließlich das angeschlossene Kraftfahrzeug-Stellelement definierten Kraftfluss mit eingebunden ist. Dadurch sind etwaige Beeinflussungen durch die angreifende Kraft auf das Messsignal des Sensors nicht zu erwarten. Schließlich sorgt das zusätzlich vorgesehene Blockadeelement dafür, dass die Antriebseinrichtung praktisch zuschaltbar versteift werden kann. Dadurch lässt sich das Losbrechverhalten des Getriebes inklusive angeschlossenem Kraftfahrzeug-Stellelement bedarfsweise und wirksam steuern. 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 die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung in einer perspektivischen Übersicht, teilweise in Explosionsdarstellung,

Fig. 2 den Gegenstand nach der Fig. 1 in Seitenansicht und in Aufsicht,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform mit einem zusätzlichen Blockadeelement schematisch und Fig. 4 die Funktion des Blockadeelementes nach der Fig. 3.

In den Figuren ist eine Antriebseinrichtung für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen dargestellt. Konkret dient die nachfolgend noch im Detail zu erläuternde Antriebseinrichtung zur elektromotorischen Verstellung eines Kraftfahrzeug-Stellelementes wie beispielsweise einer lediglich schematisch in der Fig. 2 angedeuteten Kraftfahrzeugtür 1. Bei der Kraftfahrzeugtür 1 mag es sich um eine Kraftfahrzeug-Seitentür handeln, die ebenfalls in der Fig. 2 angedeutete Schwenkbewegungen vollführen kann. Grundsätzlich kann es sich bei einer Kraftfahrzeugtür 1 auch um eine Kraftfahrzeugklappe und insbesondere Kraftfahrzeugheckklappe handeln.

Die zur Verstellung des Kraftfahrzeug-Stellelementes eingesetzte Antriebseinrichtung verfügt zu diesem Zweck und ganz grundsätzlich über einen Elektromotor 2, welcher auf ein dem Elektromotor 2 folgendes Getriebe 3, 4 arbeitet. Das Getriebe 3, 4 setzt sich nach dem Ausführungsbeispiel aus einem Abtriesbszahnrad 4 und einem dem Abtriebszahnrad 4 vorgeschalteten Zahnrad 3 zusammen, welches seinerseits mittelbar oder unmittelbar von dem Elektromotor 2 beaufschlagt wird.

Darüber hinaus ist die Antriebseinrichtung in ihrem grundsätzlichen Aufbau noch mit wenigstens einem ersten Sensor 5 sowie einem ersten Tastelement 6 ausgerüstet. Der erste Sensor 5 und das erste Tastelement 6 sind relativ zueinander beweglich. Außerdem erfassen der erste Sensor 5 und das erste Tastelement 6 zusammengenommen eine absolute Position des Stellelementes bzw. der Kraftfahrzeugtür 1 im Beispielfall. Nach dem Ausführungsbeispiel korrespondiert die absolute Position des Kraftfahrzeug-Stellelementes respektive der Kraftfahrzeugtür 1 zu einem in der Fig. 2 angedeuteten Öffnungswinkel a der Kraftfahrzeugtür 1 bzw. Kraftfahrzeugseitentür gegenüber ein lediglich angedeuteten Kraftfahrzeugkarosserie. Der erste Sensor 5 ist nach dem Ausführungsbeispiel als Hallsensor ausgebildet. Bei dem ersten Tastelement 6 handelt es sich um einen Permanentmagneten, welcher im Abtriebszahnrad 4 angeordnet ist. Drehbewegungen des Abtriebszahnrades 4 und folglich eine Änderung des Schwenkwinkels a des an das Abtriebszahnrad 4 angeschlossenen Kraftfahrzeug-Stellelementes bzw. der Kraftfahrzeugtür 1 im Bespielfall gegenüber der Karosserie korrespondieren dazu, dass hiermit verbundene Feldänderungen von dem ersten Sensor 5 bzw. Hallsensor erfasst werden.

Dazu ist der erste Sensor 5 bzw. Hallsensor an eine Steuereinheit 7 angeschlossen. Da der erste Sensor 5 bzw. Hallsensor ortsfest ausgelegt ist und die angesprochenen Drehbewegungen zu einer Drehbewegung des Abtriebszahnrades 4 und mithin des ersten Tastelementes 6 respektive des Permanentmagneten korrespondieren, führen solche Drehbewegungen zu Feldänderungen. Diese Feldänderungen werden vom Hallsensor 5 erfasst und mit Hilfe der Steuereinheit 7 ausgewertet. Tatsächlich ist der Permanentmagnet bzw. das erste Tastelement 6 so ausgelegt, dass seine Drehbewegung zusammen mit dem Abtriebszahnrad 4 das vom Hallsensor 5 erfasste und senkrecht zum Hallsensor 5 orientierte Magnetfeld ändert. Daraus resultieren vom Hallsensor 5 registrierbare Hallsignale, die von der Steuereinheit 7 aufgenommen und ausgewertet werden. Anhand der Hallsignale lässt sich seitens der Steuereinheit 7 auf die Winkelposition bzw. den Winkel a des Kraftfahrzeug-Stellelementes respektive der Kraftfahrzeugtür 1 gegenüber der Karosserie rückschließen.

Damit in diesem Zusammenhang mit Hilfe des ersten Sensors 5 sowie des ersten Tastelementes 6 auch eine absolute Position des Kraftfahrzeug-Stellelementes respektive der Kraftfahrzeugtür 1 festgestellt werden kann, sind der erste Sensor 5 und das erste Tastelement 6 mechanisch formkodiert zur eindeutigen Festlegung ihrer Relativposition zueinander an das Getriebe 3, 4 angeschlossen. Außerdem lässt sich durch die nachfolgend noch näher zu beschreibende Formkodierung die Absolutposition des Kraftfahrzeug-Stellelementes respektive der Kraftfahrzeugtür 1 im Beispielfall feststellen.

Tatsächlich wird die Formkodierung zwischen dem ersten Sensor 5 und dem ersten Tastelement 6 und die eindeutige Festlegung ihrer Relativposition zueinander im Rahmen des Ausführungsbeispiels so bewerkstelligt und umgesetzt, dass ein Vorsprung 9 und eine Ausnehmung 8 korrespondierend zueinander ausgelegt sind und ineinandergreifen. Tatsächlich erkennt man bei einem Vergleich der Fig. 1 und 2, dass nach dem Ausführungsbeispiel das dem Abtriebszahnrad 4 vorgeschaltete Zahnrad 3 des Getriebes 3, 4 mit einem Vorsprung 9 ausgerüstet ist. Der Vorsprung 9 ist umfangsseitig des Zahnrades 3 angeordnet und überstreicht ein Winkelsegment des Umfanges des Zahnrades 3. Bei der korrespondierenden Ausnehmung 8 handelt es sich um eine Ausnehmung 8 am Abtriebszahnrad 4, welche ebenfalls als Winkelsegment am Umfang des Abtriebszahnrades 4 vorgesehen ist.

Dabei ist die Auslegung und die erreichte Formkodierung so gestaltet, dass der Vorsprung 9 und die korrespondierende Ausnehmung 8 über eine vergleichbare umfangsseitig Erstreckung verfügen, so dass der Vorsprung 9 am Zahnrad 3 und die korrespondierende Ausnehmung 8 am Abtriebszahnrad 4 nur in einer (einzigen) Relativposition zueinander in Eingriff gebracht werden können. Das gilt zumindest im Zuge der Montage der beiden Zahnräder 3, 4 zueinander. Zu diesem Zweck sind der Vorsprung 9 und die Ausnehmung 8 jeweils in einer parallel zu einer Zahnebene Z angeordneten Ebene vorgesehen und platziert. Das erkennt man insbesondere anhand der Seitenansicht in der Fig. 2. Grundsätzlich kann natürlich auch umgekehrt vorgegangen werden. In diesem Fall ist der Vorsprung 9 am Abtriebszahnrad 4 vorgesehen, wohingegen das dem Abtriebszahnrad 4 vorgeschaltete Zahnrad 3 in diesem Fall mit der zum Vorsprung 9 korrespondierenden Ausnehmung 8 ausgerüstet ist. Jedenfalls sorgen der Vorsprung 9 und die Ausnehmung 8 an den beiden miteinander in Eingriff bringbaren Zahnrädern 3, 4 im Zuge ihrer Montage dafür, dass beide Zahnräder 3, 4 nur in einer einzigen relativen Winkelposition zueinander montiert und in Eingriff gebracht werden können. Als Folge hiervon wird die anmeldegemäß geforderte Formkodierung zur Verfügung gestellt, lassen sich nämlich die beiden Zahnräder 3, 4 nur und ausschließlich in dieser einen einzigen und zuvor bereits beschriebenen relativen Winkelposition zueinander montieren. Dadurch liegt auch eine gleichsam „Nullposition“ des Kraftfahrzeug- Stellelementes und konkret der Kraftfahrzeugtür 1 fest. Sobald der Elektromotor 2 nach der Montage bestromt wird, erfolgt dies dementsprechend ausgehend von der zuvor festgelegten „Nullposition“.

Jede Umdrehung bzw. auch Teilumdrehung des Abstriebszahnrades 4 korrespondiert ausgehend von dieser „Nullposition“ zu einer veränderten Magnetfeldstärke, welche mit Hilfe des Flallsensors 5 erfasst und an die Steuereinheit 7 gemeldet werden kann. Daraus lässt sich dann die absolute Position des Kraftfahrzeug-Stellelementes respektive der zugehörige Winkel a bestimmen. Hierfür sorgt die spezifische Montage der beiden Zahnräder 3, 4 im Ausführungsbeispiel zueinander, die dem Schlüssel/Schlüsselloch-Prinzip folgend nur in einer Winkelposition zueinander montiert werden können.

Das Abtriebszahnrad 4 verfügt nach dem Ausführungsbeispiel ergänzend über eine Feder 10, die im Ausführungsbeispiel als Spiralfeder ausgebildet ist. Die Feder 10 sorgt dafür, dass das Abtriebszahnrad 4 umfangsseitig beaufschlagt wird. Tatsächlich stützt sich die Feder 10 nach dem Ausführungsbeispiel mit ihrem einen Ende an einem Brückenelement 11 ab, welches als Kunststoffformteil das Abtriebszahnrad 4 übergreift und zur Aufnahme des ersten Sensors 5 eingerichtet ist. Das andere Ende der Feder 10 greift demgegenüber am Abtriebszahnrad 4 an. Als Folge hiervon sorgt die Feder 10 dafür, dass die Zähne des Abtriebszahnrades 4 mit ihren einen Zahnflanken an korrespondierenden Zahnflanken des dem Abtriebszahnrad 4 vorgeschalteten Zahnrades 3 des Getriebes 3, 4 anliegen. Dadurch kommt es zu einer sogenannten Spielfreistellung, d. h. dass die beiden Zahnräder 3, 4 ohne Spiel ineinandergreifen. Anhand der Fig. 3 und 4 erkennt man, dass die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zusätzlich zu dem ersten Sensor 5 und dem ersten Tastelement 6 mit einem weiteren zweiten Sensor 12 ausgerüstet ist, welcher mit einem zweiten Tastelement 13 nach dem Ausführungsbeispiel wechselwirkt. Erneut ist der zweite Sensor 12 als Hallsensor ausgelegt und ortsfest montiert. Demgegenüber handelt es sich bei dem zweiten Tastelement 13 wiederum um einen gegenüber dem Hallsensor 12 relativbeweglichen Permanentmagneten 13. Der Permanentmagnet 13 ist ausweislich der Fig. 3 und 4 an eine Abtriebswelle des Elektromotors 2 angeschlossen, konkret als Bestandteil einer Blockadeeinrichtung 14, 15 ausgebildet.

Diese Blockadeeinrichtung 14, 15 setzt sich nach dem Ausführungsbeispiel aus einer auf der Abtriebswelle des Elektromotors 2 montierten Blockadescheibe 14 und einem zusätzlichen Blockadeelement 15 zusammen. Das Blockadeelement 15 kann umfangsseitig in die Blockadescheibe 14 eingreifen und auf diese Weise für eine Blockade der gesamten Antriebseinrichtung sorgen. Zu diesem Zweck wird das Blockadeelement 15 nach dem Ausführungsbeispiel von einem separaten und zusätzlichen Elektromotor 16 beaufschlagt, welcher dazu eine Antriebsscheibe 17 mit einem darauf befindlichen Nocken 18 in Rotationen versetzt. Mit Hilfe des Nockens 18 wird das Blockadeelement 15 linear hin- und her-bewegt und kann auf diese Weise außenumfangsseitig mit einer dort vorgesehenen Kontur derart wechselwirken, dass die Blockadescheibe 14 und mithin die gesamte Antriebseinrichtung blockiert wird. Dadurch lässt sich eine aktive Haltefunktion der Antriebseinrichtung und folglich des Kraftfahrzeug- Stellelementes respektive der Kraftfahrzeugtür 1 realisieren und umsetzen. Beispielsweise ist es mit Hilfe der Blockadeeinrichtung 14, 15 möglich, das Kraftfahrzeug-Stellelement respektive die Kraftfahrzeugtür 1 in jeder Position ihres Winkels a festzulegen. Außerdem kann hierdurch eine zusätzliche Steifigkeit in die gesamte Antriebseinrichtung hinsichtlich des Kraftflusses eingebracht werden. Diese ist lediglich bei aktivierter Haltefunktion bzw. Aktivierter Blockiereinrichtung 14, 15 wirksam. Außerdem kann hierdurch ein besonders präzises und reproduzierbares Anlaufen des Kraftfahrzeug-Stell elementes zur Verfügung gestellt werden.

Bezugszeichen

Kraftfahrzeugtür 1 Stellelement 1 Elektromotor 2 Zahnrad 3 Getriebe 3, 4 Abtriebszahnrad 4 Sensor 5 Hallsensor 5 Tastelement 6 Steuereinheit 7 Ausnehmung 8 Vorsprung 9 Feder 10

Brückenelement 11 Sensor 12 Tastelement 13 Permanentmagneten 13 Blockadescheibe 14 Blockadeelement 15 Blockadeeinrichtung 14, 15 Elektromotor 16 Antriebsscheibe 17 Winkel a Schwenkwinkel a Öffnungswinkel a Zahnebene Z

Claims

Patentansprüche

1. Antriebseinrichtung für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen, insbesondere zur elektromotorischen Verstellung eines Kraftfahrzeug-Stellelementes wie beispielsweise einer Kraftfahrzeugtür (1 ) oder Kraftfahrzeugklappe, mit einem Elektromotor (2), ferner mit einem dem Elektromotor (2) folgenden Getriebe (3, 4), und mit wenigstens einem ersten Sensor (5) sowie einem ersten Tastelement (6), wobei der erste Sensor (5) und das erste Tastelement (6) relativ zueinander beweglich sind und zusammengenommen eine absolute Position des Kraftfahrzeug-Stellelementes erfassen, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t, dass der erste Sensor (5) und/oder das erste Tastelement (6) mechanisch formkodiert zur eindeutigen Festlegung ihrer Relativposition zueinander sowie der Absolutposition des Kraftfahrzeug-Stellementes an das Getriebe (3, 4) angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Tastelement (6) und/oder der erste Sensor (5) in oder an einem Abtriebszahnrad (4) des Getriebes (3, 4) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebszahnrad (4) und ein vorgeschaltetes Zahnrad (3) des Getriebes (3, 4) mit einem Vorsprung (9) sowie einer korrespondierenden Ausnehmung (8) ausgerüstet sind, die dem Schlüssel/Schlüsselloch-Prinzip folgend nur in einer Winkelposition zueinander montiert werden können.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (9) und die Ausnehmung (8) in einer parallel zur Zahnebene (Z) angeordneten Ebene vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebszahnrad (4) mittels einer Feder (10) zur Spielfreistellung vorgespannt ist.

6. Antriebseinrichtung nach 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (10) als Spiralfeder ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (10) das Abtriebszahnrad (4) umfangsseitig beaufschlagt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum ersten Sensor (5) und/oder ersten Tastelement (6) zusätzlich ein zweiter Sensor (12) sowie gegebenenfalls ein zweites Tastelement (13) antriebsseitig zur Ermittlung einer Antriebslast in Verbindung mit dem ersten Sensor (5) und/oder dem ersten Tastelement (6) vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blockadeelement (15) zur Festlegung des Elektromotors (2) und/oder des Getriebes (3, 4) realisiert ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockadeelement (15) an einer Abtriebswelle des Elektromotors (2) angreift.