JP5345736B2 - フラップ駆動装置におけるカップリングの解離を確認するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気的に操作可能な、例えば自動車のドア及びトランクリッド等のフラップ駆動装置に関する。

従来技術
電気的に開閉を行うためのフラップシステムは、自動車においてトランクルームシステム又は車両ドアに使用される。自動車の車室内における操作エレメント例えばスイッチを操作することによって、又は無線操作エレメントによって、フラップを開放するために、電動モータが作動される。電動モータは、スピンドル伝動装置等を介してそれぞれのフラップ（自動車ドア、トランクリッド等）に接続されていて、それによって開放過程に必要とされる速度及び力が提供される。

閉鎖過程は同様に、相応の操作エレメント若しくは機能操作エレメントによって、又はフラップを閉鎖方向に押し込むことによって作動される。また、フラップを閉鎖方向へ押し込む際に電動モータを相応に回転させることによって、フラップを移動させることができ、この際に電動モータは発電電流を発生させる。発生した発電電流によって閉鎖過程が開始され、それによって電動モータがフラップを閉鎖するために制御され、フラップが相応に閉鎖されるようになっている。

一般的に、閉鎖エレメントに力を作用させることによって、電動モータが回転せしめられる。例えば使用者がフラップを開閉するために強い力を用いるか、又は電動モータによって駆動された運動によってフラップが障害物にぶつかったときに、限界値を超える力が閉鎖エレメントに加えられるような場合のために、電動モータと、フラップに連結された伝動装置との間にカップリング、特に摩擦カップリングが設けられており、このカップリングは、所定の（解離限界値を超える）力が作用すると解離する。カップリングが解離すると、フラップの運動が電動モータの運動から切り離される。言い換えれば、フラップ伝動装置においてカップリングが解離すると、前記フラップと電動モータとの間の、直前までの摩擦結合（摩擦による束縛）が解除される。

電動式のフラップシステムにおいては、一般的に、フラップの最大開放位置は使用者によってプログラミングされる。最大開放位置を超えないようにするために、フラップシステムを制御する制御装置はフラップの位置を常に知っておく必要がある。これは、電動モータの絶対的なロータ位置を確認し、フラップ位置に割り当てることによって可能である。しかしながら、フラップの位置が直接的ではなく、電動モータのロータの位置を介してのみ間接的に確定されるフラップシステムにおいては、カップリングが解離されることによって、フラップのための位置情報は失われる。従って、フラップ位置を確定するための位置情報がどの時点から使用できなくなるかを確認するために、カップリング解除の時点を知る必要がある。

本発明の課題は、フラップシステムにおけるカップリングの解離を確認するための方法及び装置を提供することである。

発明の開示
この課題は、請求項１の特徴に記載した方法、及び請求項６に記載した装置によって解決される。

その他の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。

本発明の第１の観点によれば、フラップ駆動装置のカップリングの解離を確認するための方法が提供されている。カップリングが駆動モータを調節可能なフラップに連結することによって、フラップは駆動モータによって調節可能となっており、フラップに作用する力又はトルクが最大値を超えると、フラップと駆動モータとの連結が遮断されるようになっている。この方法は、次のステップつまり、
調節速度のデータ特に駆動モータの回転数を検出し、
調節速度の前記データによって、調節速度の勾配特に回転数変化勾配を算出し、
算出された勾配が予め定められた勾配限界値を上回っているか若しくは下回っているかを決定することによって、カップリングの解離を確認する、
ステップを有している。

本発明の考え方は、駆動モータの調節速度例えば電動モータの回転数を監視することだけによって、カップリングが解離され、それによってフラップへの力の伝達が中断されたことを認識する、という点にある。例えば手動操作によって又はフラップが障害物にぶつかることによって、フラップに力が加えられると、静止摩擦の克服後にカップリングは解離され、カップリングを介する力の伝達は中断されるか又は著しく減少される。カップリングの解離時に、一般的に駆動モータの調節速度、特に電動モータの回転数は変化する。何故ならば、負荷モーメントの著しく迅速な変化が生じるからである。これは大抵の場合、電動モータの回転数が制御されているかどうかに拘わらず生じる。調節速度の勾配が、勾配限界値を上回っていることが確認されると、カップリングの解離が行われる。この場合、例えば使用者によって規定された最大開放高さを作動させるためのフラップシステムの機能が作動停止される。

さらに、カップリングの解離が確認されると、駆動モータの制御はフラップの閉鎖方向でのみ許容されるようになっている。

カップリングの解離が実施されない場合、カップリングの位置は駆動モータのロータの位置を介して検出されるようになっている。

本発明の実施態様によれば、カップリングが移動する際に、カップリングの位置は最大開放位置に制限される。

特に、カップリングの解離が確認されると、フラップは閉鎖方向で終端位置まで移動せしめられ、該終端位置にフラップが達すると、フラップの位置が前記駆動モータのロータの位置に割り当てられる。

本発明の別の観点によれば、特に自動車におけるフラップ駆動装置のカップリングの解離を確認するための装置が設けられている。該装置は、
駆動モータとカップリングとを有しており、該カップリングが、前記駆動モータを調節可能なフラップに連結することによって前記フラップが前記駆動モータによって調節可能であり、前記カップリングは、前記フラップに作用する力又はトルクが最大値を超えると、前記駆動モータと前記フラップとの連結を遮断するように構成されており、
制御装置を有しており、該制御装置は、
調節速度のデータ、特に前記駆動モータの回転数を検出し、
調節速度の勾配、特に回転数変化勾配を、前記調節速度のデータによって算出し、
前記調節速度の所定の勾配が所定の勾配限界値を上回っているか若しくは下回っているかが決定されることによって、カップリングの解離を確認する、
ように構成されている。

本発明のさらに別の観点によれば、コンピュータプログラム製品が設けられており、該コンピュータプログラム製品がプログラムコードを有しており、該プログラムコードは、このプログラムコードがデータ処理ユニットにおいて実施されると、前記方法を実行するようになっている。

本発明の有利な実施例を以下に図面を用いて詳しく説明する。

フラップシステムの概略図である。 フラップに外力が作用することによって摩擦カップリングが解離される際の回転数変化を表す線図である。

実施例の説明
図１は、トランクリッド３によって閉鎖可能なトランクルーム２を有する自動車１の後部の概略図である。トランクリッド３は、電気式の駆動システム４によって開閉可能である。

駆動システム４は電動モータ５を有しており、該電動モータ５は伝動装置６に機械的に連結されている。図示の実施例では、電動モータ５の被駆動軸１１の回転運動は、伝動装置６内で、トランクリッド３に作用するロッド７の並進運動（平行移動運動）に変換される。この際に、伝動装置６のシリンダ内でスピンドル１０がスライドすることによって、ロッド７の全長が変化する。ロッド７若しくはスピンドル１０の並進運動によって、旋回可能に懸架されているトランクリッド３が開閉するようになっている。

さらに、電動モータ５と伝動装置６との間にカップリング８特に摩擦カップリングが配置されている。カップリング８は、従来のカップリングのように構成されていて、例えば力が加えられることによって互いに押し付けられる２つのカップリングプレート１２を備えており、それによって静止摩擦力でトルクを伝達するための結合が得られる。駆動軸若しくは被駆動軸を介して両カップリングプレート１２に作用するトルクの許容差を超えるとカップリングは解離し、両カップリングプレート１２は互いに相対的に滑動し、それによって駆動軸の回転数と被駆動軸の回転数とは異なることになる。ロッド７の運動方向で十分に大きい解離力が作用すると、つまりロッド７に力が作用すると、若しくは両カップリングプレート１２に十分に高い解離モーメントが作用すると、カップリング８は解離する。

選択的な実施例では、カップリングは、伝動装置６とロッド７との間に設けられていてもよい。この場合、カップリングは例えば２つのプレートが互いに押し付けられるプレートカップリングであり、従って、互いに押し付けられることによって作用する静止摩擦を超えると、両プレートは互いに移動し、それによってロッド７の長さが変化する。

駆動システム４は、制御装置１５によって、相応の供給ライン１６を介して電気的に制御される。制御装置１５は、操作エレメント（図示せず）に接続されており、該操作エレメントによって使用者は、トランクリッド３が開放されるべきか又は閉鎖されるべきかを表示することができる。さらに、制御装置１５は相応の信号ラインを介して電動モータ５の位置信号ＰＳを得る。この位置信号ＰＳは、電動モータ５のロータの絶対位置を示す。位置信号ＰＳは、電動モータ５に配置された位置センサ（図示せず）によって得られる。位置信号ＰＳは、トランクリッド３の実際位置を確認するために用いられる。これは、電動モータ５のロータの実際位置をトランクリッド３の位置に対応させることによって行われる。これを実施できるようにするために、電動モータ５のロータとトランクリッド３の位置とを予め明確に割り当てておく必要がある。

制御装置１５によって、トランクリッド３は開放時に、使用者によって予め規定された所定の最大位置だけ開放するように制御される。それによって、トランクリッド３が障害物例えば車庫の天井にぶつかる危険は避けられる。電気的に駆動される開放過程において、電動モータは、相応に最大位置において停止される。

カップリング８が解離していて、カップリング８が、電動モータ５のロータ（該ロータの絶対位置は検知される）とトランクリッド３との間に配置されている場合、トランクリッド３の位置に関する情報は失われる。従って、開放過程を最大位置に制限するための前記機能は、もはや実行されない。何故ならば、カップリング８が解離されたことが確認されると直ちに、位置情報ＰＳはもはや、トランクリッド３の位置に割り当てられなくなるからである。

トランクリッド３を新たに校正するために、トランクリッド３は所定の位置へ移動せしめられるか若しくは完全に閉鎖される。所定の位置は検出可能でなければならない。つまりトランクリッド３の完全に閉じた状態は、例えばトランクリッド３が終端ストッパによって停止される際に電動モータ５に供給される電流が上昇することによって検出可能でなければならない。さらに、終端ストッパは、相応のセンサによって制御装置１５に信号で知らされるようになっていてもよい。

新たな校正は、快適さの理由により、あまりしばしば実施されるべきものではない。カップリングが解離されたことを検出することが行われ、校正は有利にはカップリングが解離されている状態においてのみ行われる。このために、電動モータ５の回転数は、例えば位置信号ＰＳの評価によって監視され、回転数信号の変化によってカップリング８が解離されたことが推論される。回転数に関するデータは、位置変化を所定の時間窓にわたって測定することによって、検出された位置情報から導き出される。回転数のデータを時間的に導き出すことによって、回転数変化が検出される。

システム全体の慣性に基づいて、つまり電動モータ５及び伝動装置６の慣性モーメントを含むトランクリッド３の質量、並びにロッド７の慣性に基づいて、トランクリッド３の電動モータ駆動時に回転数変化が生じる。しかしながらこの回転数変化は、所定の回転数変化勾配値（Drehzahlgradientenwert）を超えることはない。トランクリッド３が障害物にぶつかる際に、若しくはトランクリッド３を手動で操作する際の力を超える力がトランクリッドに作用するなど、一般的に強い力が作用することによって、静止摩擦が克服されてカップリング８は解離される。トランクリッド３を手動調節できるようにするために、カップリング８が解離される際の解離限界値は、トランクリッド３の手動操作によってカップリング８が自動的に解離されない程度に高く設定されている。例えばトランクリッド３が障害物にぶつかる際に、より強い力が作用すると、安全のためにカップリング８は解離される。

カップリングが解離することによって、電動モータ５の回転数は迅速に変化することになる。電動モータ５の調節運動方向にトランクリッド３に対して力が作用すると、まず電動モータ５はトランクリッド３に力が作用することによって、より高速になり、カップリング８が解離されると、トランクリッド３の運動と電動モータ５の回転運動との連動が著しく低下し、伝動装置によって作用するトルクは低下し、それによって回転数は突然低下する。すると、回転数変化勾配値は、所定の回転数変化勾配限界値を超え、カップリング８は解離されたと推測することができる。

また、トランクリッド３に、電動モータ５の駆動運動に抗する力が作用すると、電動モータ５はまず、カップリング８が解離されるまで、より低速で回転する。カップリング８が解離されると、回転数は突然上昇し、次いで、回転数変化勾配値が回転数変化勾配限界値を超える。

図２は、電動モータ５の回転数が調整によって制御されている時の、このような形式のカップリング８の解離前後の回転数変化を示す。カップリング８が解離された後の回転数変化勾配の高い値に基づいて、調整は強い干渉を受け、調整の変動が発生する。これは図２に示されている。

さらに、使用者によって規定された最大位置つまりトランクリッド３の開放位置を超えないようにするために、カップリング８の解離が確認されると、トラックリッド３は駆動システム４によって閉鎖位置の方向でのみ移動可能となっている。これによって、トランクリッド３の損傷は避けられる。

前記方法は基本的に、開口部を開閉するために、フラップ若しくはリッドが開口部の前に走行可能であるすべての電気駆動式の開口機構に用いることができる。

１ 自動車、 ２ トランクルーム、 ３ トランクリッド、 ４ 電気式の駆動システム、 ５ 電動モータ、 ６ 伝動装置、 ７ ロッド、 ８ 摩擦カップリング、 ９ 制御器、 １０ スピンドル、 １１ 被駆動軸、 １２ カップリングプレート、 １５ 制御装置、 ＰＳ 位置信号

Claims (7)

1. フラップ駆動装置におけるカップリング（８）の解離を確認するための方法であって、
   前記カップリング（８）が駆動モータ（５）を調節可能なフラップ（３）に連結することによってフラップ（３）を駆動モータ（５）によって調節可能とし、前記フラップ（３）に作用する力又はトルクが最大値を超えた時に、駆動モータ（５）とフラップ（３）との連結を遮断する方法において、次のステップつまり、
   調節速度のデータとして駆動モータ（５）の回転数を検出し、
   調節速度の前記データによって、調節速度の勾配である回転数変化勾配を算出し、
   算出された勾配が予め定められた勾配限界値を上まわっているか若しくは下回っているかを決定することによって、カップリング（８）の解離を確認する、
   ステップを有していることを特徴とする、フラップ駆動装置におけるカップリングの解離を確認するための方法。
2. カップリング（８）の解離が確認されると、駆動モータ（５）の制御がフラップ（３）の閉鎖方向でのみ可能となるようにする、請求項１記載の方法。
3. カップリング（８）の解離が実施されない場合、フラップ（３）の位置が駆動モータ（５）のロータの位置を介して検出されるようにする、請求項１又は２記載の方法。
4. フラップ（３）が移動する際に、フラップ（３）の位置が最大開放位置に制限されるようにする、請求項３記載の方法。
5. カップリング（８）の解離が確認されると、フラップ（３）は閉鎖方向で終端位置まで移動せしめられ、該終端位置にフラップ（３）が達すると、フラップ（３）の位置が前記駆動モータ（５）のロータのロータ位置に割り当てられる、請求項４記載の方法。
6. 自動車におけるフラップ駆動装置のカップリング（８）の解離を確認するための装置であって、駆動モータ（５）とカップリング（８）とを有しており、該カップリング（８）が前記駆動モータ（５）を調節可能なフラップ（３）に連結することによって前記フラップ（３）が前記駆動モータ（５）によって調節可能であり、前記カップリング（８）は、前記フラップ（３）に作用する力又はトルクが最大値を超えると、前記駆動モータ（５）と前記フラップ（３）との連結を遮断するように構成されている形式のものにおいて、
   制御装置（１５）を有しており、該制御装置（１５）は、
   調節速度のデータとして前記駆動モータ（５）の回転数を検出し、
   調節速度の勾配である回転数変化勾配を、前記調節速度のデータによって算出し、
   前記調節速度の所定の勾配が所定の勾配限界値を上回っている若しくは下回っているかが決定されることによって、カップリング（８）の解離を確認する、
   ように構成されていることを特徴とする、フラップ駆動装置におけるカップリングの解離を確認するための装置。
7. コンピュータプログラム製品であって、プログラムコードを有しており、該プログラムコードは、このプログラムコードがデータ処理ユニットにおいて実施されると、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法を実行することを特徴とする、コンピュータプログラム製品。

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