DE102008030247A1

DE102008030247A1 - Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102008030247A1
Application number: DE102008030247A
Authority: DE
Inventors: Marian Bochen; Rolf Mintgen
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: US8237317B2; US20090320627A1; DE102008030247B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung, insbesondere für eine Klappe eines Fahrzeugs, mit einem mit einem feststehenden Bauteil oder einem bewegbaren Bauteil verbindbaren ersten Befestigungselement und mit einem an dem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende axial relativ dazu bewegbaren Gehäuserohr 1, das an seinem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende ein mit dem bewegbaren Bauteil oder dem feststehenden Bauteil befestigbares zweites Befestigungselement aufweist. Mit einem eine Gewindespindel 6 und eine auf der Gewindespindel 6 angeordnete Spindelmutter 7 aufweisenden Spindeltrieb, durch den das erste Befestigungselement und das Gehäuserohr 1 zwischen einer Ausfahrposition und einer Einfahrposition axial relativ zueinander bewegbar antreibbar sind, wobei der Spindeltrieb von einem in dem Gehäuserohr 1 angeordneten, von einer eine Leistungsendstufe 29 aufweisenden Steuerung ansteuerbaren elektrischen Antrieb drehbar antreibbar ist. Die Spannungsversorgung des elektromotorischen Antriebs erfolgt über die gegenüber elektrischen und/oder magnetischen Feldern abgeschirmte, in dem Gehäuserohr 1 angeordnete Leistungsendstufe 29.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung, insbesondere für eine Klappe eines Fahrzeugs, mit einem mit einem feststehenden Bauteil oder einem bewegbaren Bauteil verbindbaren ersten Befestigungselement und mit einem an dem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende axial relativ dazu bewegbaren Gehäuserohr, das an seinem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende ein mit dem bewegbaren Bauteil oder dem feststehenden Bauteil befestigbares zweites Befestigungselement aufweist, mit einem eine Gewindespindel und eine auf der Gewindespindel angeordneten Spindelmutter aufweisenden Spindeltrieb, durch den das erste Befestigungselement und das Gehäuserohr zwischen einer Ausfahrposition und einer Einfahrposition axial relativ zueinander bewegbar antreibbar sind, wobei der Spindeltrieb von einem in dem Gehäuserohr angeordneten, von einer eine Leistungsendstufe aufweisenden Steuerung ansteuerbaren elektromotorischen Antrieb drehbar antreibbar ist.
Bei einer derartigen Antriebseinrichtung ist es bekannt die Steuerung an einer von der Antriebseinrichtung entfernten Stelle anzuordnen und über eine Zuleitung mit der Antriebseinrichtung zu verbinden.
Insbesondere im Anfangsbereich des Ausfahrhubes werden hohe Stellkräfte benötigt, die zu hohen Strömen in der Zuleitung führen. Diese erzeugen eine erhebliche EMV-Belastung, was insbesondere bei der Anwendung der Antriebseinrichtung in einem Kraftfahrzeug zu Störungen der weiteren darin vorhandenen elektrischen und elektronischen Geräte führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die derartige EMV-Belastungen insbesondere im Anfangsbereich des Ausfahrhubes der Antriebseinrichtung vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spannungsversorgung des elektromotorischen Antriebs über die gegenüber elektrischen und/oder magnetischen Feldern abgeschirmte, in dem Gehäuserohr angeordnete Leistungsendstufe erfolgt.
Da nunmehr die Leistungsendstufe sowohl nahe an dem elektromotorischen Antrieb als auch gut abgeschirmt angeordnet ist, werden von der Antriebseinrichtung ausgehende EMV-Belastungen zumindest weitgehend vermieden und der Zuleitungswiderstand zum elektrischen Antrieb gering gehalten.
Aufwendige Abschirmungen der Zuleitungen sind nicht erforderlich.
Darüber hinaus kann die Spannungsversorgung über einen im Gehäuserohr angeordneten elektrischen Energiespeicher und/oder über einen elektrischen Spannungsverstärker (Booster) erfolgen.
Dies führt dazu, dass der Energiespeicher im Anfangsbereich des Ausfahrhubes zugeschaltet wird und kurzzeitig eine hohe Leistung zur Verfügung stellt.
Durch den elektrischen Spannungsverstärker wird ebenfalls dem Elektromotor eine Spannung über der Bordspannung zur Verfügung gestellt, welche für ein höheres Anzugsmoment des nachgeschalteten elektromotorischen Antriebs sorgt.
Damit kann auch die Baugröße der Antriebseinrichtung durch Verwendung eines elektromotorischen Antriebs geringerer Leistung und Baugröße gering gehalten werden, wobei aber der elektromotorische Antrieb ohne Schaden kurzfristig über seine Nennleistung hinaus belastbar ist.
Gleichzeitig werden beim Anlauf des Ausfahrhubes entstehende Blockströme kompensiert und führen zu keiner wesentlichen Belastung des Bordnetzes des Fahrzeuges.
Weiterhin kommt es auch zu einer Kompensation der Spannungsverluste in den Zuleitungen.
Keine besonderen Abschirmungselemente sind erforderlich, wenn das Gehäuse aus einem Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere einem weichmagnetischen Werkstoff ausgebildet ist.
Zu einem kompakten Aufbau und somit einer geringen Baugröße der Antriebseinrichtung führt es, wenn die Leistungsendstufe und/oder der elektrische Spannungsverstärker und/oder der elektrische Energiespeicher in Reihe zu dem elektromotorischen Antrieb angeordnet sind.
Die Leistungsendstufe ist vorzugsweise eine Pulsweitenmodulations-Leistungsendstufe, so dass ein analoger elektromotorischer Antrieb auch durch digitale Impulse ansteuerbar ist.
Die Leistungsendstufe kann auch ein Wechselrichter sein, durch den ein bürstenloser Motor antreibbar ist.
Der elektrische Energiespeicher kann eine Batterie oder auch ein Kondensator sein.
Ist der elektrische Energiespeicher ein Doppelschichtkondensator (Super-Cap), so werden besonders hohe Kapazitäten für den Anfangsbereich des Ausfahrhubes zusätzlich zur Verfügung gestellt.
Zum Erreichen einer kurzzeitig erhöhten Leistung des elektromotorischen Antriebs kann der elektromotorische Spannungsverstärker ein DC-DC-Wandler, eine Diodenkaskade oder ein Transformator sein.
Die Diodenkaskade hat dabei den Vorteil, dass sie nur geringe Schaltverluste erzeugt und auf geringem Bauraum impletiert werden kann.
Bauraumsparend ist es weiterhin, wenn durch eine Drehzahl- und/oder Drehrichtungssensorik die Drehzahl und/oder die Drehrichtung der Ausgangswelle des elektromotorischen Antriebs erfassbar und ein entsprechendes Signal der Leistungsendstufe zuführbar ist.
Zur Reduzierung der Drehzahl und Erhöhung des Drehmoments kann der Spindeltrieb über ein Getriebe von dem elektromotorischen Drehantrieb drehbar antreibbar sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 einen Querschnitt einer Antriebseinrichtung
2 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts der Antriebseinrichtung nach 1
3 ein Blockschaltbild eines Antriebs der Antriebseinrichtung nach 1.
Die dargestellte Antriebseinrichtung besitzt ein Gehäuserohr 1, an dem ein Überrohr 2 teleskopisch verschiebbar geführt ist.
An dem dem Gehäuserohr 1 entgegengesetzten Ende des Überrohres 2 ist eine erste Kugelpfanne 3 und an dem dem Überrohr 2 entgegengesetzten Ende des Gehäuserohres 1 eine zweite Kugelpfanne 4 angeordnet, mittels derer die Antriebseinrichtung an einem feststehenden Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs und einem als Klappe ausgebildeten bewegbaren Bauteil des Kraftfahrzeugs gelenkig verbindbar ist.
In dem dem Überrohr 2 zugewandten Endbereich des Gehäuserohres ist ein Lager 5 fest eingesetzt, an dem ein Ende einer koaxial in das Überrohr 2 ragenden Gewindespindel 6 drehbar gelagert ist.
Auf der Gewindespindel 6 ist eine Spindelmutter 7 gegenüber dem Gehäuserohr 1 drehfest angeordnet.
Die Spindelmutter 7 ist mit einem Ende eines die Gewindespindel 6 koaxial umschließenden Spindelrohrs 8 verbunden, an dessen anderem Ende die erste Kugelpfanne 3 fest angeordnet ist.
Die Spindelmutter 7 ist in einem das Spindelrohr 8 umschließenden Führungsrohr 9 axial verschiebbar geführt, das mit dem Gehäuserohr 1 fest verbunden ist.
In dem Ringspalt zischen dem Führungsrohr 9 und dem dieses mit radialem Abstand umschließenden Überrohr 2 ist eine Schraubendruckfeder 10 angeordnet, die mit ihrem einen Ende an dem Überrohr 2 im Bereich der ersten Kugelpfanne 3 und mit ihrem anderen Ende an dem Gehäuserohr 1 axial abgestützt ist.
Die Gewindespindel 6 trägt an ihrem der ersten Kugelpfanne 3 zugewandten Ende eine Führungshülse 11, mit deren zylindrischer Mantelfläche die Gewindespindel 6 in dem Spindelrohr 8 axial verschiebbar geführt ist.
Das Führungsrohr 9 besitzt Axialschlitze 12, die sich weitgehend über dessen Länge erstrecken.
Entsprechend der Axialschlitze 12 sind an der Spindelmutter 7 radial hervorstehende Abstützzapfen 13 angeordnet, die in die Axialschlitze 12 radial hineinragen und für eine Verdrehsicherung der Spindelmutter 7 gegenüber dem Führungsrohr 9 sorgen.
Über das Lager 5 ist die Gewindespindel 6 axial abgestützt.
Eine Abtriebswelle 14 eines Getriebes 15 ist koaxial drehfest mit der Gewindespindel 6 verbunden, wobei das Getriebe 15 über eine weitere Abtriebswelle 17 eines Elektromotors 16 drehbar antreibbar ist.
Die weitere Abtriebswelle 17 ragt auch auf der dem Getriebe 15 abgewandten Seite aus dem Elektromotor 16 heraus und trägt auf ihrem freien Ende einen Dauermagnet 18, der axial einer Hallelemente 19 aufweisenden, feststehend angeordneten Sensorplatine 20 einer Drehzahl- und Drehrichtungssensorik gegenüberliegt.
Auf der der zweiten Kugelpfanne 4 zugewandten Seite des Elektromotors 16 sind nach der Drehzahl- und Drehrichtungssensorik koaxial zum Elektromotor 16 eine Steuerung 21 mit einer Pulsweitenmodulations-Leistungsendstufe oder einer Wechselrichter-Leistungsendstufe, ein elektrischer Spannungsverstärker 22 und ein elektrischer Energiespeicher 23 in dem aus einem weichmagnetischen Werkstoff bestehenden Gehäuserohr 1 angeordnet.
Der die zweite Kugelpfanne 4 tragende Verschlussdeckel 24 des Gehäuserohres 1 besteht ebenfalls aus einem weichmagnetischen Werkstoff, so dass die im Gehäuserohr 1 befindlichen Komponenten nach außen gegen elektrische und magnetische Felder abgeschirmt sind.
Durch eine Öffnung 25 des Verschlussdeckels 24 ist eine Zuführleitung 26 geführt, über die der Energiespeicher 23, der Spannungsverstärker 22, die Steuerung 21 und der Elektromotor 16 mit einer Stromquelle, insbesondere einer Autobatterie verbindbar sind.
Das in 3 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine Motorsteuerungseinheit 27 (ECU), der von einer nicht dargestellten Batterie eine Gleichspannung von 12 V zugeführt wird.
Weiterhin werden der Motorsteuerungseinheit 27 Signale einer Drehzahl- und Drehrichtungssensorik 28 zugeführt.
Von der Motorsteuerungseinheit 27 werden einer Pulsweitenmodulations-Leistungsendstufe 29 Ansteuersignale zugeführt, die entsprechend einen Elektromotor 16 ansteuert.
Zur Beaufschlagung des Elektromotors 16 mit einer höheren Spannung als der Bordspannung von 12 V wird in einem als DC-DC-Wandler 30 ausgebildeten Spannungsverstärker die von einer Batterie zur Verfügung gestellte Gleichspannung von 12 V beispielsweise auf 24 V erhöht und entweder direkt oder über einen Energiespeicher 23 sowie die Pulsweitenmodulations-Leistungsendstufe 29 dem Elektromotor 16 zugeführt.

1: Gehäuserohr
2: Überrohr
3: erste Kugelpfanne
4: zweite Kugelpfanne
5: Lager
6: Gewindespindel
7: Spindelmutter
8: Spindelrohr
9: Führungsrohr
10: Schraubendruckfeder
11: Führungshülse
12: Axialschlitze
13: Abstützzapfen
14: Abtriebswelle
15: Getriebe
16: Elektromotor
17: weitere Abtriebswelle
18: Dauermagnet
19: Hallelement
20: Sensorplatine
21: Steuerung
22: Spannungsverstärker
23: Energiespeicher
24: Verschlussdeckel
25: Öffnung
26: Zuführleitung
27: Motorsteuerungseinheit
28: Drehzahl- und Drehrichtungssensor
29: Pulsweitenmodulations-Leistungsendstufe
30: DC-DC-Wandler

Claims

Antriebseinrichtung, insbesondere für eine Klappe eines Fahrzeugs, mit einem mit einem feststehenden Bauteil oder einem bewegbaren Bauteil verbindbaren ersten Befestigungselement und mit einem an dem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende axial relativ dazu bewegbaren Gehäuserohr, das an seinem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende ein mit dem bewegbaren Bauteil oder dem feststehenden Bauteil befestigbares zweites Befestigungselement aufweist, mit einem eine Gewindespindel und eine auf der Gewindespindel angeordneten Spindelmutter aufweisenden Spindeltrieb, durch den das erste Befestigungselement und das Gehäuserohr zwischen einer Ausfahrposition und einer Einfahrposition axial relativ zueinander bewegbar antreibbar sind, wobei der Spindeltrieb von einem in dem Gehäuserohr angeordneten, von einer eine Leistungsendstufe aufweisenden Steuerung ansteuerbaren elektromotorischen Antrieb drehbar antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung des elektromotorischen Antriebs (16) über die gegenüber elektrischen und/oder magnetischen Feldern abgeschirmte, in dem Gehäuserohr (1) angeordnete Leistungsendstufe (29) erfolgt.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung über einen im Gehäuserohr (1) angeordneten elektrischen Energiespeicher (31) und/oder über einen elektrischen Spannungsverstärker (Booster) erfolgt.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuserohr (1) aus einem Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit ausgebildet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuserohr (1) aus einem weichmagnetischen Werkstoff besteht.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsendstufe (29) und/oder der elektrische Spannungsverstärker und/oder der elektrische Energiespeicher (31) in Reihe zu dem elektromotorischen Antrieb angeordnet sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsendstufe (29) eine Pulsweitenmodulations-Leistungsendstufe (29) ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsendstufe ein Wechselrichter ist, durch den ein bürstenloser Motor antreibbar ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher eine Batterie ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher ein Kondensator ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher ein Doppelschichtkondensator (Super-Cap) ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Spannungsverstärker ein DC-DC-Wandler (30) ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Spannungsverstärker eine Diodenkaskade ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Spannungsverstärker ein Transformator ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Drehzahl- und/oder Drehrichtungssensorik (28) die Drehzahl und/oder die Drehrichtung der Ausgangswelle (14) des elektromotorischen Antriebs erfassbar und ein entsprechendes Signal der Leistungsendstufe (29) zuführbar ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb über ein Getriebe (15) von dem elektromotorischen Drehantrieb drehbar antreibbar ist.