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WO2004029392A1 - Stellantrieb für bewegbare kraftfahrzeug-aggregate - Google Patents

Stellantrieb für bewegbare kraftfahrzeug-aggregate Download PDF

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Publication number
WO2004029392A1
WO2004029392A1 PCT/EP2003/010486 EP0310486W WO2004029392A1 WO 2004029392 A1 WO2004029392 A1 WO 2004029392A1 EP 0310486 W EP0310486 W EP 0310486W WO 2004029392 A1 WO2004029392 A1 WO 2004029392A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electric motor
actuator according
actuator
electrical power
blocking position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2003/010486
Other languages
English (en)
French (fr)
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kiekert AG filed Critical Kiekert AG
Priority to EP03750588A priority Critical patent/EP1556568B1/de
Priority to AU2003270231A priority patent/AU2003270231A1/en
Priority to DE50303992T priority patent/DE50303992D1/de
Publication of WO2004029392A1 publication Critical patent/WO2004029392A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 actuating element and a remindstelleinrichtu g for the actuating element and / or the electric motor and / or a coupling unit between the actuating element and the 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 o 147 549 A2 is an electric central locking device for motor vehicles. At least one electrical position indicator ensures that the actuator is switched off.
  • a flap hinge arrangement from the DB 19945 755 AI, in which, with the help of the electric motor, a coupling element is brought into a releasable positive or non-positive connection when energized. After the electric motor is switched off, the reset device in the form of a reset spring ensures that the disengaged state is restored.
  • DE 197 10 834 A1 discloses a device and a method for actuating a locking element.
  • the locking element is led out of a housing and can be activated by control signals from an electric motor.
  • One with the locking element cooperating position sensor is arranged in the housing such that the position sensor can generate an electrical position signal corresponding to a current position of the locking element in the housing.
  • a control device for controlling operating states of the electric motor in response to the position signal is also provided.
  • 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 current supply to the drive and thus its torque and / or speed is reduced along a ramp.
  • the prior art cannot satisfy all points.
  • the application of electrical power to the electric motor is maintained as long as this state must be set. This leads to increased power consumption and excessive heating, which in the worst case corresponds to damage to the electric motor, but in almost all cases at least to a reduction in its service life.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention is based on the technical problem of further developing an actuator of the configuration described in the introduction in such a way that damage to the electric motor can be reliably avoided with reduced energy consumption.
  • a generic actuator is characterized in accordance with the invention in that after an adjustable delay time - after taking the blocking position - the electrical power supplying the electric motor is reduced to a value just ensuring the blocking position of the adjusting element.
  • the control element may act directly on the motor vehicle unit to be moved, i. H.
  • the actuating element may be integrated in a motor vehicle door lock and for example to provide central locking, as is the case in EP 0 147
  • control element can also work on the optional clutch unit interposed between the control element and the motor vehicle unit.
  • the electric motor then ensures that when the current is supplied, a coupling element establishes a positive and / or non-positive connection between the actuating element and the motor vehicle unit when the actuating element reaches the stop.
  • the stop can also be formed by a mating coupling element.
  • the reset device may be assigned to the clutch unit and ensures that the at least one movable clutch element is returned to the disengaged state after the electric motor has been switched off, as is basically done in the context of DE 199 45 755 AI.
  • the blocking position of the adjusting element is determined and maintained by means of a position sensor in and / or on the adjusting element.
  • 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 control element.
  • the speed sensor can be used, for example, to determine whether and in which direction of rotation the electric motor is moving.
  • a power consumption device may also function as a position sensor, which determines and evaluates the electrical power supplied to the electric motor over time. In particular, conclusions can be drawn from this regarding the blocking position, which corresponds to an increased power consumption.
  • a control unit In order to register and process the individual detected values, a control unit is generally provided which controls the electrical power acting on the electric motor as a function of input signals from the aforementioned position sensor. This occurs in particular after the delay time has elapsed, 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, it has been shown to be favorable to represent an almost exponential drop in performance over time.
  • the invention further proposes that the control unit forms a closed control loop together with the position sensor.
  • the values recorded by the position sensor are registered as a reference variable by the control unit and converted into electrical power as a control variable for the electric motor.
  • the regulation of the electrical power is now approximated to a holding value in the blocking position by continuously (exponentially) reducing the electrical power supplied to the electric motor until the position sensor registers a backward movement of the electric motor as a result of the unchanged reset device.
  • the electrical power is increased again until the actuating element again moves up to the stop against the force of the resetting device.
  • the electrical power is then reduced again until the hold value, which has been appoximized in this way, is reached after an adjustable period of cycles.
  • the delay time between reaching the blocking position and the reduction in the electrical power supplied to the electric motor is measured at values of less than 1 second. Because this period of time is sufficient to eliminate any elasticity to overcome in the entire drive chain and to achieve a defined position of the actuator.
  • the delay time may take values between 0.2 to 0.8 seconds, is preferably approximately 0.5 seconds.
  • the reset device is usually a return spring, although of course other media, such as. B. an air and / or hydraulic spring can be used.
  • an actuator for movable motor vehicle units is made available, in which the electrical power is successively reduced after reaching an blocking position of the adjusting element after an adjustable delay time (which can also be zero), significantly.
  • the blocking position is kept unchanged. This reduces the heating of the electric motor and at the same time prevents damage.
  • the service life increases and downtimes can be reduced to practically zero.
  • the essence of the invention is based on the knowledge that in order to achieve the blocking position of the actuating element and / or the motor vehicle unit connected to it, a multiple of the electrical power is required which is sufficient to hold the actuating element in this functional position following it .
  • the reasons for this include sliding friction forces to be overcome during the actuating movement, which no longer occur in the blocking position.
  • the reset device for example, a return spring to compress than to maintain this compressed state.
  • elasticities to be overcome in the blocking position during the actuating movement likewise only contribute to a reduced extent to the power consumption.
  • the electric motor is able to hold the actuating element in the sketched position with a much lower electrical output than it had to be applied beforehand for the actuating movement.
  • the actuating element actuates the coupling unit between the actuating element and the motor vehicle unit.
  • reduced electrical powers are required in order to keep the movable coupling element in the engaged position than is necessary for closing the coupling unit.
  • the adjustable delay time after reaching the blocking position ensures that the described power reduction for loading the electric motor is initiated after a short period of time.
  • this reduction in power is carried out by the control unit in a closed control loop and leads to an approximate holding value for the electrical power. This corresponds to a value for the electrical power that just ensures the blocking position of the control element. In this respect, an optimal value for the power application of the electric motor is achieved. This is where the main advantages can be seen.
  • the invention is explained in more detail below on the basis of a drawing illustrating only one exemplary embodiment. Show it:
  • Fig. 1 shows schematically the individual parts of the actuator according to the invention
  • FIG. 2 shows a power / time diagram in conventional operation (FIG. 2a) and the modification of the power consumption achieved by the invention (cf.
  • an actuator for movable motor vehicle units 1 is shown in the figures.
  • this may be a motor vehicle door lock 1, which is moved into the “unlocked” and “locked” positions by the actuator, in a similar manner to that described in US Pat. No. 4,358,718 is.
  • a tailgate or a tailgate hinge arrangement can also be acted upon with the aid of the actuator shown, as is the subject of DE 199 45 755 AI or also DE 199 60 373.
  • the actuator carries out linear adjusting movements in the direction of the double arrow, to be precise acted upon by an electric motor 2, against the force of a resetting device 3.
  • the reversing electric motor 2 drives an output shaft 4 with an output gear 5, which meshes with a spring gear 6, which in its
  • a return spring 3 or coil spring 3 Inside the reset device 3 carries in the form of a return spring 3 or coil spring 3. Rotations of the The electric motor 2 causes a threaded spindle rod 7 connected to the spring gear 6 to also be rotated, as a result of which a spindle nut 8 or an adjusting element 8 located on the spindle rod 7 performs the desired adjusting movements. If the spindle nut 8 is extended, this results in the coil spring 3 being compressed and building up restoring forces which move the spindle nut 8 (and the electric motor 2) back into their starting position after the action by the electric motor 2 has ceased.
  • the electric motor 2 now ensures that the spindle nut 8 or the actuating element 8 moves against a stop 9, namely within a period of time i or the actuating time.
  • the electric motor 2 is supplied with a constantly high electrical power after this blocking position has been reached, so that the corresponding position of the motor vehicle door lock 1 is maintained perfectly.
  • a position sensor 10 is integrated in 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 from the time profile of the electrical power P consumed by the electric motor 2
  • a coupling unit 12 between the actuating element 8 and the motor vehicle unit 1 which has a coupling element 12a connected to the actuating element 8 and movable with it, and a counter-coupling element 12b.
  • the counter-coupling element 12b which is stationary with respect to the coupling element 12a, functions like the stop 9 and ensures the connection of the actuating element 8 to the Motor vehicle unit 1 with the clutch unit 12 closed. Then mechanical movements from the electric motor 2 or another drive unit can be transmitted to the motor vehicle unit 1 via this connecting line 8, 12.
  • the control unit 11 now specifies the electrical power P supplied to the electric motor 2, specifically in the context of the invention in accordance with the time profile according to FIG. 2b. It can be seen that, depending on input signals from the position sensor 11, the electrical power P acting on the electric motor 2 is reduced after the delay time T 2 has elapsed, and successively along an exponential curve. This continues until a holding value P 2 of the electrical power is reached, specifically after a further period T 3 .
  • control unit 11 forms a closed control circuit together with the position sensor 10, the values recorded by the position sensor 10 being recorded as a reference variable by the control unit 11 and converted into the respective electrical power P as a control variable for the electric motor 2.
  • the regulation of the electrical power P is approximated to the aforementioned holding value P 2 , namely following an approximation method.
  • This approximation method may be Newton's approximation method, in which the exponential course is simulated by individual secants placed against one another (cf. also Dubbel "Taschenbuch für Maschinenbau, 18th edition 1995, pages A 106, A 107 ).
  • the delay time T 2 which starts from the beginning of the blockage, that is to say with the second increase in power consumption P for the electric motor 2, is usually measured below 1 second and is approximately 0.5 seconds in the exemplary embodiment. That is, it applies , T 2 «0.5 seconds. Until the hold value P 2 is reached, usually only about half a second passes. 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-wide modulated energization.
  • the electrical power P available in each case can be determined simply by the product of the time duration of the respective current pulses times their current value.

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Stellantrieb für bewegbare Kraftfahrzeug-Aggregate (1) wie Heckklappen, Schiebetüren, Türverschlüsse (1) etc.. Dieser weist in seinem grundsätzlichen Aufbau einen Elektromotor (2), ein Stellelement (8) und eine Rückstelleinrichtung (3) auf. Der Elektromotor (2) fährt das Stellelement (8) gegen die Kraft der Rückstelleinrichtung (3) bis an einen Anschlag (9). Erfindungsgemäss wird 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.

Description

Stellantrieb für bewegbare Kraftfahrzeug-Aggregate
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb für bewegbare Kraftfahrzeug-Aggregate wie Heckklappen, Schiebetüren, Türverschlüsse etc., mit einem Elektromotor, einem Stellelement und einer Rückstelleinrichtu g für das Stellelement und/oder den Elektromotor und/oder eine Kupplungseinheit zwischen Stellelement und Kraft ahrzeug-Aggrega , wobei der Elektromotor das Stellelement gegen die Kraft der Rückstelleinrichtung gegen einen Anschlag in eine Blockadeposition fährt.
Bei einem gattungsgemäßen Stellantrieb entsprechend der EP o 147 549 A2 geht es um eine elektrische ZentralVerriegelungsvorrichtung für Kraf f hrzeuge. Dabei sorgt wenigstens ein elektrischer Positionsmelder für das Abschalten des Stellantriebes.
Darüber hinaus kennt man eine Klappenschaxnieranαrdnung durch die DB 19945 755 AI, 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 Rückstellein- richtung in Gestalt einer Rückstellfeder dafür, dass der ausgekuppelte Zustand wieder eingenommen wird.
Darüber hinaus sind durch die DE 197 10 834 AI eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen eines Sperrelemen- tes 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 Zentralverrie- gelungsanlage, bei welcher jedes Stellelement separat beaufschlagt werden kann.
Schließlich offenbart die EP 1 096 087 A2 einen Kraftfahr- zeug-Türversc luss, bei welchem der Antrieb zumindest in- nerhalb 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 wer- den.
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-Tür- verschluss 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 AI erfolgt.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Einnahme und Beibehaltung der Blockadeposition des Stellelementes mit- tels 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 Verzogerungszeit, 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 exponentieilen 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 (exponentieil) 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' sehe Näherungsverfahren Verwendung finden kann.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Verzögerungszeit zwischen dem Erreichen der Blockadeposition und der Reduk- tion 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 Verzöge- rungszeit (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 Verzδge- rungszeit 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 Regel- kreis 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 Leistungsbeauf- schlagung 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-Tür- verschluss 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 AI oder auch der DE 199 60 373 ist. Der Stellantrieb vollführt im Rahmen des Ausführungsbeispiels lineare Stellbewegungen in Richtung des Doppel- pfeils, 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 gewünsch- ten 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 i 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 Pi ansteigt. Dieser Wert der elektrischen Leistung P wird beibehalten, bis eine Abschaltung des Elektromotors 2 erfolgt. Da dieser Leistungswert Pi 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 Ti die den Elektromotor 2 versorgende elektrische Leistung P auf einen die Blockadeposition des Stellelemen- tes 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 über- wacht. 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 auf- genommenen 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-Aggre- gat 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 Hal- tewert 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 'sehe 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

Patentansprüche :
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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach einer einstellbaren Verzogerungszeit (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 gekenn- zeichnet, 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) aufge- nommenen 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 'sehen Näherungsverfahren, folgt.
8. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzogerungszeit (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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