CN102216550A - 用于以马达驱动方式调整在机动车中的闭合元件的驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于以马达驱动方式调整在机动车中的闭合元件(1)的驱动装置,其中,设置有至少一个带有驱动马达(3)的驱动器(2)和驱动控制器(5),其中,在借助于驱动马达(3)在关闭方向和打开方向上以马达驱动方式进行调整运行时可在关闭位置和打开位置之间驱动闭合元件(1),其中,驱动器(2)设计成不自锁,其中,驱动器(2)具有用于检测驱动运动的传感器、尤其为霍尔传感器。提议,驱动控制器(5)针对错误状态监测传感器信号并且在检测到错误状态时引入紧急制动运行和/或紧急保持运行,驱动装置包括两个分别带有用于确定相应驱动运动的传感器的驱动器(2),并且为了检测闭合元件(1)的由错误引起的关上,驱动控制器(5)使两个传感器的传感器信号彼此相关,尤其使其相互比较。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于以马达驱动方式(motorisch)调整在机动车中的闭合元件(Verschluβelement)的驱动装置,以及根据权利要求16的前序部分的在机动车中的闭合元件装置(Verschluβelementanordnung)。
背景技术
术语“闭合元件”当前应宽泛地理解。在此,该术语涉及后箱盖(Heckklappe),后盖(Heckdeckel),发动机舱盖(Motorhaube),侧门(Seitentür),滑动门(Schiebetür),天窗(Hubdach),滑动窗(Schiebefenster)等。
已知的驱动装置(文件DE 20 2005 007 155 U1)(本发明基于该驱动装置)与机动车的后箱盖相关联。驱动装置配备有两个主轴驱动器(Spindelantrieb),这两个主轴驱动器分别以紧凑的结构单元的形式而具有驱动马达、带有联结器(Kupplung)的中间传动器以及主轴-主轴螺母-传动器(Spindel-Spindelmutter-Getriebe)。在相应结构单元中设置有弹性装置,该弹性装置抵抗相关联的后箱盖的重力。
此外,已知的驱动装置具有驱动控制器,该驱动控制器用作操控两个驱动器、尤其为两个驱动马达。驱动器通常分别配备有用于检测(Erfassung)驱动运动的传感器。利用已知的驱动装置,可以马达驱动方式调整具有相当大尺寸和/或相当大重量的后箱盖。这开启了在设计这样的后箱盖时的新的自由度。然而,在驱动装置失效时所增加的风险基本上还与重量的增加有关。
在最不利的状况中,在驱动装置和后箱盖之间的以驱动技术的(antriebstechnisch)联结中断,这在此将导致后箱盖的突然关上(Zufallen)。整体而言,这涉及显著限制后箱盖装置的运行安全性。
发明内容
本发明基于如下问题,即,如此地设计并改进已知的驱动装置,即,使得提高运行安全性。
在带有权利要求1的前序部分的特征的驱动装置方面,上述问题通过权利要求1的特征部分的特征而实现。
重要的是,驱动控制器针对错误状态监测(überwachen)驱动器或者多个驱动器的传感器或者多个传感器的传感器信号,并且在检测到错误状态时引入紧急制动运行(Not-Bremsbetrieb)和/或紧急保持运行(Not-Haltebetrieb)。在此意识到,本身用作运动控制的传感器信号可用来检测与正常运行状态的偏差。
在根据权利要求2的优选的设计方案中,待监测的错误状态为闭合元件的由错误引起的关上。该错误状态在本文中为关注焦点。
特别地,错误状态的教导在于,驱动装置的两个驱动器中的一个与闭合元件脱离接合,这继而导致闭合元件的由错误引起的关上。根据提议,该错误状态通过如下方式而识别,即,两个传感器的传感器信号彼此相关。在最简单的情况中,在此进行两个传感器的传感器信号的比较。
在根据权利要求8的特别优选的设计方案中可识别,驱动器或者多个驱动器的驱动马达或者多个驱动马达可简单地如此地被操控,即,使得获得对紧急制动运行或者紧急保持运行而言必要的制动作用。
无论如何,有两种可行性,以用于产生驱动马达的所要求保护的制动作用。
根据权利要求10,所优选的可行性在于,优选以受脉冲作用的方式(gepulst)使驱动马达与短路线路(Kurzschluβschaltung)连结(beschalten)。由此产生制动作用,其归因于洛伦兹力。
根据权利要求12,用于产生驱动马达的制动作用的另一优选的可行性在于,给驱动马达施加优选受脉冲作用的反向电压(Gegenspannung)和/或施加优选受脉冲作用的反向电流(Gegenstrom)。由此,可获得比利用短路制动更强的制动作用。
根据依据权利要求16的另一教导(其同样满足独立的意义),同样要求保护这样的闭合元件装置,即,该闭合元件装置一方面具有闭合元件并且另一方面具有驱动装置。应很大程度上参照对于闭合元件和驱动装置的可行变型方案的阐述。
附图说明
本发明的其它的细节、特征、目的及优点在下文借助于优选实施例的图纸而进一步解释。在图纸中:
图1以侧视图显示了机动车的车尾,带有后箱盖和用于以马达驱动方式调整后箱盖的根据提议的驱动装置,
图2以截面图显示了根据图1的驱动装置的驱动器,
图3示意性显示了根据图1的驱动装置的驱动控制器的调节系统,以及
图4显示了根据图1的驱动装置的驱动控制器的功率输出级(Leistungsendstufe)。
具体实施方式
在图1中示出的驱动装置用作以马达驱动方式调整在机动车中的后箱盖1。然而,以有利的方式还可使用所有其它的在说明书的引言部分中所涉及的闭合元件。所有对于后箱盖的下文的实施方案相应地同样适用于所有其它的所涉及的闭合元件。
基本上,驱动装置可与单一驱动器2相关联。然而,在图1中示出的驱动装置与两个相同的驱动器2相关联,这两个驱动器2分别具有驱动马达3。驱动器2布置在后箱盖开口4的两个侧向区域中。在图1中仅示出两个驱动器2中的一个。图2以截面图显示了该驱动器。
下文的实施方案几乎完全仅涉及可在图1中看出的驱动器2。然而,该驱动器2同样适用于如有可能其它的可用的驱动器。
应指出,在一定的应用状况中单一的驱动马达3可与多个、优选两个驱动器2相关联。那么,在一定程度上,多个驱动器2共享一个驱动马达3。
此外,设置有驱动控制器5,该驱动控制器5与驱动器2或者多个驱动器2相关联。这进一步地在下文详细地解释。
在安装的状态中采取这样的布置,即,闭合元件1的重力在关闭方向中起作用。在此,驱动器2在此处设计成不自锁(selbsthemmend),以使得闭合元件1的重力基本上可引起闭合元件1的关闭运动。为了避免该状况,通常设置对成驱动器2和/或闭合元件1预加应力,如还将解释的那样。
驱动器2配备有用于检测驱动运动的未示出的传感器。传感器优选为霍尔传感器,该霍尔传感器与布置在驱动轴处的磁体共同起作用。
此时重要的是,驱动控制器5针对错误状态监测传感器信号并且在检测到错误状态时引入紧急制动运行和/或紧急保持运行。
首先在此设置,驱动控制器5针对闭合元件1的由错误引起的关上监测传感器信号。这样的由错误引起的关上可尤其以如下方式而引起,即,驱动装置的驱动部件破裂(brechen)。在此处可能涉及到的驱动部件继续在下文予以解释。
特别在驱动部件破裂时,突然发生关上运动(Zufallbewegung)。出于该背景而优选设置,为了检测闭合元件1的由错误引起的关上,驱动控制器5针对跳跃式的(sprunghaft)信号偏差(Signalabweichung)检验传感器信号。应澄清地指出,由此意味着相对于在正常运行中出现的信号变化曲线(Signalverlauf)的偏差。
在上文已经进一步说明,闭合元件1的由错误引起的关上可归因于,其中一个驱动器2与闭合元件1脱离接合。在所示出的实施例中,这例如为这样的状况,即,在后箱盖1打开的情况下进行加载期间,疏忽地将强烈的冲击施加到其中一个驱动器2上,通过该冲击而中断在驱动器2和后箱盖1和/或机动车车身之间的以驱动技术的联结。通常,由此由于后箱盖重量而引起后箱盖1的关上。
对于上文的状况,合乎事实的是,驱动装置5仅对这样的驱动器2引入紧急制动运行和/紧急保持运行,即,该驱动器2跟随(folgen)后箱盖1的由错误引起的关上运动。这种操控方式对这样的状况为特别有利的,即,紧急制动运行和/紧急保持运行基于驱动器2的反向通电(Gegenbestromen),如还将解释的那样。
在带有两个分别具有传感器的驱动器2的驱动装置中,检测闭合元件1的由错误引起的关上可以如下方式而实现,即,使得两个传感器的传感器信号彼此相关。由此意味着,两个传感器的传感器信号以任意方式而彼此相处理(miteinander verarbeiten),以使得从处理结果可识别错误状态的存在。
在最简单的状况中,两个传感器的传感器信号在正常运行中尽可能地彼此相同。这在带有相同的驱动器2的所示出的实施例的情况下同样为这种状况。尤其足够的是,两个传感器的传感器信号相互比较,其中,超出预定的信号偏差意味着出现错误状态。
例如,然而还可设置,为了检测闭合元件1的由错误引起的关上,驱动控制器5监测两个驱动器2的驱动速度或所经过的驱动路程的预定的极限差值的超出。可设想检测错误状态的其它的可行性。
优选地设置,驱动器2在打开方向中预加应力,更确切说预加应力抵抗后箱盖1的重力。这继续还将在下文进一步解释。在驱动器2的上文的“断开(Abreiβen)”的情况下,这样的预加应力通常导致,由预加应力而引起,驱动器2执行在打开方向中的跳跃式的驱动运动。出于该背景,优选设置,驱动控制器5针对尤其通过对驱动器2预加应力所引起的在打开方向中的跳跃式的驱动运动的错误状态监测传感器信号。
就此而论进一步优选设置,驱动装置5仅对这样的驱动器2而引入紧急制动运行和/或紧急保持运行,即,对于该驱动器2刚好没有检测到在打开方向中的跳跃式的驱动运动。
可设想的是用于实现紧急制动运行和/或紧急保持运行的不同的可行性。
例如可设想的是,驱动装置具有可操控的制动装置,并且为了引入紧急制动运行和/或紧急保持运行,驱动控制器5相应得操控制动装置。在制动装置的相应的设计方案中,必要的制动作用可以快速且可靠的方式而实现。
然而在特别优选的设计方案中设置,为了引入紧急制动运行和/或紧急保持运行,驱动控制器5如此地操控驱动马达3,即,使得在闭合元件1的调整方面,该驱动马达3以制动方式起作用。有利地在此为这样的事实,即,可忽略附加的结构措施,如提供制动装置。
后箱盖1的重力可具有相当大的量值,以使得优选设置有弹性装置6,无论如何,该弹性装置6在后箱盖1的调整区域上平衡后箱盖1的重力。由此,通常应实现,后箱盖1始终位于平衡状态附近。然而还可有利的是,以如下方式设置过平衡即,使得在打开方向中推压后箱盖1。在此且有利地,弹性装置6引起上文已经说明在打开方向中对驱动器2进行的预加应力。然而还可设想,独立于驱动器2而设置弹性装置。通常这涉及气体压力弹簧或类似者。
在弹簧破裂的状况中,后箱盖1的所不期望的关上的可能的错误状态与抵抗后箱盖1的重力的所有的弹性装置有关。
基本上可设想,为了引入紧急制动运行和/或紧急保持运行,以不受调节的方式而进行驱动马达3的制动。然而优选,以受调节的方式进行驱动马达3的制动。
驱动控制器5优选具有调节回路7以用于调节对后箱盖1的以马达驱动方式所进行的调整,其中,调节回路7在以马达驱动方式进行的调整运行中通常由于调节偏差(Regelabweichung)8而产生调节量9,并且其中,驱动马达3取决于调节量9以受调节驱动(geregelt antreibend)或受调节制动(geregelt bremsend)的方式而起作用。“受调节驱动”和“受调节制动”当前意味着,不仅接通和切断制动作用,而且如驱动马达3的以驱动技术的作用一样对制动作用进行“配量(dosieren)”。这样的配量的“制动”的优选的方案在下文予以解释。
上文的调节回路7示例性地在图3中示出。参考变量10(该参考变量10例如代表后箱盖1的理论速度)与由传感器11所测量的实际变量12相比较,并且转换成上文所说明的调节偏差8。传感器11优选为两个驱动器2中的一个的传感器。基于调节偏差8,在调节器13中并且在位于下游的促动器(Stellglied)14中产生对于驱动器2的、尤其对于驱动马达3的同样在上文说明的调节量9。
在驱动控制器5配备有调节回路7的情况下,可以特别简单的方式检测上文的错误状态。那么,这样的检测基于跳跃式的调节偏差的检测,其例如通过与驱动器2相关联的弹性装置6的机械破裂而引起。
图4显示了与驱动马达3相关联的功率输出级15,该功率输出级15具有作为电压源的PWM(脉宽调制(Puls-Weiten-Modulation))发电机16和位于PWM发电机16下游的开关单元(Schalteinheit)17。开关单元17首先用作驱动马达3与受脉冲作用的供给电压(gepulsten Versorgungsspannung)的双向连结(Beschaltung),这对在关闭方向中和在打开方向中对后箱盖1进行的双向调整为必要的。为此,开关单元17具有开关S1和S2,该开关S1和S2根据调整方向交替地开关。在其中一个调整方向中,开关S1的开关片(Schaltfahne)位于右侧位置,而开关S2的开关片位于左侧位置。相应地,在相反的调整方向中表现为相反的情况。
实现驱动马达3的上文的制动作用的特别简单的可行性同样显示在图4中。在此且优选,为了产生对于紧急制动运行和/或紧急保持运行的制动作用,驱动控制器5将驱动马达3与短路线路18相连结。这为这样的状况,即,两个在图4中显示的开关S1和S2的开关片处于右侧的位置中(图4)。
短路制动的在图4中示出的变型方案可以简单的方式而实现,然而没有使得“配量的”制动成为可能。这可基本上以如下方式而实现,即,为了产生制动作用,驱动控制器5将驱动马达3以受脉冲作用的方式与短路线路18相连结。这优选以脉宽调制而实现。
在图4中所示出的且一定程度上优选的设计方案中,短路线路18根据理想的电短路桥(Kurzschluβbrücke)的类型而设计。然而还可设想,根据电阻桥(Widerstandsbrücke)的类型设计短路线路18,其中,此外优选地,通过可借助于驱动控制器5而来调整电阻桥的电阻值,可借助于驱动控制器5来调整短路线路18的作用。
对于以线路技术(schaltungstechnisch)的方式一方面实现双向操控并且另一方面实现短路制动,可设想多种变型方案。开关单元17可例如设计成继电器(Relais)。然而还可行的是,优选在一体的构件中实现双向操控作为全桥(Vollbrücke),并且在单独的继电器中实现短路制动。
如上文所述,驱动马达通过短路引起的所解释的制动作用建立在洛伦兹原理(Lorentz-Prinzip)的基础之上。然而这表明,由此在持续对后箱盖1进行加载的情况下(例如通过重力)不可实现直到静止状态的制动。
因此,备选地或附加地优选设置,为了产生制动作用,驱动控制器5给驱动马达3施加反向电压和/或反向电流,该反向电压或者该反向电流抵抗相应的调整运动。这可简单地利用在图3中示出的功率输出级15而实现,因为驱动方向通过交替地连结开关S1和S2而可反向。为了在此还使得“配量的”制动成为可能,驱动控制器5给驱动马达3优选施加受脉冲作用的反向电压和/或受脉冲作用的反向电流以用于产生制动作用,其中,反向电压和/或反向电流此外优选根据脉宽信号的类型而受脉冲作用。然而,所配量的制动可还以简单的方式通过调整反向电压或者反向电流的水平而实现。在其中一个驱动器2的“断开”的错误状态中,优选仅在保持的处于驱动接合中的驱动器2中,利用反向电压或者利用反向电流实现制动。否则,断开的驱动器2执行在打开方向中的驱动运动,这同样涉及对于使用者的受伤风险。“单侧的”制动的这种基本方案此外在上文已经加以说明。
根据闭合元件1的设计方案,紧急保持运行与由驱动马达3引起的持续的功率消耗有关。在由于重力的作用的在图1中示出的后箱盖1中为这种情况。出于该原因,优选设置,驱动控制器5仅对预定的保持时间而停留在保持运行中,并且在保持时间结束后,引入后箱盖1优选以马达驱动方式优选复位到闭合位置中。在特别优选的设计方案中,复位以降低的速度实现。已证实,在20分钟和30分钟之间的保持时间导致在一方面为能量消耗和另一方面为使用舒适度之间的良好的折衷。
在上文的以调节的方式保持后箱盖1时,连续地制动且驱动后箱盖1。在此,制动通过上文所说明的给驱动马达3加载反向电压和/或反向电流而实现。不言而喻地,利用上文的短路制动,将后箱盖1从偏转位置返回到保持位置中为不可行的。
驱动马达3的制动作用的根据提议的利用可自由地应用于驱动器的所有可行的结构变型方案。特别优选的驱动器2示出在图2中。除驱动马达3外,驱动器2具有位于驱动马达3下游的主轴-主轴螺母-传动器19,其中,在此且优选,在驱动马达3和主轴-主轴螺母-传动器19之间联接有包括联结器的中间传动器20。弹性装置6结合到驱动器2中,以使得整体而言获得特别紧凑的设计方案。在驱动器2的结构设计方面,尤其在弹性装置6的结构设计方面,应参照德国申请文件DE 20 2005 007 155 U1,其源于本申请人并且其由此在很大程度上成为本申请的对象。
已经指明,根据提议的教导可应用于在机动车中的闭合元件1的所有类型。然而,优选闭合元件1设计成盖、尤其为后箱盖1或后盖。
根据另一教导(其同样满足独立的意义),要求保护在机动车中的闭合元件装置、尤其为后箱盖装置,如已经解释的那样,其具有闭合元件和驱动装置。应在很大程度上参照上文的实施方案。
Claims (16)
1.一种用于以马达驱动方式调整在机动车中的闭合元件(1)的驱动装置,其中,设置有至少一个带有驱动马达(3)的驱动器(2)和驱动控制器(5),其中,在借助于所述驱动马达(3)在关闭方向和打开方向上以马达驱动方式进行调整运行时可在关闭位置和打开位置之间驱动所述闭合元件(1),其中,所述驱动器(2)设计成不自锁,其中,所述驱动器(2)具有用于检测驱动运动的传感器、尤其为霍尔传感器,其特征在于,所述驱动控制器(5)针对错误状态监测传感器信号并且在检测到错误状态时引入紧急制动运行和/或紧急保持运行,所述驱动装置包括两个分别带有用于确定相应驱动运动的传感器的驱动器(2),并且为了检测所述闭合元件(1)的由错误引起的关上,所述驱动控制器(5)使所述两个传感器的传感器信号彼此相关,尤其使其相互比较。
2.根据权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,所述驱动控制器(5)针对所述闭合元件(1)的由错误引起的、尤其通过驱动部件或类似者的破裂所引起的关上监测传感器信号,优选地,为了检测所述闭合元件(1)的由错误引起的关上,所述驱动控制器(5)针对跳跃式的信号偏差监测传感器信号。
3.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述驱动装置包括两个分别带有用于确定相应驱动运动的传感器的驱动器(2),并且所述驱动装置仅对这样的驱动器(2)引入紧急制动运行和/或紧急保持运行,即,所述驱动器(2)跟随所述闭合元件(1)的由错误引起的关上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,为了检测所述闭合元件(1)的由错误引起的关上,所述驱动控制器(5)监测两个所述驱动器(2)的驱动速度或驱动路程的预定的极限差值的超出。
5.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述驱动控制器(5)针对在打开方向中的跳跃式的、尤其通过对所述驱动器(2)预加应力所引起的驱动运动的错误状态监测传感器信号。
6.根据权利要求5所述的驱动装置,其特征在于,所述驱动装置包括两个分别带有用于确定相应驱动运动的传感器的驱动器(2),并且所述驱动装置仅对这样的驱动器(2)引入紧急制动运行和/紧急保持运行,即,对于所述驱动器(2)没有检测到在打开方向中的跳跃式的驱动运动。
7.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述驱动装置具有可操控的制动装置,并且为了引入紧急制动运行和/或紧急保持运行,所述驱动控制器(5)相应得操控所述制动装置。
8.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,为了引入紧急制动运行和/或紧急保持运行,所述驱动控制器(5)如此地操控所述驱动马达(3),即,使得在所述闭合元件(1)的调整方面,所述驱动马达(3)以制动方式起作用。
9.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述驱动控制器(5)具有调节回路(7)以用于调节对所述闭合元件(1)以马达驱动方式进行的调整,其中,所述调节回路(7)在以马达驱动方式的调整运行中由于调节偏差而产生调节量(9),并且所述驱动马达(3)取决于所述调节量(9)以受调节驱动或受调节制动的方式而起作用。
10.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,为了产生对于紧急制动运行和/或紧急保持运行的制动作用,所述驱动控制器(5)将所述驱动马达(3)与短路线路(18)相连结,优选地,为了产生制动作用,所述驱动控制器(5)将所述驱动马达(3)以受脉冲作用的方式与短路线路(18)相连结,优选地,以脉宽调制的方式实现受脉冲作用的连结。
11.根据权利要求10所述的驱动装置,其特征在于,所述短路线路(18)根据理想的电短路桥的类型而设计,或者,所述短路线路(18)根据电阻桥的类型而设计,优选地,通过可借助于所述驱动控制器(5)来调整电阻桥的电阻值,可借助于所述驱动控制器(5)来调整所述短路线路(18)的作用。
12.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,为了产生制动作用,所述驱动控制器(5)给所述驱动马达(3)施加反向电压和/或反向电流,所述反向电压或者所述反向电流抵抗相应的调整运动,优选地,为了产生制动作用,所述驱动控制器(5)给所述驱动马达(3)施加受脉冲作用的反向电压和/或受脉冲作用的反向电流,进一步优选,所述反向电压和/或所述反向电流根据脉宽信号的类型而受脉冲作用。
13.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述驱动器(2)具有位于所述驱动马达(3)下游的主轴-主轴螺母-传动器(19),优选地,在所述驱动马达(3)和所述主轴-主轴螺母-传动器(19)之间联接有中间传动器(20)。
14.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述驱动马达(3)设计成直流马达。
15.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述闭合元件(1)设计成机动车的盖,优选设计成后箱盖(1)或后盖。
16.一种在机动车中的闭合元件装置、尤其为后箱盖装置,其带有可调整的闭合元件(1)且带有用于以马达驱动方式调整所述闭合元件(1)的驱动装置,其中,所述驱动装置具有至少一个带有驱动马达(3)的驱动器(2)和驱动控制器(5),其中,在借助于所述驱动马达(3)在关闭方向和打开方向上以马达驱动方式进行调整运行时可在关闭位置和打开位置之间驱动所述闭合元件(1),其中,所述驱动器(2)设计成不自锁,并且其中,所述闭合元件(1)的重力在关闭方向中起作用,其中,所述驱动器(2)具有用于检测驱动运动的传感器、尤其为霍尔传感器,其特征在于上述权利要求中任一项或多项的特征部分的特征。
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