DE102004052590A1 - Vorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines schwenkbaren Karosserieteils - Google Patents

Vorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines schwenkbaren Karosserieteils Download PDF

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines schwenkbaren Karosserieteils (14), insbesondere einer Heckklappe, eines Kraftfahrzeuges (10) vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst einen elektromotorischen Antrieb (20), der eine Motorwelle antreibt, die über ein Getriebe (22) das schwenkbare Karosserieteil (14) antreibt. Um einen kupplungsfreien Aufbau der Vorrichtung zu ermöglichen, ist der elektromotorische Antrieb (20) erfindungsgemäß mit einer elektronischen Freischalteinrichtung (24) versehen, die in Abhängigkeit eines Signals einer Sensoreinrichtung (30) aktivierbar ist, die eine manuelle Betätigung des schwenkbaren Karosserieteils (14) erkennt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines schwenkbaren Karosserieteils, insbesondere einer Heckklappe, eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Derartige Vorrichtungen können insbesondere als Antrieb für eine Heckklappe eines so genannten Kompakt-Vans, eines so genannten SUV (Sport Utility Vehicle) eines so genannten Kombi-Fahrzeugs oder eines Kleinbusses zum Einsatz kommen, bei welchen die Heckklappe an der hinteren Dachkante des Kraftfahrzeugs schwenkbar befestigt ist. Je nach Ausführung der Heckklappe kann diese sehr schwer sein, so dass eine motorunterstützte Betätigung gewünscht ist. Hierzu werden in der Regel fahrzeugfeste Elektromotoren eingesetzt, die über ein Getriebe mit der Heckklappe in Verbindung stehen.
  • Zum Antrieb von Kraftfahrzeugheckklappen werden derzeit elektromechanische oder hydraulische Systeme genutzt. Es ist wünschenswert, dass diese Systeme so ausgelegt sind, dass auch ein manueller Eingriff bei der der Betätigung der Heckklappe möglich ist. Bisher wird hierzu bei Einsatz eines elektromechanischen Antriebsystems die Verbindung zwischen der Heckklappe und dem Antriebssystem mittels einer in der Regel elektrisch schaltbaren mechanischen Kupplung getrennt. Die Trennung kann entweder im Ruhezustand der Heckklappe oder auch dann erfolgen, wenn der elektromechanische Antrieb aktiviert ist und ein manueller Eingriff erfolgt, so dass die Öffnungs- oder Schließbewegung der Heckklappe beeinflusst wird. Der Einsatz der mechanischen Kupplung gestaltet sich konstruktiv aufwändig und ist aufgrund des Gewichts der Kupplung nachteilig.
  • Bei Einsatz eines hydraulischen Heckklappenantriebsystems kann eine manuelle Betätigung der Heckklappe durch entsprechende Schaltung von Ventilen ermöglicht werden, wobei eine die Heckklappe manuell betätigende Person in der Regel trotzdem große Betätigungskräfte aufbringen muss.
  • Eine Vorrichtung der einleitend genannten Gattung ist aus der DE 101 24 783 A1 bekannt und als Antrieb zum Öffnen und Schließen einer Heckklappe eines Kraftfahrzeuges ausgebildet. Diese Vorrichtung umfasst einen Elektromotor, der eine Motorwelle antreibt, die über ein Getriebe mit der Heckklappe verbunden ist. Die mit diesem Antrieb versehene Heckklappe lässt sich auch manuell öffnen, wobei sich der Motor hierzu mitdrehen lassen kann oder zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen dem Elektromotor und der Heckklappe eine Kupplung vorgesehen ist. Einrichtungen zur Erkennung eines manuellen Eingriffs sind aber nicht vorgesehen.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines schwenkbaren Karosserieteils, insbesondere einer Heckklappe eines Kraftfahrzeuges, zu schaffen, die gegenüber bisherigen Ausführungen mit Kupplung einen vereinfachten Aufbau hat und eine manuelle Betätigung mit geringem Kraftaufwand ermöglicht.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Der Kern der Erfindung liegt mithin darin, dass eine Antriebsvorrichtung für ein schwenkbares Karosserieteil mit einer Sensorik versehen ist, die bewirkt, dass ein elektromotorische Antrieb bei einem manuellen Eingriff frei geschalten wird, so dass eine Motorwelle im Wesentlichen frei drehbar ist und durch den elektromotorischen Antrieb keine der manuellen Betätigung entgegenwirkenden Kräfte auf das schwenkbare Karosserieteil ausgeübt werden. Bei einem üblicherweise eingesetzten Elektromotor schaltet die Freischalteinrichtung bei entsprechender Sensierung einer manuellen Betätigung den Elektromotor stromlos, so dass die Motorwelle in einen Freilaufzustand versetzt wird. Da der Motor damit nicht mehr als generatorische Bremse wirkt, kann auf eine bisher für diese Zwecke eingesetzte Kupplung zur Entkopplung des schwenkbaren Karosserieteils von dem elektromotorischen Antrieb verzichtet werden. Ein durch das Getriebe, die Motorwellenlagerung und dergleichen vermitteltes Reibmoment kann bei einer manuell durch eine Person erfolgenden Betätigung des schwenkbaren Karosserieteils und einer Freischaltung des elektromotorischen Antriebs in der Regel mit einem geringen Kraftaufwand überwunden werden.
  • Ferner kann eine Positionssensorik, die in der Regel in Verbindung mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung für eine Heckklappe oder dergleichen eingesetzt wird, bei einem Entfall einer Kupplung auch bei einer manuell erfolgenden Betätigung der Heckklappe weiterhin aktiv bleiben.
  • Der elektromotorische Antrieb dient in der Regel zum Öffnen und zum Schließen der Klappe und hat mithin zwei Drehrichtungen. Die Ansteuerung des elektromotorischen Antriebs kann entweder durch eine fahrzeuggebundene Schaltvorrichtung oder auch mittels einer Fernbedienung erfolgen, die beispielsweise an einem Schlüssel des Kraftfahrzeuges integriert ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung erfolgt bei einer plötzlichen, signifikanten Änderung, insbesondere Erhöhung der Drehzahl der Motorwelle eine Aktivierung der elektronischen Freischalteinrichtung. Eine derartige Auslegung der Vorrichtung nach der Erfindung wertet also die Bewegungscharakteristik des schwenkbaren Karosserieteils aus und zieht hieraus Schlüsse auf eine etwaige Aktivierung der elektronischen Freischalteinrichtung.
  • Zur Ermittlung der Drehzahl der Motorwelle kann die Sensoreinrichtung einen im Bereich der Motorwelle angeordneten Drehzahlsensor, wie beispielsweise einen Hall-Sensor oder auch einen optischen Drehzahlsensor, und/oder auch eine Motorstromauswerteeinrichtung umfassen, mittels welcher durch Auswertung eines Strom/Zeit-Verlaufs auf die Drehzahl der Motorwelle geschlossen werden kann. Entspre chende Drehzahl- und/oder Stromsensoren werden im Bereich von Heckklappensystemen bereits zur Erfassung einer Schwenkposition der Heckklappe und/oder in Verbindung mit für einem Einklemmschutzsystem genutzt und können dann zusätzlich auch für die erfindungsgemäß ausgelegte Vorrichtung zur Erkennung einer manuellen Betätigung des schwenkbaren Karosserieteils genutzt werden, wobei die Auswertung der entsprechenden Signale mittels einer elektronischen Steuereinrichtung für den elektronischen Antrieb erfolgt. Der Drehzahlsensor kann entweder innerhalb eines Gehäuses des elektromotorischen Antriebs oder auch im Bereich des Getriebes zur Kopplung des Elektroantriebs mit der Klappe angeordnet sein.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die Sensoreinrichtung auch ein Schaltelement im Bereich eines Betätigungsgriffs für das schwenkbare Karosserieteil umfassen. Das Schaltelement ist beispielsweise als mechanisches Schaltelement und insbesondere als Schaltelement ausgebildet, das bei Betätigung eines Betätigungsgriffs für das schwenkbare Karosserieteil schaltet. Denkbar ist es auch, dass das Schaltelement ein optisches oder ein mit Ultraschallwellen arbeitendes Schaltelement ist, das einen Angriff an dem Betätigungsgriff erkennt.
  • Um die manuelle Betätigung im Wesentlichen nur gegen eine Kraft von beispielsweise im Bereich von Heckklappen eingesetzten Gasfedern durchführen zu können, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung das Getriebe als nicht selbsthemmendes Getriebe ausgebildet. Bei einem derartigen Getriebe, das beispielsweise als Stirnradgetriebe oder als Planetengetriebe ausgebildet ist, treten nur geringe Reibungskräfte auf, so dass diese durch die die manuelle Betätigung durchführende Person nicht bzw. kaum spürbar sind.
  • Die Vorrichtung nach der Erfindung ist in Ruhestellung des schwenkbaren Karosserieteils in verschiedener Weise schaltbar. Beispielsweise ist die Freischalteinrichtung in einer Ruhestellung des schwenkbaren Karosserieteils aktiviert, so dass beispielsweise bei einer geöffneten Heckklappe keine Bremswirkung durch den elektromotorischen Antrieb vorliegt und eine manuelle Betätigung der Heckklappe ohne zusätzliche Freischaltung des Antriebs erfolgen kann.
  • Es ist aber auch möglich, die Vorrichtung nach der Erfindung so auszulegen, dass in einer Ruhestellung des schwenkbaren Karosserieteils die Freischalteinrichtung aktiviert und der Elektromotor kurzgeschlossen ist. In einem solchen Falle wirkt der elektromotorische Antrieb insbesondere bei einer geöffneten Heckklappe als generatorische Bremse, wobei bei einer manuellen Betätigung aus dieser Ruhestellung heraus die Bremskraft des elektromotorischen Antriebs bei einer auf Basis einer Drehzahlsensorik arbeitenden Sensoreinrichtung einen kurzen Moment überwunden werden muss, so dass die Sensorik die signifikante Änderung der Drehzahl erkennen kann. Hierbei ist sicherzustellen, dass die Steuereinrichtung die signifikante Änderung der Drehzahl einer manuellen Betätigung und nicht einer Betätigung des elektromotorischen Antriebs und der daraus resultierenden Drehung der Motorwelle zumisst. Dies kann beispielsweise durch Setzen von Drehzahlgrenzwerten erreicht werden, da eine manuelle Betätigung in der Regel mit einer schnelleren Schwenkbewegung des schwenkbaren Karosserieteils verbunden ist als eine elektromotorische Betätigung.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
    •
  • Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
  • 1 eine Heckansicht eines als so genannter Kompakt-Van ausgelegten Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäß ausgelegten Antriebsvorrichtung für eine Heckklappe; und
  • 2 ein Schaltbild für die Antriebsvorrichtung der Heckklappe.
  • In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, das mit einer Hecköffnung 12 versehen ist, welche mittels einer Heckklappe 14, die im Bereich einer hinteren Dachkante 16 über Scharniere 18A, 18B schwenkbar fixiert ist, verschließbar ist.
  • Zum Öffnen und zum Schließen ist die Heckklappe 14 mit einem elektromotorischen Antrieb 20 versehen, der im Bereich der hinteren Dachkante 16 karosseriefest fixiert ist. Der elektromotorische Antrieb 20 ist mit einer hier nicht näher dargestellten Motorwelle versehen, die auf ein Getriebe 22 wirkt, welches als Stirnradgetriebe, mithin als nicht selbsthemmendes Getriebe, ausgeführt ist und im Bereich des Scharniers 18B mit der Heckklappe 14 verbunden ist, so dass die Heckklappe 14 bei einer Betätigung des Antriebs 20 motorunterstützt geöffnet oder geschlossen wird.
  • Der elektromotorische Antrieb 20 ist über hier nicht näher dargestellte Steuerleitungen mit einer Steuereinrichtung 24 verbunden, die in Abhängigkeit von weiter unten beschriebenen Schaltsignalen den Betätigungszustand des elektromotorischen Abtriebs 20 vorgibt.
  • Zur manuellen Betätigung ist die Heckklappe 14 des Weiteren mit einem Handgriff 26 versehen, der mit einer Verriegelungseinrichtung für die Heckklappe 14 zusammenwirkt.
  • Im Bereich des Scharniers 18B ist zur Erfassung der Schwenkstellung der Heckklappe 14 ein Winkelsensor 28 angeordnet, der ebenfalls mit der Steuereinrichtung 24 verbunden ist.
  • Eine Motorstromauswerteeinrichtung 30, die der Steuereinrichtung 24 zugeordnet ist, erfasst den bei einer Betätigung des elektromotorischen Antriebs 20 und auch bei einer manuellen Betätigung der Heckklappe 14 anfallenden Motorstrom und wertet diesen hinsichtlich seines zeitlichen Verlaufs aus. Aus dem Motorstrom kann auf die jeweilige Drehzahl der Motorwelle des Antriebs 20 geschlossen werden. Wenn sich die Drehzahl der Motorwelle signifikant ändert, was bei einem manuellen Eingriff in die Schwenkbewegung bei einer motorischen Betätigung der Heckklappe 14 in der Regel der Fall ist, unterbricht die Steuereinrichtung 24 die Bestromung des zwei Drehrichtungen aufweisenden elektromotorischen Antriebs 20, so dass die Motorwelle 20 in einen Freilaufzustand geschalten wird.
  • Schaltzustände für den elektromotorischen Antrieb 20 werden nachfolgend anhand des in 2 dargestellten Schaltbilds erläutert.
  • Zum Öffnen der Heckklappe 14 wird der elektromotorische Antrieb 20 in einen so genannten Rechtslauf versetzt, wozu Relais Rel A und Rel C bestromt werden. Zum Schließen der Heckklappe 14 wird der elektromotorische Antrieb 20 in einen so genannten Linkslauf versetzt, wozu Relais Rel B und Rel C bestromt werden.
  • Erkennt nun die eine Sensoreinrichtung darstellende Stromauswerteeinrichtung 30 der Steuereinrichtung 24, dass eine signifikante Drehzahlerhöhung während des Öffnens oder Schließens der Heckklappe 14 vorliegt, die im fehlerfreien Betrieb durch eine zusätzliche manuelle Betätigung der Heckklappe 14, d. h. durch zusätzliches Anschieben der Schwenkbewegung der Heckklappe 14, ausgelöst werden kann, erfolgt mittels der Steuereinrichtung 24 ein Steuervorgang, so dass die Relais Rel A, Rel B und Rel C nicht bestromt sind. Durch diese einen Ruhezustand darstellende Schaltstellung der Relais Rel A, Rel B und Rel C erfolgt eine Freischaltung des elektromotorischen Antriebs 20, so dass sich die Motorwelle im Freilaufzustand befindet und durch den Antrieb 20 keine die manuelle Betätigung hemmende Kraft auf die Heckklappe 14 ausgeübt wird. Die Schalteinrichtung 24 wirkt mithin auch als elektronische Freischalteinrichtung.
  • Wenn sich die Heckklappe 14 in Ruhestellung, d. h. in ihrer oberen Öffnungsstellung befindet, die mittels des Winkelsensors 28 und der Motorstromerfassungseinrichtung 30 der Steuereinrichtung 24 erkannt werden kann, erfolgt eine Bestromung des Relais Rel C, wobei die Relais Rel A und Rel B nicht bestromt sind. Der dann kurzgeschlossene elektromotorische Antrieb 20 wirkt dann als generatorische Bremse.
  • Die Ansteuerung des elektromotorischen Antriebs 20 erfolgt bei der vorliegenden Ausführungsform pulsweitenmoduliert, so dass bei einer motorischer Betätigung der Heckklappe 14 die Drehzahl der Motorwelle durch die Steuereinrichtung 24 vorgegeben werden kann.
    • 10
    Kraftfahrzeug
    12
    Hecköffnung
    14
    Heckklappe
    16
    hintere Dachkante
    18A, 18B
    Scharniere
    20
    Antrieb
    22
    Getriebe
    24
    Steuereinrichtung
    26
    Handgriff
    28
    Winkelsensor
    30
    Stromauswerteeinrichtung
    Rel A
    Relais
    Rel B
    Relais
    Rel C
    Relais

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines schwenkbaren Karosserieteils (14), insbesondere einer Heckklappe, eines Kraftfahrzeugs (10), umfassend einen elektromotorischen Antrieb (20), der eine Motorwelle antreibt, die über ein Getriebe (22) das schwenkbare Karosserieteil (14) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromotorische Antrieb (20) mit einer elektronischen Freischalteinrichtung (24) versehen ist, die in Abhängigkeit eines Signals einer Sensoreinrichtung (30) aktivierbar ist, die eine manuelle Betätigung des schwenkbaren Karosserieteils (14) erkennt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer plötzlichen, signifikanten Änderung, insbesondere Erhöhung der Drehzahl der Motorwelle eine Aktivierung der elektronischen Freischalteinrichtung (24) erfolgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung einen im Bereich der Motorwelle angeordneten Drehzahlsensor umfasst.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (30) eine Motorstromauswerteeinrichtung umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung ein Schaltelement im Bereich eines Betätigungsgriffs für das schwenkbare Karosserieteil umfasst.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (22) ein nicht selbsthemmendes Getriebe ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (22) ein Stirnradgetriebe oder ein Planetengetriebe ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Freischalteinrichtung in Ruhestellung des schwenkbaren Karosserieteils aktiviert ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Ruhestellung des schwenkbaren Karosserieteils die Freischalteinrichtung (24) deaktiviert und der elektromotorische Antrieb (20) kurzgeschlossen ist.
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