DE112020001896T5

DE112020001896T5 - Direktantrieb mit seilzugbetätigung betätigungssystem für eine verschlussplatte

Info

Publication number: DE112020001896T5
Application number: DE112020001896.2T
Authority: DE
Inventors: Michael Bayley; Steven Liu; Ke Li
Original assignee: Magna Closures Inc
Current assignee: Magna Closures Inc
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-12-23
Also published as: CN113677865A; WO2020206542A1; US20220154518A1

Abstract

Es werden ein Betätigungssystem und ein Betriebsverfahren zum Bewegen einer Verschlussplatte in einem normalen Antriebszustand oder einem Rücktriebszustand bereitgestellt. Das Betätigungssystem umfasst eine mechanische Verbindung zum Bewegen der Verschlussplatte. Ein Motor mit einer Welle ist direkt und funktionsfähig mit der mechanischen Verbindung verbunden, um die mechanische Verbindung direkt zu bewegen. Ein Sensor erfasst die Bewegung der Verschlussplatte und ist mit einer an den Motor angeschlossenen Steuerung verbunden. Die Steuerung bewegt die Verschlussplatte mit dem Motor auf der Grundlage eines erkannten Motorbewegungsbefehls im normalen Antriebsmodus. Die Steuerung erfasst auch die Bewegung der Verschlussplatte mit Hilfe des mindestens einen Sensors und bremst die Bewegung der Verschlussplatte selektiv auf der Grundlage der im Rücktriebsmodus erfassten Bewegung.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Diese internationale PCT-Patentanmeldung beansprucht die Vorteile der am 10. April 2019 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/831,957 . Die gesamte Offenbarung der oben genannten Anmeldung wird als Teil der Offenbarung dieser Anmeldung betrachtet und hiermit durch Bezugnahme einbezogen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Kraftfahrzeug-Verschlussplatten und insbesondere auf kraftbetätigte Betätigungssysteme für diese.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt enthält Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung, die nicht unbedingt zum Stand der Technik gehören.
Bei vielen Kraftfahrzeugtüren sind ein äußeres Türblech und ein inneres Türblech miteinander verbunden, um dazwischen einen inneren Türhohlraum zu bilden. In einigen Kraftfahrzeugtürbaugruppen, wie z. B. solchen mit kraftbetätigten Fenstern, wird ein Ausstattungsmodul oder eine Unterbaugruppe, die allgemein als Trägermodul oder einfach als Träger bezeichnet wird, an der inneren Türverkleidung innerhalb des inneren Türhohlraums montiert. Der Träger dient in der Regel dazu, verschiedene Türbeschlagskomponenten zu tragen, wie z. B. eine in den 1A und 1B gezeigte Fensterheberschiene 1, die so ausgebildet ist, dass sie die Hebeplatte 2 für eine selektiv verschiebbare Bewegung entlang dieser Schiene trägt, sowie ein Betätigungssystem 3, das so ausgebildet ist, dass es die Hebeplatte 2 entlang der Fensterheberschiene 1 bewegt. Die Hebeplatte 2 ist an einem Fenster (nicht dargestellt) befestigt, um zu bewirken, dass das Fenster damit entlang der Richtung der Führungskanäle innerhalb der Fensterheberschiene 1 als Reaktion auf die elektrische Betätigung des Betätigungssystems 3 nach oben und unten gleitet.
Das Betätigungssystem 3 umfasst typischerweise einen Hebermotor 4, der über eine Getriebebaugruppe 6 mit einer Kabeltrommel 5 verbunden ist (in 1B ist ein Trommeldeckel der Kabeltrommel 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit verdeckt). Der Motor 4 hat typischerweise eine Ausgangswelle, die zu einem Schneckenrad führt, wobei das Schneckenrad in kämmendem Eingriff mit einem Antriebsrad der Getriebebaugruppe 6 steht. Die Getriebebaugruppe 6 umfasst typischerweise einen Planetenradsatz mit einem Ausgangszahnrad, das in kämmendem Eingriff mit einem Eingangszahnrad der Kabeltrommel 5 steht. Leider ist das oben erwähnte Betätigungssystem 3 aufgrund der Verzahnungsverluste, die sich aus der Reibung und dem Spiel zwischen den verschiedenen ineinandergreifenden Zahnrädern ergeben, inhärent ineffektiv. Infolge der inhärenten Betriebsineffizienzen werden Komponenten wie der Motor 4 oft in Leistung, Größe und Gewicht vergrößert, was die Kosten erhöht und die Kraftstoffeffizienz verringert.
Neben Kraftfahrzeugtüren mit kraftbetätigten Fenstern können auch andere Kraftfahrzeugtüren, wie z. B. kraftbetätigte Schiebetüren, zusätzlich zu Verbindungen ähnliche Arten von Betätigungssystemen enthalten, wie sie oben für das Betätigungssystem 3 erörtert wurden, um die Schiebebewegung der kraftbetätigten Schiebetüren zwischen geschlossener und geöffneter Position zu erleichtern. Dementsprechend treten bei der kraftbetriebenen Bewegung der Schiebetür in der Regel ähnliche Verluste im Getriebe des Antriebssystems sowie in den zugehörigen Verbindungen auf.
Aus diesem Grund besteht die Notwendigkeit, Betätigungssysteme für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, die effizient arbeiten und gleichzeitig kompakt, robust, langlebig, leicht und wirtschaftlich in der Herstellung, Montage und im Gebrauch sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung dar und soll keine umfassende Auflistung aller Merkmale, Vorteile, Aspekte und Ziele sein, die mit den erfinderischen Konzepten verbunden sind, die in der hier vorliegenden detaillierten Beschreibung beschrieben und illustriert sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, Betätigungssysteme für eine Verschlussplatte eines Fahrzeugs bereitzustellen, die zumindest einige der oben genannten Probleme von bekannten Betätigungssystemen lösen.
In Übereinstimmung mit der oben genannten Aufgabe ist es ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung, Betätigungssysteme bereitzustellen, die effizient im Betrieb sind und gleichzeitig kompakt, robust, langlebig, leicht und wirtschaftlich in der Herstellung, Montage und im Gebrauch sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist die vorliegende Offenbarung auf ein Betätigungssystem zum Bewegen einer Verschlussplatte eines Fahrzeugs in einem normalen Fahrzustand oder einem Rücktriebszustand gerichtet. Das Betätigungssystem umfasst eine mechanische Verbindung, die mit der Verschlussplatte verbunden ist, um die Verschlussplatte zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position zu bewegen. Das Betätigungssystem umfasst auch einen Motor mit einer Welle, die direkt und funktionsfähig mit der mechanischen Verbindung verbunden und so ausgebildet ist, dass sie die mechanische Verbindung direkt bewegt. Das Betätigungssystem umfasst außerdem mindestens einen Sensor zur Erfassung der Bewegung der Verschlussplatte. Das Betätigungssystem umfasst außerdem eine Steuerung, die elektrisch mit dem Motor und dem mindestens einen Sensor verbunden und so ausgebildet ist, dass sie einen Motorbewegungsbefehl im normalen Antriebszustand erkennt. Die Steuerung ist außerdem so ausgebildet, dass sie die Verschlussplatte mit dem Motor auf der Grundlage des im normalen Antriebszustand erfassten Motorbewegungsbefehls direkt bewegt und die Bewegung der Verschlussplatte unter Verwendung des mindestens einen Sensors entweder im normalen Antriebszustand oder im Rücktriebszustand erfasst. Die Steuerung steuert den Betrieb des Motors auf der Grundlage der erfassten Bewegung und des Motorbewegungsbefehls, der entweder im normalen Antriebszustand oder im Rücktriebszustand erfasst wird. Die Steuerung bremst auch selektiv die Bewegung der Verschlussplatte zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position auf der Grundlage der im Rücktriebszustand erfassten Bewegung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Betreiben eines Betätigungssystems zum Bewegen einer Verschlussplatte eines Fahrzeugs in einem normalen Fahrzustand oder einem Rücktriebszustand gerichtet. Das Verfahren umfasst den Schritt des Erfassens eines Motorbewegungsbefehls unter Verwendung einer Steuerung im normalen Fahrzustand. Als nächstes wird die Verschlussplatte mit einem Motor, dessen Welle direkt und funktionsfähig mit einer mechanischen Verbindung verbunden ist, die mit der Verschlussplatte verbunden ist, auf der Grundlage des im normalen Fahrzustand erfassten Motorbewegungsbefehls direkt zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegt. Das Verfahren umfasst dann den Schritt des Erfassens der Bewegung der Verschlussplatte unter Verwendung mindestens eines Sensors, der mit dem Motor und dem Controller verbunden ist, entweder im normalen Antriebsmodus oder im Rückwärtsantriebszustand. Das Verfahren fährt fort mit der Steuerung des Betriebs des Motors unter Verwendung des Controllers auf der Grundlage der erfassten Bewegung und des Motorbewegungsbefehls, der entweder im normalen Antriebsmodus oder im Rückwärtsantriebszustand erfasst wird. Das Verfahren umfasst auch den Schritt des selektiven Abbremsens der Bewegung der Verschlussplatte zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position auf der Grundlage der Bewegung, die unter Verwendung des Controllers im Rücktriebszustand erfasst wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Betätigungssystem zum Bewegen einer Verschlussplatte eines Fahrzeugs bereitgestellt, das eine mechanische Verbindung, die mit der Verschlussplatte verbunden ist, um die Verschlussplatte zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position zu bewegen, und einen Motor mit einer Welle umfasst, die direkt und funktionsfähig mit der mechanischen Verbindung verbunden und so ausgebildet ist, dass sie die mechanische Verbindung direkt bewegt.
In einem verwandten Aspekt ist kein Untersetzungsgetriebe zwischen der Welle und der mechanischen Verbindung angeschlossen.
In einem anderen verwandten Aspekt ist kein Kupplungsmechanismus zwischen der Welle und der mechanischen Verbindung verbunden.
Ein weiterer verwandter Aspekt ist, dass der Motor ein bürstenloser Motor ist.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Welle mit der mechanischen Verbindung über ein Getriebe verbunden ist.
Ein weiterer verwandter Aspekt ist, dass das Getriebe ein rücktreibbares Getriebe ist.
In einem weiteren verwandten Aspekt umfasst das Betätigungssystem ein Bremssystem, das mit mindestens einem von der mechanischen Verbindung, dem Getriebe und dem Motor gekoppelt ist.
In einem anderen verwandten Aspekt umfasst das Bremssystem eine Bremseinheit, die so ausgebildet ist, dass sie die Bewegung der Verschlussplatte, der mechanischen Verbindung und/oder des Getriebes und/oder des Motors selektiv abbremst.
In einem weiteren verwandten Aspekt umfasst das Bremssystem mindestens einen Sensor zum Erfassen der Bewegung von mindestens einem von der Verschlussplatte, der mechanischen Verbindung, dem Getriebe und dem Motor, und einen Controller, der elektrisch mit dem Motor und dem mindestens einen Sensor gekoppelt und so ausgebildet ist, dass er die Bewegung von mindestens einem von der Verschlussplatte, der mechanischen Verbindung, dem Getriebe und dem Motor unter Verwendung des mindestens einen Sensors erfasst und die Bewegung der Verschlussplatte zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position auf der Grundlage der erfassten Bewegung selektiv bremst.
In einem anderen verwandten Aspekt ist der Controller so ausgebildet, dass er den Motor so steuert, dass er der erfassten Bewegung der Verschlussplatte, der mechanischen Verbindung, des Getriebes und/oder des Motors entgegenwirkt.
In einem weiteren verwandten Aspekt ist der Motor ein bürstenloser Motor, und der Controller ist so ausgebildet, dass er den Motor unter Verwendung einer feldorientierten Regelungsmethodik regelt, die die Bereitstellung eines Flusskopplungsspannungsbefehls und eines Drehmomentspannungsbefehls an den Motor umfasst.
In Übereinstimmung mit einem anderen verwandten Aspekt wird ein Verfahren zur Konstruktion eines Betätigungssystems zum Bewegen einer Verschlussplatte eines Fahrzeugs bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer mechanischen Verbindung, die mit der Verschlussplatte verbunden ist, um die Verschlussplatte zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position zu bewegen, und Bereitstellen eines Motors mit einer Welle, die direkt und funktionsfähig mit der mechanischen Verbindung verbunden und so ausgebildet ist, dass sie die mechanische Verbindung direkt bewegt.
Weitere Anwendungsbereiche werden sich aus der vorliegenden Beschreibung ergeben. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur der Veranschaulichung bestimmter, nicht einschränkender Ausführungsformen, die den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

Die 1A und 1B zeigen eine Fensterheberschiene nach dem Stand der Technik und eine Hebeplatte, die entlang der Fensterheberschiene durch ein Betätigungssystem bewegt werden kann,
2 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Verschlussplatte gemäß den Aspekten der Offenbarung,
3 ist eine Ansicht eines Motors und einer mechanischen Verbindung eines Betätigungssystems gemäß den Aspekten der Offenbarung,
4 zeigt eine Frontansicht eines Motors und einer mechanischen Verbindung des Betätigungssystems gemäß den Aspekten der Offenbarung,
die 5A-5B zeigen das Betätigungssystem gemäß den Aspekten der Offenbarung,
die 6A-6C zeigen eine Anzahl von Konfigurationen des Controllers, des Motors und der mechanischen Verbindung des Betätigungssystems gemäß den Aspekten der Offenbarung,
die 7A-7D zeigen zusätzliche Konfigurationen des Controllers, des Motors und der mechanischen Verbindung des Betätigungssystems, um zusätzlich das Abbremsen des Betätigungssystems gemäß den Aspekten der Offenbarung zu ermöglichen,
die 8, 9 und 10 zeigen eine elektromechanische Bremsanordnung des Betätigungssystems gemäß den Aspekten der Offenbarung,
11 ist eine schematische Ansicht eines bürstenlosen Gleichstrommotors und eines Steuersystems des Antriebssystems zur Implementierung einer feldorientierten Steuerung gemäß den Aspekten der Offenbarung,
12 ist eine schematische Darstellung der Betriebsbereiche des bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß den Aspekten der Offenbarung,
13 zeigt Diagramme von phasenverschobenen elektrischen Größen des 3-achsigen Statorsystems, die den bürstenlosen Gleichstrommotor antreiben, gemäß den Aspekten der Offenbarung,
14 zeigt einen Statorstromvektor, der gemäß den Aspekten der Offenbarung in einen 2-Achsen-Referenzrahmen mit Quadraturstrom- und Flussstromkomponenten zerlegt ist,
15 ist eine schematische Ansicht des Stators und des Rotors eines bürstenlosen Motors, die das Rotormagnetfeld und das Statormagnetfeld sowie die auf den Rotor wirkenden Quadratur- und Statorkräfte gemäß den Aspekten der Offenbarung zeigt,
16 ist eine 3-Achsen-Darstellung des 2-Achsentransformierten Statorstromvektors von 14, die das Delta zwischen dem Statorstromvektor und der Quadraturachse des Rotors gemäß den Aspekten der Offenbarung veranschaulicht,
17 ist ein Blockdiagramm von Aspekten des Steuersystems von 11, gemäß Aspekten der Offenbarung,
18 zeigt ein Blockdiagramm von Aspekten des Steuersystems von 15, das die resultierenden Änderungen der Quadratur- und Flussstromkomponenten gemäß den Aspekten der Offenbarung zeigt,
die 19A-19C zeigen den Motor während des Ausgleichs durch das Betätigungssystem für eine kleine manuelle Eingabebewegung, gemäß den Aspekten der Offenbarung,
die 20A-20C zeigen den Motor und Aspekte des Steuersystems von 15 während der Kompensation durch das Betätigungssystem für eine erhöhte manuelle Eingabebewegung, gemäß Aspekten der Offenbarung,
die 21A-21 B zeigen den Motor und Aspekte des Steuersystems von 17 während des Haltens durch das Betätigungssystem, nachdem der Rotor des bürstenlosen Gleichstrommotors in eine Ausgangsposition zurückbewegt wurde, gemäß Aspekten der Offenbarung, und
die 22 bis 25 veranschaulichen die Schritte eines Verfahrens zum Betrieb des Betätigungssystems zum Bewegen der Verschlussplatte eines Fahrzeugs in einem normalen Fahrzustand oder in einem Rücktriebszustand gemäß den Aspekten der Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen wird der Begriff „Verschlussplatte“ allgemein für jedes Element verwendet, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegt werden kann, um einen Zugang zu einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs zu öffnen bzw. zu schließen, also unter anderem für den Kofferraum, Türen, Heckklappen, Schiebetüren, Hecktüren, Motorhauben oder andere geschlossene Fächer, Fenster, Schiebedächer sowie die Seitentüren eines Kraftfahrzeugs.
Im Allgemeinen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Betätigungssystem, das für viele Anwendungen geeignet ist. Das Betätigungssystem und die zugehörigen Betriebsverfahren dieser Offenbarung werden in Verbindung mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben. Die offengelegten spezifischen Ausführungsbeispiele dienen jedoch lediglich dazu, die erfindungsgemäßen Konzepte, Merkmale, Vorteile und Ziele mit ausreichender Klarheit zu beschreiben, damit die Fachleute auf diesem Gebiet die Offenbarung verstehen und anwenden können. Insbesondere werden die Ausführungsbeispiele angegeben, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten den Umfang vollständig vermittelt. Zahlreiche spezifische Details werden dargelegt, wie z. B. Beispiele für spezifische Komponenten, Geräte und Verfahren, um ein umfassendes Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Dem Fachmann wird klar sein, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass Ausführungsbeispiele in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden können und dass nichts davon so ausgelegt werden sollte, dass der Umfang der Offenbarung eingeschränkt wird. In einigen Ausführungsbeispielen werden bekannte Verfahren, bekannte Gerätestrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
In 2 der Zeichnungen ist ein Beispiel für ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Fahrzeugkarosserie 12, einer schwenkbaren Vordertür 14 und einer hinteren Schiebetür 16 dargestellt. Die Vordertür 14 ist mit einem Fenster 18 ausgestattet, das über ein kraftbetriebenes Fensterhebesystem zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung bewegt werden kann. In ähnlicher Weise ist die hintere Tür 16 mit einem Fenster 20 ausgestattet, das über ein kraftbetriebenes Fensterhebesystem zwischen geschlossener und offener Position bewegt werden kann. Während die vorliegende Offenbarung im Folgenden speziell auf die Beschreibung des Fensterhebesystems in Verbindung mit einer Tür 16 ausgerichtet ist, wird der Fachmann erkennen und zu schätzen wissen, dass ähnliche Anordnungen wie die hier beschriebene auch für die Verwendung mit der Vordertür 14 und/oder einem Fenster 22 in Verbindung mit einer aufklappbaren Heckklappe 24 sowie mit jeder anderen Art von Verschlussplatten, wie Schiebetüren, Schiebedächern und dergleichen, sowie mit anderen kraftbetätigten Fahrzeugaktuatoren, wie z. B. für die kraftbetätigte Entriegelung, die kraftbetätigte Verriegelung in Fahrzeug-Türverriegelungen sowie für Anzug-Aktuatoren und dergleichen, angepasst werden können.
3 zeigt einen Fensterheber 26 eines Betätigungssystems 27 zum Bewegen des Fensters 20 in der Fahrzeugtür 16 gemäß den Aspekten der Offenbarung. Der Fensterheber 26 umfasst einen Motor 28, 28', eine Trommel 30, einen Satz von drei Antriebskabeln 32, die einzeln mit 32a, 32b und 32c dargestellt sind, zwei Schienen 34, die einzeln mit 34a und 34b dargestellt sind, zwei Hebeplatten 36, die einzeln mit 36a und 36b dargestellt sind.
Die Schienen 34 können auf jede geeignete Weise an der Fahrzeugtür 16 befestigt werden. Zum Beispiel können die Schienen 34 an einer Trägerplatte 38 befestigt werden, die sich im Inneren der Fahrzeugtür 16 befindet. Die Hebeplatten 36 halten das Fenster 20 und sind gleitend auf den Schienen 34 angebracht. Das Kabel 32a verbindet die Trommel 30 um eine Umlenkrolle 39 an einem Ende der Schiene 34a mit der ersten Hebeplatte 36a. Das Kabel 32b verbindet die Trommel 30 um eine Umlenkrolle an einem Ende der Schiene 34b mit der zweiten Hebeplatte 36b. Das Kabel 32c ist zwischen den beiden Hebeplatten 36 angebracht und wickelt sich um die Umlenkrollen 39 an den Enden der beiden Schienen 34. Die Hebeplatten 36 werden über die Kabel 32, die ihrerseits durch die Drehung der Trommel 30 angetrieben werden, nach oben und unten bewegt. Die Trommel 30 wird durch den Motor 28, 28' in eine erste Richtung oder in eine zweite, entgegengesetzte Richtung gedreht, je nachdem, ob der Insasse des Fahrzeugs 10 wünscht, dass das Fenster 18 angehoben oder abgesenkt wird. Der Motor 28, 28' kann ein bidirektionaler Elektromotor sein.
Gemäß einem anderen Aspekt, der am besten in 4 dargestellt ist, kann das Betätigungssystem 27 einen Einschienen-Fensterheber 40 verwenden oder umfassen. Der Heber 40 umfasst eine Schiene 42, auf der zumindest auf einem Teil der Länge eine Hebeplatte 44 gleiten kann. An einem Ende der Schiene 42 ist eine Führung, in der gezeigten Ausführung eine Seilrolle 46, angebracht. An dem Ende der Schiene 42, das der Riemenscheibe 46 gegenüberliegt, befindet sich ein Antriebsmittel 48, das einen Motor 28, 28' (z. B. einen Gleichstrommotor) und eine angetriebene Trommel 50 umfasst, die durch Betätigung des Motors 28, 28' in einer entsprechenden Richtung im oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden kann.
Die angetriebene Trommel 50 kann mit jedem geeigneten Mittel mit dem Motor 28, 28' verbunden werden, z. B. mit einem Zahnradgetriebe und/oder einem Kupplungsmechanismus, wie es für Fachleute offensichtlich ist, und ein Gehäuse 52 umschließt das Zahnradgetriebe und/oder den Kupplungsmechanismus und enthält drei Bohrungen, in oder durch die Befestigungsbolzen 54, 56 und 58 aufgenommen werden können. Der Bolzen 58 erstreckt sich durch die Schiene 42, um die Antriebsmittel 48 schwenkbar mit der Schiene 42 zu verbinden. Die Schraube 56 kann zur Unterstützung der Montage des Reglers 40 im Fahrzeug 10 verwendet werden, und die Schraube 54 kann in einen Schlitz am Ende der Schiene 42 eingreifen, um eine weitere Schwenkbewegung der Antriebsmittel 48 in Bezug auf die Schiene 42 zu verhindern, sobald der Heber 40 montiert ist.
Ein flexibles Antriebselement 62 erstreckt sich von einem ersten Befestigungspunkt 64 an der Hebeplatte 44 nach unten zur angetriebenen Trommel 50, um die es gewickelt ist, und dann nach oben zu und um die Riemenscheibe 46 und dann nach unten zu einem zweiten Befestigungspunkt 66 an der Hebeplatte 44. Wie dargestellt, ist das flexible Antriebselement 62 ein Drahtseil. Andere Konfigurationen der angetriebenen Trommel 50 und der Riemenscheibe 46, die für andere flexible Antriebselemente 62, wie z. B. Riemen, geeignet sind, sind für Fachleute offensichtlich. Außerdem kann die Führung für das flexible Antriebselement 62 anstelle einer Riemenscheibe 46 jede geeignete Vorrichtung sein, um die sich das flexible Antriebselement 62 bewegen kann. Geeignete Führungen für Drahtseile 62 können eine Delrin™-Scheibe mit Rillen in ihrem Umfangsrand umfassen, wobei das Drahtseil 62 durch die Rille um den Umfang der Scheibe gleitet, wenn das Drahtseil 62 bewegt wird.
Wie in den 5A-5B am besten dargestellt, ist das Betätigungssystem 27 zum Bewegen einer Verschlussplatte (z.B. Fenster 20) des Fahrzeugs 10 in einem normalen Fahrzustand oder einem Rücktriebszustand gemäß anderen Aspekten der Offenbarung vorgesehen. Das Betätigungssystem 27 umfasst eine mechanische Verbindung 70, die mit der Verschlussplatte (z.B. Fenster 20) verbunden ist, um die Verschlussplatte 20 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zu bewegen. Es können auch andere Arten von mechanischen Verbindungen 70 vorgesehen werden, wie z. B. ein Mittelscharnier oder eine Schiebetürhalterung, wie sie im US-Patent Nr. 7,770,961 mit dem Titel „Compact cable drive power sliding door mechanism“ beschrieben sind, dessen gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Das Betätigungssystem 27 umfasst auch den Motor 28, 28' mit einer Welle 72, die direkt und funktionsfähig mit der mechanischen Verbindung 70 verbunden und so ausgebildet ist, dass sie die mechanische Verbindung 70 direkt bewegt. So kann die mechanische Verbindung 70 die Trommel 30, 50 sein, die direkt mit der Welle 72 verbunden ist (die Trommel 30, 50 ist mit einer Trommelabdeckung dargestellt, die aus Gründen der Klarheit in 5B verdeckt ist). Darüber hinaus umfasst das Betätigungssystem 27 einen Controller 74, der elektrisch mit dem Motor 28, 28' und mit mindestens einem Sensor 114a, 114b, 114c (11) verbunden ist. Der Controller 74 ist so ausgebildet, dass er einen Motorbewegungsbefehl im normalen Antriebszustand erkennt (z. B. von einem Schalter 109 oder einem Signal von einem Karosserie-Steuermodul/ BCM 137 in den 9A-9B) und die Verschlussplatte 20 mit dem Motor 28, 28' auf der Grundlage des im normalen Zustand erkannten Motorbewegungsbefehls direkt bewegt. Der Controller 74 erfasst auch die Bewegung der Verschlussplatte 20 mit Hilfe des mindestens einen Sensors 114a, 114b, 114c in einem der beiden Zustände Normalfahrt und Rückwärtsfahrt. Der Controller 74 steuert zusätzlich den Betrieb des Motors 28, 28' auf der Grundlage der erfassten Bewegung und des Motorbewegungsbefehls, der entweder im normalen Antriebszustand oder im Rücktriebszustand erfasst wird. Der Controller 74 ist auch so ausgebildet, dass er die Bewegung der Verschlussplatte 20 zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position auf der Grundlage der mit dem Controller 74 im Rücktriebszustand erfassten Bewegung selektiv bremst. Der Controller 74 erfasst auch die Bewegung der Verschlussplatte 20 unter Verwendung anderer Arten von Sensorkonfigurationen, beispielsweise zur direkten Erfassung der Bewegung des Fensters 20 oder der Bewegung einer beliebigen Komponente in der Transmission zwischen dem Fenster 20 und dem Motor 28, 28'.
Wie in den Blockdiagrammen von 6A-6C am besten dargestellt, können mehrere Konfigurationen des Controllers 74, des Motors 28, 28' und der mechanischen Verbindung 70 des Betätigungssystems 27 verwendet werden, um die Verschlussplatte 20 direkt anzutreiben. Wie in 6A dargestellt, ist die Verschlussplatte ein Fenster 20 der Tür 16. Der Motor 28, 28' ist ein elektrischer Bürstenmotor 28, und die mechanische Verbindung 70 umfasst einen Direktantrieb oder eine direkte mechanische Verbindung zwischen der Welle 72 des Motors 28 und einer Hebeplatte 36, 44 des Fensterhebers 40. Dadurch, dass kein Getriebe verwendet wird, kann der Wirkungsgrad des Betätigungssystems 27 verbessert werden, es ist jedoch immer noch möglich, das Betätigungssystem 27 zurückzutreiben. Im Falle des Fensters 20 kann es beispielsweise unerwünscht sein, ein Rücktreiben zuzulassen, da die Sicherheit eines geschlossenen Fensters 20 dadurch beeinträchtigt werden könnte, dass das Fenster 20 zurückgedrückt oder in die Tür 16 oder die Karosserie des Fahrzeugs 10 zurückgeschoben wird. Das Betätigungssystem 27 von 6B ähnelt dem in 6A gezeigten, jedoch verwendet das gezeigte Betätigungssystem 27 anstelle eines elektrischen Bürstenmotors 28 einen bürstenlosen Gleichstrommotor 28'. So kann das Rücktreiben durch Steuerung des bürstenlosen Gleichstrommotors 28' ausgeglichen oder korrigiert werden. In 6C ist ein weiteres beispielhaftes Betätigungssystem 27 dargestellt. Auch hier ist die Verschlussplatte das Fenster 20 der Tür 16. Die mechanische Verbindung 70 umfasst eine Schiene 34, 42 zur Verbindung mit der Tür 16, und eine Hebeplatte 36, 44 ist an dem Fenster 20 befestigt und gleitend auf der Schiene 34, 42 angebracht. Ein Kabel 32, 62 ist an der Hebeplatte 36, 44 befestigt. Eine Trommel 30, 50 ist direkt mit der Welle 72 des Motors 28, 28' gekoppelt, wobei das Kabel 32, 62 um die Trommel 30, 50 geschlungen ist, um das Kabel 32, 62 und die Hebeplatte 36, 44 als Reaktion auf die Drehung der Welle 72 des Motors 28, 28' entlang der Schiene zu bewegen. Wie in den 6A und 6B gibt es also keinen Getriebezug, da die Trommel 30, 50 direkt mit der Welle 72 des Motors 28, 28' gekoppelt ist. Auch in 6C ist der Motor 28, 28' ein bürstenloser Gleichstrommotor 28'. Es versteht sich, dass ein Planetengetriebe als Teil der mechanischen Verbindung 70 verwendet werden kann, auch wenn es in 6C nicht dargestellt ist.
In den 7A bis 7D sind zusätzliche Konfigurationen des Controllers 74, des Motors 28, 28' und der mechanischen Verbindung 70 des Betätigungssystems 27 dargestellt, um zusätzlich eine Abbremsung oder einen Widerstand gegen die Bewegung der mechanischen Verbindung 70, des Motors 28, 28' und/oder der Verschlussplatte 20 zu ermöglichen. Wie in 7A dargestellt, ist die Verschlussplatte das Fenster 20 der Tür 16, und die mechanische Verbindung 70 umfasst eine Schiene zur Verbindung mit der Tür 16, ein Kabel 32, 62, das direkt von der Welle 72 des Motors 28, 28' angetrieben wird, und eine Hebeplatte 36, 44. Die Hebeplatte 36, 44 ist an dem Fenster 20 befestigt und gleitend auf der Schiene angebracht und so ausgebildet, dass die Hebeplatte 36, 44 in jeder Position entlang der Schiene verriegelt wird, wenn der Motor 28, 28' nicht in Betrieb ist und das Kabel 32, 62 nicht durch den Motor 28, 28' gespannt wird. Die Hebeplatte 36, 44 ermöglicht auch eine Bewegung der Hebeplatte 36, 44, wenn der Motor 28, 28' in Betrieb ist und das Kabel 32, 62 durch den Motor 28, 28' gespannt ist. Mit anderen Worten, die Hebeplatte 36, 44 in 7A ist eine verriegelnde Hebeplatte wie in U.S. Patent Nr. 7,975,434 , das hier durch Bezugnahme einbezogen ist. Folglich wird ein Rücktreiben durch die Verriegelung der Hebeplatte 36, 44 verhindert.
In 7B ist der Motor 28, 28' ein bürstenloser Gleichstrom-Elektromotor 28' und die mechanische Verbindung 70 umfasst eine direkte mechanische Verbindung zwischen der Welle 72 des Motors 28, 28' und der Hebeplatte 36, 44 des Fensters 20. Wie gezeigt, kann das Betätigungssystem 27 jedoch zusätzlich eine Kupplung oder eine elektromechanische Bremsanordnung 76 (8, 9A und 9B) umfassen, die mit mindestens einem von der mechanischen Verbindung 70 und dem Motor 28, 28' gekoppelt ist (beide Kupplungen sind dargestellt). Die elektromechanische Bremsanordnung 76 ist elektrisch mit dem Controller 74 gekoppelt und wird von diesem gesteuert, um sich selektiv zwischen einem eingekuppelten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand zu bewegen. Die elektromechanische Bremsanordnung 76 ist beispielsweise so eingestellt, dass sie sich im Falle eines Stromausfalls standardmäßig im eingekuppelten Zustand befindet, und die Bremse wird nur dann gelöst (d. h. in den ausgekuppelten Zustand versetzt), wenn der Motor 28' angetrieben wird. Im eingekuppelten Zustand wird die Drehung der Welle 72 behindert, um die Bewegung der mechanischen Verbindung 70 und der Verschlussplatte 20 zwischen der geschlossenen und der geöffneten Position im Zustand des Rücktreibens zu bremsen. Im Gegensatz dazu kann sich die Welle 72 im entkuppelten Zustand drehen und die Bewegung der mechanischen Verbindung 70 und der Verschlussplatte 20 im normalen Antriebszustand ermöglichen. Um ein Rücktreiben zu verhindern, wird die elektromechanische Bremsvorrichtung 76 zum Blockieren oder Bremsen verwendet.
7C enthält keine elektromechanische Bremsanordnung 76 wie in 7B, nichtsdestotrotz wird die Verriegelung oder Abbremsung durch Anlegen von Energie an den Motor 28, 28' erreicht, um die Drehung der Welle 72 des Motors 28, 28' zu stoppen und als Ergebnis die Bewegung der mechanischen Verbindung 70 und der Verschlussplatte 20 anzuhalten. Insbesondere ist der Motor 28, 28' ein bürstenloser Gleichstrom-Elektromotor 28', und die mechanische Verbindung 70 umfasst eine direkte mechanische Verbindung zwischen der Welle 72 des Motors 28' und der Hebeplatte 36, 44 des Fensters 20. Somit ist der bürstenlose Elektromotor 28' in der Lage, die Bremssteuerung zu übernehmen (d.h. die Verschlussplatte oder das Fenster 20 am Rücktreiben zu hindern), ein Beispiel für ein Bremssystem und insbesondere ein Beispiel für ein elektronisches Bremssystem.
7D zeigt eine Konfiguration des Betätigungssystems 27, bei der die mechanische Verbindung 70 eine Schiene 34, 42 zur Verbindung mit der Tür 16 und eine Hebeplatte 36, 44 umfasst, die am Fenster 20 befestigt und auf der Schiene verschiebbar angebracht ist. Ein Kabel 32, 62 ist an der Hebeplatte 36, 44 befestigt. Die mechanische Verbindung 70 umfasst auch ein Getriebe, z. B. ein Zahnradgetriebe 77, das rückwärts antreibbar ist und einen von der Welle 72 des Motors 28, 28' angetriebenen Getriebeeingang und einen Getriebeausgang aufweist. Eine Trommel 30, 50 ist mit dem Getriebeausgang gekoppelt, um die das Kabel 32, 62 geschlungen ist, um das Kabel 32, 62 und die Hebeplatte 36, 44 entlang der Schiene 34, 42 als Reaktion auf die Drehung der Welle 72 des Motors 28, 28' zu bewegen, die durch das Getriebe 77 verändert wird. Der Getriebezug 77 kann beispielsweise ein Getriebezug 77 sein, wie er im US-Patent Nr. 9.234.377 beschrieben ist, das hier durch Bezugnahme einbezogen ist. Insbesondere kann der Getriebezug 77 ein Schneckenrad 78 umfassen, das an der Welle 72 des Motors 28, 28' am Getriebeeingang befestigt ist, und ein Stirnrad 79, das an einer Getriebewelle 80 befestigt ist, die den Getriebeausgang umfasst und eine Anzahl von äußeren Umfangszähnen 81 aufweist, die mit dem Schneckenrad 78 in Kämmeingriff stehen. Ein solcher Getriebezug oder ein solches Getriebe als Untersetzungsmechanismus kann Untersetzungseigenschaften aufweisen, wodurch die Drehzahl des Motors am Ausgang des Getriebes reduziert wird, um eine Drehzahlreduzierung/Drehmomentvervielfachung zu erreichen. Drehung des Schneckenrads 78 durch den Motor 28, 28' bewirkt die Drehung des Stirnrads 79 im normalen Antriebszustand und die Drehung des Stirnrads 79 bewirkt die Drehung des Schneckenrads 78 im Rücktrieb-Zustand. Einem Aspekt zufolge besteht das Schneckenrad 78 aus Messing und das Stirnrad 79 aus Kunststoff, um einen ausreichenden Reibungskoeffizienten zu erreichen, der das Rücktreiben ermöglicht, bei dem die Drehung des Stirnrads 79 die Drehung des Schneckenrads 78 bewirkt. Gemäß einem anderen Aspekt beträgt das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Schneckenrad 78 und dem Stirnrad 79 mindestens 50:1 (z.B. 57:1), um zu ermöglichen, dass das Schneckenrad 78 durch das Stirnrad 79 beim Rücktreiben angetrieben werden kann, was als eine Art eines rücktreibbaren Getriebes dargestellt ist. Es sollte jedoch anerkannt werden, dass auch andere Getriebezüge (z.B. andere hocheffiziente, rücktreibbare Getriebezüge mit niedrigem Übersetzungsverhältnis) zusätzlich oder stattdessen verwendet werden können.
Wie in den 8, 9A und 9B am besten zu sehen ist, umfasst die elektromechanische Bremsanordnung 76, ein weiteres Beispiel für ein Bremssystem und insbesondere ein Beispiel für ein mechanisches Bremssystem, eine Spulenbaugruppe 82, die funktionell mit dem Controller 74 verbunden ist, um elektrischen Strom zu empfangen. Genauer gesagt bleibt die elektromechanische Bremsanordnung 76 im eingekuppelten Zustand, wenn die Spulenbaugruppe 82 durch das Fehlen des elektrischen Stroms entregt wird, und bleibt im ausgekuppelten Zustand, wenn die Spulenbaugruppe 82 durch den elektrischen Strom erregt wird. Die elektromechanische Bremsanordnung 76 umfasst auch eine erste Reibplatte 83, die drehfest mit der Welle 72 verbunden ist, und eine zweite Reibplatte 84. Die erste und die zweite Reibplatte 83, 84 werden in Reibungseingriff miteinander gebracht, wenn die Spulenbaugruppe 82 stromlos ist. Genauer gesagt, werden die erste und die zweite Reibplatte 83, 84 durch ein Federelement 85 in Reibungseingriff miteinander gebracht, wenn die Spulenbaugruppe 82 stromlos ist. Wenn die Spulenbaugruppe 82 erregt ist, werden die erste und die zweite Reibungsplatte 83, 84 durch eine Magnetkraft der Spulenbaugruppe 82 aus dem Reibungseingriff miteinander bewegt. Die Welle 72 des Motors 28, 28' erstreckt sich axial durch den Motor 28, 28' von einem ersten Ende 86, das an der mechanischen Verbindung 70 (z. B. Trommel 30, 50) befestigt ist, zu einem zweiten Ende 87, das an der ersten Reibplatte 83 der elektromechanischen Bremsanordnung 76 befestigt ist.
Wie am besten in der Explosionsdarstellung von 8 gezeigt, umfasst die elektromechanische Bremsenbaugruppe 76 ein Bremsengehäuse 88 mit einer Endbefestigungsfläche 89 und einer ringförmigen Außenwand 90, die allgemein zylindrisch dargestellt ist und einen inneren Hohlraum 91 begrenzt, der für die Aufnahme verschiedener Komponenten der Bremsenbaugruppe 76 dimensioniert ist. Zur Erleichterung der Befestigung der Bremsanordnung 76 in ihrer Position ist die Endbefestigungsfläche 89 mit einer Anzahl von Durchgangsöffnungen 92 zur Aufnahme von Befestigungselementen dargestellt, wobei die Befestigungselemente beispielhaft und ohne Einschränkung als Gewindeverbindungselemente zur Aufnahme in ein Ende des Motors 28, 28' vorgesehen werden können (9A-9B). Die Bremsenbaugruppe 76 umfasst ferner einen Abstandshalter 93, der auch als Unterlegscheibe bezeichnet wird. Die elektromagnetische Spulenbaugruppe 82 hat einen leitenden elektrischen Draht 94, der wendelartig um einen Spulenkörper 95 gewickelt und in betriebsfähiger elektrischer Verbindung mit einer elektrischen Stromquelle ausgebildet ist, und ein Spulengehäuse 96.
Das Spulengehäuse 96 hat eine ringförmige Außenwand 97 und einen zentralen, rohrförmigen Zapfen 98, der sich entlang der Achse A von einer Endwand 99 zu einem freien Ende erstreckt, mit einem ringförmigen Hohlraum 100, der sich zwischen der Wand 97 und dem Zapfen 98 erstreckt, um die Spulenanordnung 82 darin aufzunehmen. Der Spulenkörper 95 der Spulenbaugruppe 82 weist eine Durchgangsöffnung oder einen Durchgang 101 auf, der so bemessen ist, dass er eng an einer Außenfläche des Zapfens 98 anliegt, und ist so bemessen, dass er eng in den Hohlraum 100 des Spulengehäuses 96 passt.
Wie in den 9A und 9B am besten dargestellt, besteht eine direkte mechanische Verbindung zwischen der Welle 72 und der Trommel 30, 50. Das Abstandsstück 93 ist in einem Hohlraum oder einer Tasche 102 angeordnet, die von der Wand des rohrförmigen Zapfens 98 begrenzt wird, so dass das Abstandsstück 93 an der Endwand 99 zur Anlage kommt. Das Federelement 85 ist in der Tasche 102 gegen das Abstandsstück 93 angeordnet, wobei das Federelement 85 eine Länge aufweist, die ausreicht, um sich in einem nicht vorgespannten, axial entlasteten Zustand axial entlang der Achse A (8) von einem freien Ende 103 des rohrförmigen Zapfens 98 nach außen und über dieses hinaus zu erstrecken. Es sollte erkannt werden, dass der Abstandshalter 93 mit der gewünschten axialen Dicke versehen werden kann, um die Kraft des Federelements 85, die auf die zweite Reibplatte 83 ausgeübt wird, einzustellen, indem eingestellt wird, wie weit sich das Federelement 85 axial über das freie Ende 103 des Zapfens 98 hinaus erstreckt, zusätzlich zur Einstellung der Federkonstante des Federelements 85. Bei am Motor 28, 28' befestigtem Bremsgehäuse 88 ist die erste Reibplatte 83 mit dem zweiten Ende 87 der Welle 72 des Motors 28, 28' drehfest verbunden, beispielsweise über eine Presspassung, die beispielhaft und ohne Einschränkung über ein mechanisches Befestigungsmittel damit verbunden und/oder befestigt ist, während das erste Ende 86 der Welle 72 fest mit der Trommel 30, 50 verbunden ist. Die zweite Reibplatte 84 ist im Bremsengehäuse 88 zwischen der ersten Reibplatte 73 und dem Federelement 85 angeordnet, so dass das Federelement 85 an der zweiten Reibplatte 84 angreift und die zweite Reibplatte 84 in Kontakt mit der ersten Reibplatte 83 zwangsweise vorspannt, wenn die Montage abgeschlossen ist und sich die zweite Reibplatte in der „Einschaltstellung“ oder im „Eingriffszustand“ befindet. Die zweite Reibplatte 84 ist nicht für eine Drehbewegung um die Achse A vorgesehen, sondern für eine Gleitbewegung entlang der Achse A während der Bewegung zwischen den Zuständen „eingekuppelt“ und „ausgekuppelt“. Zur Erleichterung einer reibungslosen Gleitbewegung ist die zweite Reibplatte 84 mit einer Anzahl von sich radial nach außen erstreckenden Laschen oder Ohren 104 für einen engen Gleiteingriff mit einer Innenfläche der Außenwand des Bremsgehäuses 90 dargestellt. Zur Erleichterung der Herstellung eines hohen Reibungseingriffs zwischen der ersten und der zweiten Reibplatte 83, 84 im „Eingriffszustand“ ist die zweite Reibplatte 84 so dargestellt, dass sie ein Reibungsmaterial mit hohem Koeffizienten aufweist, das in Form eines ringförmigen Bandes 105 ausgebildet ist, das in einer ringförmigen Nut 107 in einer Endfläche der zweiten Reibplatte 84 befestigt ist. Dementsprechend erstreckt sich das ringförmige Band 105 von der Endfläche der zweiten Reibplatte 84 axial nach außen, um im „Eingriffszustand“ mit einer Endfläche der ersten Reibplatte 83 in Reibeingriff zu stehen. Es sollte anerkannt werden, dass das Band 105 an der ersten Reibungsplatte 83 oder sowohl an der ersten als auch an der zweiten Reibungsplatte 83, 84 befestigt werden kann, um den Grad des Reibungseingriffs dazwischen zu erhalten. Es sollte auch anerkannt werden, dass jedes geeignete Material mit hohem Reibungskoeffizienten für das Band 105 verwendet werden kann, und ferner, dass die Endflächen der ersten Reibungsplatte 83 und/oder der zweiten Reibungsplatte 84 oberflächenbehandelt oder anderweitig aufgeraut werden können, wie gewünscht, um die Bereitstellung eines hohen Reibungsgrades dazwischen zu erleichtern, um die erste Reibungsplatte 83 zu halten und die erste Reibungsplatte 83 daran zu hindern, sich zu drehen, während sie im „Eingriffszustand“ ist. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Bremsflächen wird beim Betrachten der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Mechanismen zur Herstellung eines Bremszustands zwischen der ersten und der zweiten Reibplatte 83, 84 erkennen, wobei diese Mechanismen in Betracht gezogen und durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen werden.
Wie in den 9-10 dargestellt, erstreckt sich eine elektrische Leitung 106 vom Controller 74 in elektrischer Verbindung mit der elektromechanischen Bremsanordnung 76, insbesondere mit der Spulenbaugruppe 82 der elektromechanischen Bremsanordnung 76. Wenn die Bremse 76 durch elektrischen Strom erregt wird, wird die Bremse 76 in den „ausgerückten Zustand“ versetzt, und die Welle 72 kann sich um die Achse A drehen. Normalerweise befindet sich die Bremse 76 jedoch im „eingerückten Zustand“, um eine Bewegung der Welle 72, der mechanischen Verbindung 70 und damit der Verschlussplatte 20 zu verhindern.
Wenn sich die elektromechanische Bremse 76 im „eingekuppelten Zustand“ befindet, wie in 9 gezeigt, z. B. wenn das Fenster 20 vollständig geschlossen ist, wird die Spulenbaugruppe 82 durch das Fehlen des ihr zugeführten elektrischen Stroms stromlos geschaltet. Somit wird der Spulenbaugruppe 82 der Bremse 76 vom Controller 74 kein Strom oder keine Energie zugeführt, und die vom Federelement 85 ausgeübte Federkraft bringt die zweite Reibplatte 84 in Reibkontakt mit der ersten Reibplatte 83, um zu verhindern, dass sich die erste Reibplatte 83 und damit die Welle 72 um die Achse A dreht. Dementsprechend bleibt das Fenster 20 oder eine andere Verschlussplatte 20 geschlossen.
Zum Lösen der Bremse 76 und zum Bewegen der Bremse 76 aus dem „eingekuppelten Zustand“ in den „ausgekuppelten Zustand“ wird selektiv ein Signal oder ein Befehl an den Controller 74 gesendet. Ein Benutzer des Fahrzeugs 10 kann das Senden eines Signals oder Befehls an den Controller 74 veranlassen, um die Bremse 76 selektiv zu lösen und so zu ermöglichen, dass die Verschlussplatte 20 frei in eine neue Position bewegt werden kann, z. B. in eine offene oder geschlossene Position. Ein Schalter, ein Schlüsselanhänger, ein Knopf, ein Sensor oder eine andere Vorrichtung im Fahrzeug 10 oder in Verbindung mit dem Fahrzeug 10 kann verwendet werden, um das Signal an den Controller 74 zu senden. Nach Erhalt des Signals stellt der Controller 74 Energie in Form von elektrischem Strom für die Spulenbaugruppe 82 und auch für den Motor 28, 28' bereit. Bei Erregung der elektromagnetischen Spulenbaugruppe 82 durch elektrischen Strom, der durch die Drahtwicklung 94 fließt, wird aufgrund des Ampere'schen Gesetzes ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld übt eine Magnetkraft auf die zweite Reibplatte 84 aus, die stark genug ist, um die Federkraft des Federelements 85 zu überwinden, so dass die Magnetkraft die zweite Reibplatte 84 axial von der ersten Reibplatte 83 wegzieht und aus dem Kontakt mit ihr herausschiebt. Wenn die zweite Reibplatte 84 axial von der ersten Reibplatte 83 beabstandet ist (10), wird die Bremse 76 in den „gelösten Zustand“ gebracht, wodurch die erste Reibplatte 78, die Welle 72 und die mechanische Verbindung 70 sich unter einer geeigneten, von außen aufgebrachten Kraft bewegen können. Sobald die zweite Reibplatte 84 von der ersten Reibplatte 83 gelöst ist, bewirkt die vom Controller 74 befohlene und dem Motor 28, 28' zugeführte Energie eine Drehung der Welle 72 und der ersten Reibplatte 83 um die Achse A. Da die zweite Reibplatte 84 nicht mehr in Kontakt mit der ersten Reibplatte 83 steht, können sich die Welle 72 und die erste Reibplatte 83 frei um die Achse A drehen. Sobald die Verschlussplatte 20 die geschlossene oder eine andere vorbestimmte Position erreicht hat, wird von den Controller 74 selektiv ein Signal gesendet, um die Energiezufuhr zum Motor 28, 28' und zur Spulenbaugruppe 82 zu unterbrechen, wodurch die Spulenbaugruppe 82 stromlos wird und somit die Magnetkraft von der Spulenbaugruppe 82 nachlässt, wodurch die zweite Reibplatte 84 unter der Vorspannung des Federelements 85 in Reibungseingriff mit der ersten Reibplatte 83 gebracht wird. Dementsprechend wird die Bremse 76 wieder in den „eingekuppelten Zustand“ gebracht, um die Drehung der Welle 72 des Motors 28, 28' zu verhindern und somit die Verschlussplatte 20 in der gewünschten Position zu halten.
Der Controller 74 umfasst eine Motorsteuerungsschaltung 107 zur Steuerung des Motors 28, 28' und eine Bremssteuerungsschaltung 108 zur Steuerung der elektromechanischen Bremse 76. Darüber hinaus werden der Schalter 109 (z. B. ein Fensterheberschalter) und/oder das BCM 137 gezeigt, um den Motorbewegungsbefehl an den Controller 74 zu liefern (z. B. im normalen Fahrzustand).
Das Betätigungssystem 27 der vorliegenden Offenbarung kann auch manuell betrieben werden. Bei manuellem Betrieb kann der Controller 74 die Bewegung des mindestens einen Sensors 114a, 114b, 114c, der für den Motor 28, 28' vorgesehen ist, erfassen und löst die elektromechanische Bremse 76 in der gleichen Weise wie der oben beschriebene angetriebene Betrieb. Wenn die gesamte Energieversorgung ausfällt, beispielsweise wenn die Fahrzeugbatterien leer sind, wird das Bremsmoment auf ein Maximum begrenzt, das einen Schlupfzustand ermöglicht. Auf diese Weise kann die Verschlussplatte 20 mit höheren als den üblichen Handkräften geöffnet oder geschlossen werden. Darüber hinaus ist der Controller 74 so ausgebildet, dass er die Verfügbarkeit einer Hauptstromquelle 110 überwacht und dementsprechend entweder im normalen Fahrzustand oder im Rücktriebszustand arbeitet. Wenn die Hauptstromquelle 110 normal ist (d. h. keine schwache oder keine Batterie vorhanden ist), ist die elektromechanische Bremsanordnung 76 ausgeschaltet (Strom angelegt), wenn der Motor 28, 28' eingeschaltet ist (Strom angelegt). Wenn die Hauptstromquelle 110 normal ist, ist die elektromechanische Bremsanordnung 76 auch eingeschaltet (Strom weg), wenn der Motor 28, 28' ausgeschaltet ist (Strom weg). Ist die Hauptstromquelle 110 jedoch nicht normal (d. h. eine schwache Batterie oder keine Batterie), ist die elektromechanische Bremsenbaugruppe 76 eingeschaltet (ohne Strom), wenn der Motor 28, 28' ausgeschaltet ist (ohne Strom).
Wie oben unter Bezugnahme auf 7C erläutert, kann der Motor 28, 28' die Bewegung der mechanischen Verbindung 70 und der Verschlussplatte 20 im Rücktrieb-Zustand bremsen, widerstehen oder anhalten. Um einen solchen Betrieb zu ermöglichen, ist der Motor 28, 28' ein bürstenloser Gleichstrom-Elektromotor 28' und in der Controller 74 ist so ausgebildet, dass er eine feldorientierte Steuerung (FOC) bereitstellt, die weiter unten ausführlicher beschrieben wird.
Wie in 11 schematisch dargestellt, umfasst der bürstenlose Gleichstrom-Elektromotor 28' oder einfach der bürstenlose Elektromotor 28' eine Anzahl von Statorwicklungen 112a, 112b, 112c (im Beispiel drei, die sternförmig verbunden sind) und einen Rotor 113, der im Beispiel zwei Pole hat („N“ oder Nord und „S“ oder Süd) und der sich in Bezug auf die Statorwicklungen 112a, 112b, 112c drehen kann. Die Drehung des Rotors 113, der mit einer Ausgangswelle (z.B. Welle 72) verbunden sein kann, die in betriebsfähiger Verbindung mit der mechanischen Verbindung 70 oder einem anderen Mechanismus oder Getriebe steht, der Verschlussplatte 20, wie z.B. dem Fenster 20, wie in 2 dargestellt, eine Bewegung zu verleihen.
Die Steuerung des bürstenlosen Elektromotors 28' sieht ein elektrisches periodisches Schalten der erzeugten Ströme Ia, Ib, Ic vor, die in den Statorwicklungen 112a, 112b, 112cfließen, die von einer Gleichstromquelle, z. B. der Hauptstromquelle 110, die mit den Wicklungen 112a, 112b, 112c in elektrischer Verbindung steht, gespeist werden, um die Drehung des Rotors 113 über die resultierende magnetische Wechselwirkung aufrechtzuerhalten. Beispielsweise umfasst eine Steuereinheit 111 des Betätigungssystems 27 den Controller 74 (z. B. Mikroprozessor 133), einen dreiphasigen Wechselrichter 134 und eine PWM-Einheit 135 (Pulsweitenmodulation) mit PWM-Treibern 135a, die mit den Phasenstatorwicklungen 112a, 112b, 112c verbunden sind. In bekannter Weise, auf die hier nicht näher eingegangen wird, umfasst der dreiphasige Wechselrichter 134 drei Paare von Leistungstransistorschaltern 136 für jede Statorwicklung 112a, 112b, 112c, die von der PWM-Einheit 135 so gesteuert werden, dass die jeweiligen Phasenspannungen entweder auf einen hohen (EIN) oder einen niedrigen (AUS) Wert gesteuert werden, um den Durchschnittswert der zugehörigen Spannungen/Ströme zu steuern, die die Statorwicklungen 112a, 112b, 112c erregen. Wenn die Statorwicklungen 112a, 112b, 112c in einer vom Mikroprozessor 133, der die PWM-Einheit 135 steuert, bestimmten Reihenfolge und Größe erregt werden, wird ein sich bewegender Magnetfluss erzeugt, der sich im oder gegen den Uhrzeigersinn bewegt. Dieser bewegte Magnetfluss interagiert mit dem vom permanentmagnetischen Rotor 113 erzeugten Magnetfluss, um den Rotor 113 in Drehung zu versetzen. Das auf den Rotor 113 wirkende Drehmoment führt zu einer Bewegung der Welle 72.
Die Steuerung kann die Kenntnis der Position des Rotors 113 während seiner Drehung nutzen, um das an die Wicklungen 112a, 112b, 112c anzulegende Erregerspannungs-/Strommuster zu steuern, auch bekannt als Kommutierung. Dementsprechend kann das Betätigungssystem 27 den mindestens einen Sensor (z. B. den Hall-Effekt-Sensor 114a, 114b, 114c) umfassen, der mit dem Motor 28, 28' gekoppelt ist, um die Bewegung des Motors 28, 28' und folglich der Verschlussplatte 20 zu detektieren, schematisch dargestellt als 114a, 114b, 114c, die in Bezug auf die Statorwicklungen 112a, 112b, 112c in Umfangsrichtung (z. B. mit einem Winkelabstand von 120° zwischen ihnen) angeordnet sind, um die Position des Rotors 113 zu erfassen und die erfassten Signale über die elektrischen Leitungen 117a, 117b, 117c elektrisch an den Controller 74 zu übertragen. Beispielsweise kann mit drei Ein/Aus-Hall-Positionssensoren 114a, 114b, 114c die magnetische Position des Rotors 113 für sechs verschiedene radiale Zonen und insbesondere an der genauen Position des Rotors 113 erfasst werden, wie in 12 schematisch dargestellt (wo die verschiedenen Codes, die den von den Positionssensoren 114a, 114b, 114c gelieferten Ausgängen entsprechen, für jede Zone gezeigt werden). Es kann eine andere Anzahl von Hall-Positionssensoren vorgesehen werden. Die Kommutierungssequenz wird von in den Controller 74 auf der Grundlage der relativen Positionen des Stators 115 und des Rotors 113 bestimmt, wie sie entweder von den Hallsensoren 114a, 114b, 114c oder der Größe der elektromagnetischen Gegenkraft (EMK) gemessen werden, die bei der Drehung des Rotors 113 als Teil einer sensorlosen Positionserfassungstechnik erzeugt wird. Die Steuerung kann alternativ die Kenntnis der Position des Fensters 20, der Hebeplatten 36, der Kabeltrommel 30 oder anderer Komponenten nutzen, die infolge der Drehung des Rotors 113 bewegt werden. Anstelle der Hall-Sensoren 114a, 114b, 114c können auch ein oder mehrere Drehmelder 131 (11) zur Bestimmung der Position des Rotors 113 (z. B. auf der Welle 72 montiert) verwendet werden. Drehmelder 131 bieten beispielsweise eine höhere Genauigkeit, und folglich würde eine geringere Bewegung des Rotors 113 (z. B. durch die Bewegung des Fensters 20) zu einer Auslösung der Bremsung führen.
Zusätzlich zu den 11 und 12 kann die Steuerung des bürstenlosen Elektromotors 28' in einem sinusförmigen Antriebsmodus implementiert werden, wobei der bürstenlose Elektromotor 28' durch dreiphasige pulsweitenmodulierte (PWM) Spannungen versorgt wird, die moduliert werden, um Phasenströme Ia, Ib, Ic mit einer sinusförmigen Form in den Statorwicklungen 112a, 112b, 112c oder Spulen zu erhalten, wie schematisch dargestellt. Bei dieser sinusförmigen Kommutierung werden alle drei elektrischen Leitungen 117a, 117b, 117c, die mit den Statorwicklungen 112a, 112b, 112c und der PWM-Einheit 135 verbunden sind, (z. B. permanent) mit sinusförmigen Strömen Ia, Ib, Ic gespeist, die um 120 Grad zueinander phasenverschoben sind. Der resultierende Effekt des durch die Statorwicklungen 112a, 112b, 112c fließenden Stroms ist die Erzeugung eines Nord/Süd-Magnetfelds, das sich im Stator 115 des Motors dreht, wenn die Ströme Ia, Ib, Ic variiert werden. Der Kommutierungsprozess zum Schalten des durch die Statorwicklungen 112a, 112b, 112c fließenden Stroms wird von dem Controller 74 berechnet, der die PWM-Einheit 135 (MOSFETs 136) steuert.
Eine Speichereinheit 138 kann als Teil des Controllers 74 (d. h. des Mikroprozessors 133) enthalten sein, um Anweisungen und Algorithmen (z. B. Code) zur Ausführung der hier beschriebenen Motorsteuerungsverfahren und - techniken durch den Controller 74 zu speichern. Der Speicherchip 138 ist zwar als Teil des Controllers 74 dargestellt, könnte aber auch separat sein. Auf dem Speichermodul 138 gespeicherte Anweisungen und Codes können sich auch auf verschiedene Systemmodule beziehen, z. B. auf Module für Anwendungsprogrammierschnittstellen (API), Antriebs-API, digitale Eingangs-Ausgangs-API, Diagnose-API, Kommunikations-API und Kommunikationstreiber für die LIN-Kommunikation und die CAN-Bus-Kommunikation mit dem BCM 137 oder anderen Fahrzeugsystemen. Auch wenn die Module so beschrieben werden, dass sie in die Speichereinheit 138 geladen werden, können sie natürlich auch in Hardware und/oder Software implementiert sein.
Die Anweisungen und Algorithmen (z. B. Code) zur Ausführung der hier beschriebenen Motorsteuerungsverfahren und -techniken durch den Controller 74 können sich auf die Steuerung des dreiphasigen Wechselrichters 134 (einschließlich Feldeffekttransistoren, wie z. B. Leistungstransistorschalter 136) beziehen. Die Steuerung des dreiphasigen Wechselrichters 134 liefert koordinierte Leistung (z. B. sinusförmige Spannungen, um Ströme Ia, Ib, Ic zu erzeugen) an den Motor 28', z. B. FETS 136, die als Lastschalter gesteuert werden, um eine Quelle elektrischer Energie oder die Hauptstromquelle 110 (Spannung/Strom), die vom Controller 74 oder einem FET-Treiber gesteuert wird, zu verbinden oder zu trennen, um den Motor 28' in einer Weise zu steuern, die im Folgenden anschaulich beschrieben wird. Beispielhaft ist der Controller 74 elektrisch direkt oder indirekt mit dem dreiphasigen Wechselrichter 134 verbunden, um diesen zu steuern (z. B. zur Steuerung der FET-Schaltfrequenz). Der dreiphasige Wechselrichter 134 ist in der Figur über die drei elektrischen Leitungen 117a, 117b, 117c mit dem Motor 28' verbunden. Erfasste Stromsignale sowie Rück-EMK-Spannungssignale, die durch die Drehung des Rotors 113 erzeugt werden, können auch von in dem Controller 74 über dieselben elektrischen Leitungen 117a, 117b, 117c empfangen und von den Stromkreisen 139 überwacht werden, die mit dem Bewegungsauslöser 140 des Mikroprozessors 133 gekoppelt sind.
Der Controller 74 ist so ausgebildet, dass er ein Verfahren oder einen Algorithmus der feldorientierten Steuerung (FOC) implementiert, das bzw. der im Speicher 138 als Anweisungen gespeichert ist und von dem Controller 74 ausgeführt wird, um den bürstenlosen Elektromotor 28' zu steuern. Mit FOC-Techniken (oder Vektorsteuerung) für bürstenlose Motoren, wie hier beschrieben, können das Drehmoment und der Fluss unabhängig für das Bremsen gesteuert werden, um die Kraft zu steuern, die das Fenster 20 bewegt, sowie die Verbesserung des Motorstarts, des Motorstopps, und Verbesserung der Motorumkehr.
Wie in den 14-18 dargestellt, optimiert die Technik des bürstenlosen Motors mit feldorientierter Regelung das vom Rotor 113 erzeugte Drehmoment über die Drehwinkel des Rotors 113 relativ zu den Wicklungen 112a, 112b, 112c. Die kommutierten Ströme Ia, Ib, Ic, die den Wicklungen 112a, 112b, 112c zugeführt werden, erzeugen ein Statorfeld 99, das orthogonal zum Feld des Rotors 113 sein soll. Die optimale Richtung der Netto-Statorfeldkraft 155 zur Maximierung des Drehmoments des Rotors 113 ist als Pfeil 157 dargestellt, der zur Drehung des Rotors 113 dient. Die suboptimale Richtung der Netto-Statorfeldkraft 155 ist als Pfeil 159 dargestellt, der auf den Rotor 113 nach außen zieht und kein Drehmoment auf den Rotor 113 erzeugt. Wenn die Magnetfelder 99 und 144 parallel sind, enthält die Netto-Statorfeldkraft 155 nur die durch Pfeil 159 dargestellte Komponente der Netto-Statorfeldkraft 155, so dass kein Drehmoment am Rotor 113 erzeugt wird. Wenn die Magnetfelder 99 und 144 orthogonal zueinander sind, enthält die Netto-Statorfeldkraft 155 nur die durch Pfeil 157 angezeigte Komponente der Netto-Statorfeldkraft 155, so dass ein maximales Drehmoment am Rotor 113 erzeugt wird. Die feldorientierte Steuerung (oder Vektorsteuerung) zielt darauf ab, die Zugkraft 159 zu eliminieren (z. B. 0), um die Drehmomentkraft 157 zu maximieren.
Um das Drehmoment auf diese Weise zu maximieren, werden die Ströme Ia, Ib, Ic und die an die Wicklungen 112a, 112b, 112c angelegten Spannungen separat und in Abhängigkeit von der tatsächlichen Winkelposition θ des Rotors 113 relativ zu den Wicklungen 112a, 112b, 112c gesteuert, um das Statorfeld 99 orthogonal zum Rotormagnetfeld 144 auszurichten. Der phasenverschobene resultierende Statorstrom Is kann mathematisch in zwei Komponenten zerlegt werden, wie in den 14-16 dargestellt: einen Quadraturstrom (Iq), auch als Drehmomentstrom bezeichnet, der im Rotor 113 eine Drehung entsprechend der auf den Rotor 113 wirkenden orthogonalen Kraft 157 hervorruft, und einen Gleichstrom (Id), auch als Flussstrom bezeichnet, der die nach außen gerichtete Zugkraft 159 auf den Rotor 113 hervorruft. Bei der feldorientierten Regelungstechnik geht es darum, diese Komponenten Id, Iq, die mit Hilfe einer Transformationsfunktion in die 3-Achsen-Domäne des Stators transformiert werden, als die drei Stromsignale Ia, Ib, Ic einzustellen, um den Flussstrom Id auf null zu reduzieren oder zu eliminieren, so dass nur der Drehmomentstrom Iq übrig bleibt, um das Statormagnetfeld 99 in Quadratur zur Quadraturachse des Rotors zu erzeugen, wie durch den Pfeil 157 dargestellt. Durch die Einstellung der zugeführten Motorströme und -spannungen in Bezug auf den Fluss oder die Direkt- und Quadraturachsen des Rotors kann die Rotordrehung präzise und schnell gesteuert werden, da der Drehmomentstrom (Iq) auf der Grundlage der Position θ des Rotors 113 eingestellt werden kann, der während der Drehung synchronisiert bleibt, was durch die Verwendung der Hallsensorsignale genau bestimmt werden kann, wie im Folgenden beschrieben wird. Die FOC-Steuerung kann daher ein schnelleres dynamisches Ansprechverhalten als bei der Steuerung von Bürstenmotoren bieten, die beispielsweise eine trapezkommutierte Steuerung verwenden, da der Drehmomentstrom Iq auf der Grundlage der genauen Position des Rotors 113 berechnet wird. Schnellere Reaktionszeiten des Motors sind für Fensterheberanwendungen wünschenswert.
Wie in 17 am besten dargestellt, sind Module oder Einheiten des Vektorsteuerungssystems 202 des Controllers 74 vorgesehen, um die Feldorientierung zu implementieren, und können daher in Software als in der Speichereinheit 138 gespeicherte Befehle verkörpert werden, die vom Controller 74 ausgeführt werden. Das Vektorregelungssystem 202 ist so ausgebildet, dass es einen Soll-Drehmomentstrom Ǐq basierend auf einer tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit ω des bürstenlosen Elektromotors 28' (z. B. bestimmt unter Verwendung der Hall-Sensoren 114a, 114b, 114c von 11, wie unten ausführlicher beschrieben) und einem erfassten ersten Phasenstrom Ia und einem zweiten Phasenstrom Ib und einem dritten Phasenstrom Ic von dem bürstenlosen Elektromotor 28' (z. B. Ströme, die durch das Feld fließen).Ströme, die durch die Wicklungen/Spulen 112a, 112b, 112c fließen, die zusätzlich zu den Strömen, die den Wicklungen/Spulen 112a, 112b, 112c zugeführt und unter Verwendung eines Analog-Digital-Wandlers erfasst werden, Stromkomponenten enthalten können, die infolge der Drehung des Rotors 113 induziert werden). Das Vektorsteuersystem 202 ist außerdem so ausgebildet, dass es eine Spannung des stationären Alpha-Bezugsrahmens $\overset{⇀}{V} a$
und eine stationäre Beta-Referenzrahmenspannung auf der Basis von V̂β auf der Grundlage des erfassten ersten Phasenstroms Ia, zweiten Phasenstroms Ib und dritten Phasenstroms Ic als Reaktion auf einen Hallsensor- oder Bewegungsauslöser 140 (steigende Flanke oder fallende Flanke) auf der Grundlage einer Anzahl von Hallsensorsignalen von der Anzahl von Hallsensoren 114a, 114b, 114c. Die Hallsensorsignale können beispielsweise von einem Interrupt-Handler 141 ( 18) an einem Interrupt-Port des Controllers 74 empfangen werden. So werden der Drehmoment-Spannungsbefehl V̂q und der Flusskopplungsspannungsbefehl V̂d aktualisiert, sobald der Hallsensor oder der Bewegungsauslöser 140 erkannt wird.
Folglich wird der Drehmoment-FOC-Vektor (Vd, Vq) auf der Grundlage der genau bekannten Position des Rotors 113 und des Moments berechnet, um das auf den Rotor 113 aufgebrachte Drehmoment zu maximieren. Diese Drehmomentberechnung wird nur sechsmal pro Umdrehung bei jeder Hall-Erkennung durchgeführt (z. B. wenn drei Hallsensoren 114a, 114b, 114c vorhanden sind), im Vergleich zu Drehmeldern, bei denen die Berechnungen Tausende Male pro Umdrehung erfolgen. Infolgedessen verwendet das Vektorsteuerungssystem 202 die digitalen Signale der Hallsensoren 114a, 114b, 114c, um eine hohe Genauigkeit der Position θ des Rotors 113 zu erzielen, die ein analoges Drehmeldersignal nicht bietet, und die FOC-Berechnungen sind rechnerisch weniger anspruchsvoll, was zu schnelleren Berechnungen und Reaktionszeiten, einem effizienteren Drehmomentvektor (Vd, Vq) sowie zu weniger teuren CPUs und Prozessoren führt.
Das Vektorsteuersystem 202 hält die Spannung des stationären Alpha-Bezugsrahmens $\overset{⇀}{V} a$
und die stationäre Beta-Referenzrahmenspannung V̂β. Darüber hinaus ist das Vektorsteuersystem 202 so ausgebildet, dass es ein erstes Phasen-Pulsbreitenmodulationssignal PWMa und ein zweites Phasen-Pulsbreitenmodulationssignal PWMb und ein drittes Phasen-Pulsbreitenmodulationssignal PWMc an den bürstenlosen Elektromotor 28 auf der Grundlage der Spannung des stationären Alpha-Referenzrahmens $\overset{⇀}{V} a$
und der Spannung des stationären Beta-Bezugsrahmens V̂β. Im Einzelnen umfasst das Vektorsteuersystem 202 eine erste Proportional-Integral-Steuereinheit 204, die so ausgebildet ist, dass sie den Soll-Drehmomentstrom Ǐq basierend auf der Ist-Winkelgeschwindigkeit ω des bürstenlosen Elektromotors 28 und einem entnommenen Drehmomentstrom $\overset{⇀}{I} q$
und einen Drehmomentspannungsbefehl auszugeben V̂q unter Verwendung des Soll-Drehmomentstroms Ǐq der aufgenommene Drehmomentstrom $\overset{⇀}{I} q$
Eine inverse Parktransformationseinheit 206 ist mit der ersten Proportional-Integral-Steuereinheit 204 gekoppelt und ist so ausgebildet, dass sie eine tatsächliche Winkelposition θ des bürstenlosen Elektromotors 28 empfängt und den Drehmomentspannungsbefehl V̂q und einen Flusskopplungs-Spannungsbefehl Vd in eine stationäre Alpha-Referenzrahmenspannung V̂α und eine stationäre Beta-Referenzrahmenspannung V̂β unter Verwendung einer inversen Parktransformation zu transformieren. Eine Schaltzustands- oder Raumvektor-Pulsbreitenmodulationseinheit 208 ist mit der inversen Parktransformationseinheit 206 und mit dem bürstenlosen Elektromotor 28 gekoppelt und so ausgebildet, dass sie die stationäre Alpha-Referenzrahmenspannung V̂α und eine stationäre Beta-Referenzrahmenspannung V̂β in 3-Phasen-Statorreferenzsignale umwandelt und ein erstes Phasen-Pulsbreitenmodulationssignal PWMa und ein zweites Phasen-Pulsbreitenmodulationssignal PWMb und ein drittes Phasen-Pulsbreitenmodulationssignal PWMc bestimmt und an den bürstenlosen Elektromotor28' ausgibt. Die Schaltzustandsvektor-Pulsbreitenmodulationseinheit 208 führt eine Raumvektor-Pulsbreitenmodulationsberechnung auf der Grundlage der Beträge des berechneten Drehmomentspannungsbefehls V̂q und des Flusskopplungsspannungsbefehls V̂d, wenn sie durch den Bewegungstrigger 140 (ansteigende oder abfallende Flanken der digitalen Signale von den Hallsensoren 114a, 114b, 114c) ausgelöst werden, und des Drehmomentspannungsbefehls V̂q und der Flusskopplungsspannungsbefehl V̂d werden auf der Grundlage des Winkels des Rotors 113 über den Sektor der Drehung des Rotors 113 transformiert. Sowohl die Schaltzustände oder die Raumvektor-Pulsbreitenmodulationseinheit 208 als auch die inverse Park-Transformationseinheit 206 sind ebenfalls mit einem Pulsbreitenmodulations-(PWM)-Trigger 209 gekoppelt und werden von diesem ausgelöst.
Das Vektorsteuersystem 202 umfasst auch eine Clarke-Transformationseinheit 210, die mit dem bürstenlosen Elektromotor 28' gekoppelt ist und so ausgebildet ist, dass sie den ersten Phasenstrom Ia, den zweiten Phasenstrom Ib und den dritten Phasenstrom Ic von dem bürstenlosen Elektromotor 28' empfängt und einen Strom des stationären Alpha-Referenzrahmens $\overset{⇀}{I} α$
und einen Strom des stationären Beta-Referenzrahmens $\overset{⇀}{I} β$
unter Verwendung einer Clarke-Transformation bestimmt (z. B. wandelt die Clarke-Transformation die symmetrischen dreiphasigen Ströme, die von dem 3-Achsen-System der Wicklungen 112a, 112b, 112c erfasst werden, in zweiphasige Quadratur-Statorströme eines 2-Achsen-Koordinatensystems um). Eine Park-Transformationseinheit 212 ist mit der Clarke-Transformationseinheit 210 gekoppelt und so ausgebildet, dass sie den Strom des stationären Alpha-Bezugsrahmens $\overset{⇀}{I} α$
und den Strom des stationären Beta-Bezugsrahmens $\overset{⇀}{I} β$
zu empfangen und den entnommenen Drehmomentstrom zu bestimmen und auszugeben $\overset{⇀}{I} q$
und einen gezogenen Feldflusskopplungsstrom $\overset{⇀}{I} d$
unter Verwendung einer Park-Transformation.
Eine zweite Proportional-Integral-Steuereinheit 214 ist mit der inversen Park-Transformationseinheit 206 und der Park-Transformationseinheit 212 gekoppelt und so ausgebildet, dass sie einen Referenz-Flussverbindungsstrom ${\overset{⇀}{I}}_{d r e f}$
und den gezogenen Flusskopplungsstrom $\overset{⇀}{I} d$
zu empfangen und den Flusskopplungsspannungsbefehl V̂d zu bestimmen und an die inverse Parktransformationseinheit 206 auszugeben.
Zurückkommend auf das Vektorsteuerungssystem 202 hat die Clarke-Transformationseinheit 210 einen ersten Phasenstromeingang 258 und einen zweiten Phasenstromeingang 260 und einen dritten Phasenstromeingang 262, die jeweils mit dem bürstenlosen Elektromotor 28' gekoppelt sind, um den ersten Phasenstrom Ia und den zweiten Phasenstrom Ib und den dritten Phasenstrom Ic zu empfangen, und einen mit der Park-Transformationseinheit 212 gekoppelten Alpha-Stationär-Referenzrahmenstromausgang 264 zur Ausgabe des Alpha-Stationär-Referenzrahmenstroms $\overset{⇀}{I} α$
und einen mit der Park-Transformationseinheit 212 gekoppelten Beta-Referenzrahmenstromausgang 266 zur Ausgabe des Beta-Referenzrahmenstroms $\overset{⇀}{I} β$
Die Park-Transformationseinheit 212 hat einen Eingang für den Strom des stationären Alpha-Bezugsrahmens 268, der mit dem Stromausgang 264 des stationären Alpha-Bezugsrahmens der Clarke-Transformationseinheit 210 gekoppelt ist, um den Strom des stationären Alpha-Bezugsrahmens zu empfangen $\overset{⇀}{I} α$
und einen Eingang für den Strom des stationären Beta-Referenzrahmens 270, der mit dem Stromausgang 266 des stationären Beta-Referenzrahmens der Clarke-Transformationseinheit 210 gekoppelt ist, um den Strom des stationären Beta-Referenzrahmens $\overset{⇀}{I} β$
Die Parke-Transformationseinheit 212 hat auch einen Ausgang 272 für den entnommenen Drehmomentstrom, der mit der ersten Proportional-Integral-Steuereinheit 204 gekoppelt ist, um den entnommenen Drehmomentstrom auszugeben $\overset{⇀}{I} q$
und einen mit der zweiten Proportional-Integral-Steuereinheit 214 gekoppelten Ausgang 274 zur Ausgabe des entnommenen Feldflußstroms $\overset{⇀}{I} d$
Die zweite Proportional-Integral-Steuereinheit 214 hat einen zweiten Referenzeingang 276, der die Referenz des Flusskopplungsstroms $\overset{⇀}{I} d_{Referenz ist}$
(z.B. Referenz-Flussverkettungsstrom = 0 aus Gründen, wie oben beschrieben, um die auf den Rotor 113 wirkende Kraft, die durch Pfeil 159 dargestellt ist, zu eliminieren), und einen zweiten gemessenen Eingang 278, der mit dem Ausgang 274 der Park-Transformationseinheit 212 gekoppelt ist, um den gezogenen Flussverkettungsstrom zu empfangen $\overset{⇀}{I} d$
und einen mit der inversen Park-Transformationseinheit 206 gekoppelten Flusskopplungsspannungsausgang 280 zum Ausgeben des Flusskopplungsspannungsbefehls V̂d.
Die erste Proportional-Integral-Steuereinheit 204 verfügt über einen ersten Referenzeingang 282 zur Aufnahme des Ziel- oder gewünschten Drehmomentstroms Ǐ_q Die erste Proportional-Integral-Steuereinheit 204 hat außerdem einen ersten Messeingang 284, der mit dem Ausgang 272 für den entnommenen Drehmomentstrom gekoppelt ist, um den entnommenen Drehmomentstrom zu empfangen $\overset{⇀}{I} q$
und einen Drehmomentspannungsausgang 286, der mit der inversen Parktransformationseinheit 206 verbunden ist, um den Drehmomentspannungsbefehl V̂q auszugeben. Es wird hiermit anerkannt, dass das Steuersystem 200 die inhärenten Eigenschaften des bürstenlosen Elektromotors 28' ausnutzt, insbesondere die Eigenschaft, dass, wenn der bürstenlose Elektromotor 28' verlangsamt wird, zum Beispiel durch einen Einklemmvorgang, der aufgenommene Drehmomentstrom $\overset{⇀}{I} q$
ansteigen wird. Die PI-Integration der Differenz zwischen dem begrenzten Drehmomentstrom ľq und diesem inhärent erhöhten Drehmomentstrom $\overset{⇀}{I} q$
wie in 18 durch den Pfeil F dargestellt, führt zu einem verringerten Sollwert für die Drehmomentspannung V̂q, die an den Motor 28' angelegt wird, wodurch die gemessene Winkelgeschwindigkeit ω und die Trägheit im Antriebssystem 27 weiter verringert werden. Die Hallsensoren 114a, 114b, 114c erfassen also die Position des Rotors 113, wie gezeigt, und der Mikrocontroller 133 berechnet den Flusskopplungsspannungsbefehl V̂d und den Drehmomentspannungsbefehl V̂q, um den Gleich- oder Flussstrom Id zu eliminieren, so dass nur die senkrechte Kraft F auf den Rotor 113 entsteht (z. B. maximales Drehmoment auf den Rotor 113, das von dem in den Spulen 112a, 112b, 112c durch den transformierten Flusskopplungsspannungsbefehl V̂d und den Drehmomentspannungsbefehl V̂q erzeugten Feld aufgebracht wird).
Die inverse Park-Transformationseinheit 206 hat einen ersten inversen Park-Eingang 288, der mit dem Drehmomentspannungsausgang 286 der ersten Proportional-Integral-Steuereinheit 204 gekoppelt ist, um den Drehmomentspannungsbefehl V̂q zu empfangen. Die inverse Park-Transformationseinheit 206 hat zusätzlich einen zweiten inversen Park-Eingang 290, der mit dem Flusskopplungsspannungsausgang 280 der zweiten Proportional-Integral-Steuereinheit 214 gekoppelt ist, um den Flusskopplungsspannungsbefehl V̂d zu empfangen, und einen dritten inversen Park-Eingang 292, der mit dem Addiererausgang 252 der Addiereinheit 246 des Positionsbestimmungssystems 216 gekoppelt ist, um die tatsächliche Winkelposition θ (oder den geschätzten Winkel des Rotors 13) zu empfangen. Die inverse Park-Transformationseinheit 206 hat auch einen Ausgang 294 für die Spannung des stationären Alpha-Bezugsrahmens, der mit der Schaltzustands-Vektorpulsbreitenmodulationseinheit 208 gekoppelt ist, um die Spannung des stationären Alpha-Bezugsrahmens V̂α auszugeben, und einen Ausgang 296 für die Spannung des stationären Beta-Bezugsrahmens, der mit der Schaltzustands-Vektorpulsbreitenmodulationseinheit 208 gekoppelt ist, um die Spannung des stationären Alpha-Bezugsrahmens V̂β auszugeben.
Die Schaltzustands-Vektor-Pulsbreitenmodulationseinheit 208 wandelt die Zweikomponenten-Spannung des stationären Alpha-Bezugsrahmens V̂α und die Spannung des stationären Beta-Bezugsrahmens V̂β in den Dreikomponenten-Statorbereich um, um die PWM-Signale zu erzeugen, die jeder Statorwicklung 112a, 112b, 112c zugeführt werden sollen. Die Schaltzustands-Vektorpulsbreitenmodulationseinheit 208 hat einen Eingang 298 für die alpha-stationäre Referenzrahmenspannung, der mit dem Ausgang 294 für die alpha-stationäre Referenzrahmenspannung der inversen Park-Transformationseinheit 206 verbunden ist, um die alpha-stationäre Referenzrahmenspannung V̂α zu empfangen, und einen Eingang 300 für die beta-stationäre Referenzrahmenspannung, der mit dem Ausgang 296 für die beta-stationäre Referenzrahmenspannung der inversen Park-Transformationseinheit 206 verbunden ist, um die beta-stationäre Referenzrahmenspannung V̂β zu empfangen. Die Schaltzustände-Vektor-Pulsbreitenmodulationseinheit 208 hat auch einen ersten Phasen-Pulsbreitenmodulationsausgang 302, der mit dem bürstenlosen Elektromotor 28 (z. B. mit der Wicklung 112a) gekoppelt ist, um das erste Phasen-Pulsbreitenmodulationssignal PWMa auszugeben, und einen zweiten Phasen-Pulsbreitenmodulationsausgang 304, der mit dem bürstenlosen Elektromotor 28 (z. B. mit der Wicklung 112b) gekoppelt ist, um das zweite Phasen-Pulsmodulationssignal PWMb auszugeben, und einen dritten Phasen-Pulsbreitenmodulationsausgang 306, der mit dem bürstenlosen Elektromotor 28 (z. B. mit der Wicklung 112c) gekoppelt ist, um das dritte Phasen-Pulsbreitenmodulationssignal PWMc auszugeben.
In 19A wird eine manuelle Eingabebewegung auf das Fenster 20 angewendet, wodurch eine leichte Bewegung des Motors 28' (und des Rotors 113) verursacht wird. In 19B sind die Rotor- und Statorfelder 99, 144 geringfügig um θ1 dejustiert (z. B. beginnt die manuelle Bewegung gerade, den Rotor 113 zu bewegen). Wie in 19C dargestellt, reicht der entnommene Strom der Flusskopplung $\overset{⇀}{I} d$
nicht aus, um der Rotordrehung zu widerstehen, und der aufgenommene Flusskopplungsstrom $\overset{⇀}{I} d$
nimmt ab, und im Rotor 113 wird ein Drehmomentstrom Iq induziert, der natürlich der Richtung des Rotors 113 entgegengesetzt ist. Der erzeugte Drehmomentstrom 307 ist also dem induzierten Drehmomentstrom Iq entgegengesetzt und bringt den Rotor 113 wieder in Ausrichtung. Der mindestens eine in 19B dargestellte Sensor (z. B. die Hallsensoren 114a, 114b, 114c) wird durch die Bewegung des Rotors 113 noch nicht ausgelöst.
Es kann jedoch eine stärkere manuelle Eingangsbewegung auf das Fenster 20 ausgeübt werden, die zu einer Abbremsung oder einem Widerstand des Motors 28' führt, wie in 20A dargestellt. Ein solcher Widerstandsmodus wird verwendet, sobald die Rotor- und Statorfelder 99, 144 um θ2 (einen größeren Winkel als θ1) nicht mehr ausgerichtet sind, wie in 20B dargestellt. Der Controller 74 ist so ausgebildet, dass er das Sensorsignal von dem mindestens einen Sensor (z. B. den Hall-Effekt-Sensoren 114a, 114b, 114c) erfasst, das den Bewegungsauslöser 140 auslöst und eine manuelle Bewegung der Welle 72 des Motors 28' im Rücktriebszustand anzeigt. Der Controller 74 überwacht auch den ersten Phasenstrom Ia und den zweiten Phasenstrom Ib und den dritten Phasenstrom Ic des Motors 28' im Zustand des Rücktreibens. Der Controller 74 ist außerdem so ausgebildet, dass er einen Drehmomentstrom $\overset{⇀}{I} q$
und einen entnommenen Feldfluss-Kopplungsstrom $\overset{⇀}{I} d$
auf der Grundlage des ersten Phasenstroms Ia und des zweiten Phasenstroms Ib und des dritten Phasenstroms Ic von dem Motor 28' in Reaktion auf das Erfassen des Sensorsignals von dem mindestens einen Sensor 114a, 114b, 114c, das die manuelle Bewegung der Welle 72 des Motors 28' in dem Zustand des Rücktreibens anzeigt, zu berechnen.
Der Controller 74 erzeugt dann einen Flusskopplungsspannungsbefehl V̂d und einen Drehmomentspannungsbefehl V̂q der zu einem entgegengesetzten Drehmomentstrom führt, der dem entnommenen Drehmomentstrom $\overset{⇀}{I} q$
entgegengesetzt ist, und den entnommenen Feldfluss-Kopplungsstrom $\overset{⇀}{I} d$
in einem Widerstandsmodus des Zustands des Rücktriebs minimiert, wie am besten in 20C gezeigt. Der Controller 74 kann auch den Flusskopplungsspannungsbefehl Vd und den Drehmomentspannungsbefehl V̂q erzeugen, was dazu führt, dass die Drehmomentstromaufnahme $\overset{⇀}{I} q$
minimiert wird und der entnommene Feldflusskopplungsstrom $\overset{⇀}{I} d$
in einem Haltemodus des in 21A und 21B gezeigten Rücktriebszustands maximiert wird.
Wie in den 22-25 am besten dargestellt, wird auch ein Verfahren zum Betreiben eines Betätigungssystems 27 zum Bewegen einer Verschlussplatte 20 eines Fahrzeugs 10 entweder in einem normalen Fahrzustand oder in einem Rückbetriebszustand bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens eines Motorbewegungsbefehls unter Verwendung eines Controllers 74 im normalen Fahrzustand. Als nächstes umfasst das Verfahren den Schritt des direkten Bewegens der Verschlussplatte 20 zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position mit einem Motor 28, 28', der eine Welle 72 aufweist, die direkt und funktionsfähig mit einer mechanischen Verbindung 70 verbunden ist, die mit der Verschlussplatte 20 verbunden ist, basierend auf dem Motorbewegungsbefehl, der im normalen Fahrzustand erfasst wird. Das Verfahren fährt fort mit dem Erfassen der Bewegung der Verschlussplatte 20 unter Verwendung mindestens eines Sensors 114a, 114b, 114c, der mit dem Motor 28, 28' und den Controller 74 entweder im normalen Antriebsmodus oder im Rücktriebszustand verbunden ist. Das Verfahren fährt fort mit dem Schritt des Steuerns des Betriebs des Motors 28, 28' unter Verwendung des Controllers 74 auf der Grundlage der erfassten Bewegung und des Motorbewegungsbefehls, der entweder im normalen Antriebsmodus oder im Rücktriebszustand erfasst wird. Das Verfahren fährt fort mit dem Schritt des selektiven Abbremsens der Bewegung der Verschlussplatte 20 zwischen der geschlossenen Position und der geöffneten Position auf der Grundlage der erfassten Bewegung unter Verwendung des Controllers 74 im Rücktriebszustand.
Wie oben beschrieben, kann der Motor 28, 28' der bürstenlose Gleichstrommotor 28' sein. So kann, wie in 22 am besten dargestellt, der Schritt des selektiven Abbremsens der Bewegung der Verschlussplatte 20 zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position auf der Grundlage der Bewegung, die unter Verwendung des Controllers 74 im Rücktriebszustand erfasst wird, die Schritte 400 Bestimmen, ob die Bewegung der Verschlussplatte 20 erfasst wird, und 402 Zurückkehren zu einem Startbremsschritt als Reaktion darauf, dass nicht bestimmt wird, dass die Bewegung der Verschlussplatte 20 erfasst wird, umfassen. Das Verfahren kann auch den Schritt 404 umfassen, bei dem dem bürstenlosen Gleichstrom-Elektromotor 28' Energie zugeführt wird, um der Bewegung der Verschlussplatte 20 entgegenzuwirken, wenn festgestellt wird, dass die Bewegung der Verschlussplatte 20 erkannt wurde. Das Verfahren kann mit den Schritten 406 Warten für eine vorbestimmte Zeitspanne (z.B. eine Sekunde) und 408 Zurückkehren zum Schritt 400 Bestimmen, ob die Bewegung der Verschlussplatte 20 nach dem Warten für die vorbestimmte Zeitspanne erkannt wird, fortgesetzt werden.
Wie erörtert, kann das Betätigungssystem 27 ferner eine elektromechanische Bremsanordnung 76 umfassen, die mit der mechanischen Verbindung 70 und/oder dem Motor 28, 28' gekoppelt und elektrisch mit dem Controller 74 verbunden ist. Die elektromechanische Bremsanordnung 76 wird von den Controller 74 so gesteuert, dass sie sich selektiv zwischen einem eingekuppelten Zustand (in dem die Drehung der Welle 72 behindert wird, um die Bewegung der mechanischen Verbindung 70 und der Verschlussplatte 20 zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position im Rücktriebszustand zu bremsen) und einem ausgekuppelten Zustand (in dem sich die Welle 72 drehen kann und die Bewegung der mechanischen Verbindung 70 und der Verschlussplatte 20 im normalen Fahrzustand ermöglicht) bewegt.
Folglich kann, wie in 23 am besten dargestellt, der Schritt des selektiven Abbremsens der Bewegung der Verschlussplatte 20 zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position auf der Grundlage der Bewegung, die unter Verwendung des Controllers 74 im Rücktriebszustand erfasst wird, den Schritt 410 umfassen, in dem bestimmt wird, ob der Motorbewegungsbefehl erfasst wird. Das Verfahren kann mit dem Schritt 412 fortfahren, bei dem die elektromechanische Bremsanordnung 76 mit Strom versorgt wird, um die elektromechanische Bremsanordnung 76 als Reaktion auf die Feststellung, dass der Motorbewegungsbefehl erkannt wurde, in den gelösten Zustand zu versetzen. Das Verfahren kann mit dem Schritt 414 fortfahren, in dem festgestellt wird, dass die Bewegung der Verschlussplatte 20 gestoppt wurde (z. B. hat die Welle 72 des Motors 28, 28' aufgehört, sich zu drehen). Das Verfahren kann dann den Schritt 416 umfassen, in dem die elektromechanische Bremsanordnung 76 von der Stromversorgung getrennt wird, um die elektromechanische Bremsanordnung 76 in Reaktion auf die Feststellung, dass die Bewegung der Verschlussplatte 20 zum Stillstand gekommen ist, in den Eingriffszustand zu versetzen. Das Verfahren kann mit dem Schritt 418 fortgesetzt werden, bei dem nach der Unterbrechung der Stromversorgung der elektromechanischen Bremsanordnung 76 zu einem Start-Bremsschritt zurückgekehrt wird.
Handelt es sich bei der Verschlussplatte 20 beispielsweise um ein Fenster 20 einer Tür und bei dem Motor 28, 28' um einen bürstenlosen Gleichstrom-Elektromotor 28', kann das Verfahren die in 24 dargestellten Schritte umfassen. Insbesondere kann das Verfahren die folgenden Schritte umfassen: 419 Überwachen des Motorbewegungsbefehls und 420 Bestimmen, ob der Motorbewegungsbefehl erkannt wird. Dann 421 Bewegen des Fensters 20 als Reaktion auf die Feststellung, dass der Motorbewegungsbefehl erkannt wurde, und 422 Zurückkehren zum Schritt 419 Überwachen auf den Motorbewegungsbefehl als Reaktion auf die Feststellung, dass der Motorbewegungsbefehl nicht erkannt wurde. Das Verfahren fährt mit dem Schritt 423 fort, in dem ein Sensorsignal von dem mindestens einen Sensor 114a, 114b, 114c erfasst wird, das eine manuelle Bewegung des Fensters 20 anzeigt, wenn festgestellt wird, dass der Motorbewegungsbefehl nicht erfasst wird. Das Verfahren kann dann mit dem Schritt 424 fortgesetzt werden, bei dem zum Schritt 420 zurückgekehrt wird, bei dem bestimmt wird, ob der Motorbewegungsbefehl als Reaktion auf die Nichterfassung des Sensorsignals von dem mindestens einen Sensor 114a, 114b, 114c, das die manuelle Bewegung des Fensters 20 anzeigt, erfasst wird. Das Verfahren kann dann den Schritt 426 umfassen, in dem eine elektronische Motorbremssteuerung als Reaktion auf die Erfassung des Sensorsignals von dem mindestens einen Sensor 114a, 114b, 114c, das die manuelle Bewegung des Fensters 20 anzeigt, ausgeführt wird. Als nächstes kann das Verfahren mit den Schritten 428 Warten für eine vorbestimmte Zeitspanne und 430 Zurückkehren zu dem Schritt 422 Erfassen eines Sensorsignals von dem mindestens einen Sensor 114a, 114b, 114c, das eine manuelle Bewegung des Fensters 20 anzeigt, nachdem für die vorbestimmte Zeitspanne gewartet wurde (ein solcher Schritt kann dazu beitragen, elektrische Energie in einer Fahrzeugbatterie zu sparen, so dass die Bremse nicht ständig eingeschaltet ist).
Bezug nehmend auf 25 kann der Schritt 426 der Ausführung der elektronischen Motorbremsensteuerung den Schritt 432 der Feststellung beinhalten, dass das Sensorsignal von dem mindestens einen Sensor 114a, 114b, 114c die manuelle Bewegung des Fensters 20 anzeigt. Das Verfahren kann dann den Schritt 434 des Ausführens der rückbremsfeldorientierten Steuerung in einem Widerstandsmodus des Rücktriebszustands als Reaktion auf die Feststellung, dass das Sensorsignal von dem mindestens einen Sensor 114a, 114b, 114c die manuelle Bewegung des Fensters 20 anzeigt, umfassen (z.B. Erzeugen des Flusskopplungsspannungsbefehls Vd und des Drehmomentspannungsbefehls V̂q was dazu führt, dass der entnommene Drehmomentstrom $\overset{⇀}{I} q$
minimiert wird und der entnommene Feldflußkopplungsstrom $\overset{⇀}{I} d$
maximiert wird, um der Drehrichtung des Rotors 113 entgegenzuwirken). Der Schritt 434 kann optional sein, und das Verfahren kann in Schritt 434 direkt in einen Widerstandsmodus übergehen, wenn die Hallsensoren 114a, 114b, 114c ausgelöst werden, zum Beispiel.
Genauer gesagt kann der Schritt 434 des Ausführens der feldorientierten Rückbremssteuerung im Widerstandsmodus des Rücktriebszustands als Reaktion auf die Feststellung, dass das Sensorsignal von dem mindestens einen Sensor 114a, 114b, 114c die manuelle Bewegung des Fensters 20 anzeigt, den Schritt des Überwachens eines ersten Phasenstroms Ia und eines zweiten Phasenstroms Ib und eines dritten Phasenstroms Ic vom Motor 28', des Berechnens eines aufgenommenen Drehmomentstroms $\overset{⇀}{I} q$
und eines entnommenen Feldflußkopplungsstroms $\overset{⇀}{I} d$
auf der Grundlage des ersten Phasenstroms Ia und des zweiten Phasenstroms Ib und des dritten Phasenstroms Ic des Motors 28' das Erzeugen eines Flusskopplungsspannungsbefehls Vd und eines Drehmomentspannungsbefehls Vq was zu einem Drehmomentstrom führt, der dem entnommenen Drehmomentstrom entgegengesetzt ist $\overset{⇀}{I} q$
und den entnommenen Feldflusskopplungsstrom zu minimieren $\overset{⇀}{I} d$
Wie in 25 dargestellt, kann der nächste Schritt des Verfahrens darin bestehen, 436 festzustellen, ob das Sensorsignal anzeigt, dass sich das Fenster 20 in eine Ausgangsposition zurückbewegt hat. Dann kann das Verfahren fortfahren, indem 438 eine rückbremsfeldorientierte Steuerung in einem Haltemodus des Rücktriebszustands ausgeführt wird (z. B. Erzeugen des Flusskopplungsspannungsbefehls Vd und des Drehmomentspannungsbefehls V̂q was dazu führt, dass der entnommene Drehmomentstrom $\overset{⇀}{I} q$
minimiert wird und der entnommene Feldflußkopplungsstrom $\overset{⇀}{I} d$
maximiert wird, um der Drehrichtung des Rotors 113 für eine vorbestimmte Zeitspanne entgegenzuwirken), wenn festgestellt wird, dass das Sensorsignal anzeigt, dass sich das Fenster 20 in die Ausgangsposition zurückbewegt hat (ein solcher Schritt kann dazu beitragen, elektrische Energie in einer Fahrzeugbatterie zu sparen, so dass die Bremse nicht ständig eingeschaltet ist).
Genauer gesagt kann der Schritt 438 der Ausführung der feldorientierten Rückbremssteuerung im Haltemodus des Rücktriebszustands als Reaktion auf die Feststellung, dass das Sensorsignal anzeigt, dass sich das Fenster 20 in die Ausgangsposition zurückbewegt hat, die Schritte des Überwachens eines ersten Phasenstroms Ia und eines zweiten Phasenstroms Ib und eines dritten Phasenstroms Ic vom Motor 28' und des Berechnens eines entnommenen Drehmomentstroms $\overset{⇀}{I} q$
und eines entnommenen Feldflußkopplungsstroms $\overset{⇀}{I} d$
auf der Grundlage des ersten Phasenstroms Ia und des zweiten Phasenstroms Ib und des dritten Phasenstroms Ic des Motors 28' aufweisen. Anschließend werden der Flusskopplungsspannungsbefehl Vd und der Drehmomentspannungsbefehl V̂q erzeugt, was dazu führt, dass der entnommene Drehmomentstrom $\overset{⇀}{I} q$
minimiert und der gezogene Feldflusskopplungsstrom $\overset{⇀}{I} d$
maximiert wird.
Noch immer Bezug nehmend auf 25 kann das Verfahren auch den Schritt 440 beinhalten, der zu dem Schritt 434 zurückkehrt, in dem die rückwärts gerichtete Bremsfeldsteuerung in einem Widerstandsmodus des Rücktriebszustands ausgeführt wird, wenn festgestellt wird, dass das Sensorsignal anzeigt, dass sich das Fenster 20 nicht in die Ausgangsposition zurückbewegt hat.
Selbstverständlich können Änderungen an den hierin beschriebenen und abgebildeten Merkmalen vorgenommen werden, ohne jedoch von dem in den beigefügten Ansprüchen definierten Umfang abzuweichen. Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder auf eine Einschränkung der Offenbarung. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Dieselben können auch in vielerlei Hinsicht variiert werden. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen sollen in den Anwendungsbereich der Offenbarung einbezogen werden.
Wie bereits erwähnt, kann das hier beschriebene Betätigungssystem 27 bei Fensterhebern eingesetzt werden. Andere Betätigungsanwendungen sind ebenfalls denkbar. Obwohl ein beispielhafter Betrieb des Widerstands und des Haltens eines bürstenlosen Motors unter Verwendung der FOC-Steuerung vorgesehen ist, können auch andere Arten des Widerstands und des Haltens des Rotors des bürstenlosen Motors vorgesehen werden, zum Beispiel unter Verwendung einer FOC-Technik mit einem Drehmelder. Fachleute werden erkennen, dass die im Zusammenhang mit dem beispielhaften Betätigungssystem 27 offengelegten Konzepte auch in viele andere Systeme implementiert werden können, um einen oder mehrere Vorgänge und/oder Funktionen zu steuern, wie z. B., aber nicht beschränkt auf andere Verschlussplatten einschließlich Türen und Heckklappen.
Die hier verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und ist nicht als einschränkend zu verstehen. Die hier verwendeten Singularformen „ein“, „eine“ und „die“ schließen auch die Pluralformen ein, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Die Begriffe „umfasst“, „enthaltend“, „einschließend“ und „habend“ sind einschließend und spezifizieren daher das Vorhandensein bestimmter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Operationen sind nicht so auszulegen, dass sie unbedingt in der besprochenen oder dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden müssen, es sei denn, sie sind ausdrücklich als Reihenfolge der Ausführung gekennzeichnet. Es ist auch zu verstehen, dass zusätzliche oder alternative Schritte verwendet werden können.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „auf“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, kann es direkt auf, in Eingriff mit, verbunden oder gekoppelt mit dem anderen Element oder der anderen Schicht sein, oder es können dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Gegensatz dazu kann ein Element, das als „direkt auf“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten aufweisen. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in gleicher Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen“ im Gegensatz zu „direkt zwischen“, „angrenzend“ im Gegensatz zu „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der aufgeführten Elemente ein.
Obwohl die Begriffe „erster“, „zweiter“, „dritter“ usw. hier zur Beschreibung verschiedener Elemente, Bauteile, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte verwendet werden können, sollten diese Elemente, Bauteile, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe dürfen nur verwendet werden, um ein Element, ein Bauteil, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und andere numerische Begriffe implizieren keine Reihenfolge, es sei denn, dies geht eindeutig aus dem Kontext hervor. So könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, von dem im Folgenden die Rede ist, auch als zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne dass dies von den Lehren der Ausführungsbeispiele abweicht.
Räumlich relative Begriffe wie „innen“, „außen“, „unter“, „unten“, „oben“, „oben“, „oben“, „unten“ und dergleichen können hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element oder Merkmal zu beschreiben, wie es in den Figuren dargestellt ist. Die Begriffe „räumlich relativ“ können so verstanden werden, dass sie neben der in den Figuren dargestellten Ausrichtung auch andere Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb umfassen. Wenn die Vorrichtung in den Figuren beispielsweise umgedreht wird, wären Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ anderer Elemente oder Merkmale beschrieben werden, dann „oberhalb“ der anderen Elemente oder Merkmale ausgerichtet. Somit kann der Beispielbegriff „unten“ sowohl eine Ausrichtung „oben“ als auch „unten“ umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (um Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen), und die hier verwendeten räumlichen Beschreibungen sind entsprechend zu interpretieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/831957 [0001]
US 7770961 [0035]
US 7975434 [0038]
US 9234377 [0041]

Claims

. Betätigungssystem zum Bewegen einer Verschlussplatte eines Fahrzeugs mit: einer mechanischen Verbindung, die mit der Verschlussplatte verbunden ist, um die Verschlussplatte zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zu bewegen, und einem Motor mit einer Welle, die direkt und funktionsfähig mit der mechanischen Verbindung verbunden und so ausgebildet ist, dass sie die mechanische Verbindung direkt bewegt.
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei zwischen der Welle und der mechanischen Verbindung kein Untersetzungsmechanismus verbunden ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei zwischen der Welle und der mechanischen Verbindung kein Kupplungsmechanismus verbunden ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei der Motor ein bürstenloser Motor ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Welle mit der mechanischen Verbindung durch eine Transmission verbunden ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmission eine rücktreibbare Transmission ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 5, das ferner folgendes umfasst: ein Kabel, das funktionsfähig mit der mechanischen Verbindung verbunden ist, eine Trommel, die funktionsfähig mit der Welle des Motors gekoppelt ist, wobei das Kabel um die Trommel geschlungen ist, um das Kabel und die mechanische Verbindung in Reaktion auf die Drehung der Motorwelle zu bewegen.
Betätigungssystem nach Anspruch 7, wobei die mechanische Verbindung eine Hebeplatte und die Verschlussplatte ein Fenster ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung ein Schiebetürbeschlag ist und die Verschlussplatte eine Schiebetür ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 5 mit ferner einem Bremssystem, das mit der mechanischen Verbindung und/oder der Transmission und/oder dem Motor gekoppelt ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 10, wobei das Bremssystem eine Bremsanordnung umfasst, die so ausgebildet ist, dass sie die Bewegung der Verschlussplatte, der mechanischen Verbindung und/oder der Transmission und/oder des Motors selektiv abbremst.
Betätigungssystem nach Anspruch 10, wobei das Bremssystem umfasst: mindestens einen Sensor zum Erfassen der Bewegung von mindestens einem von der Verschlussplatte, der mechanischen Verbindung, der Transmission und dem Motor, und einen Controller, der elektrisch mit dem Motor und dem mindestens einen Sensor gekoppelt und so ausgebildet ist, dass er die Bewegung der Verschlussplatte und/oder der mechanischen Verbindung, der Transmission und/oder des Motors unter Verwendung des mindestens einen Sensors erfasst und die Bewegung der Verschlussplatte zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position auf der Grundlage der erfassten Bewegung selektiv bremst.
Betätigungssystem nach Anspruch 12, wobei der Controller so ausgebildet ist, dass er den Motor so steuert, dass er der erfassten Bewegung der Verschlussplatte und/oder der mechanischen Verbindung und/oder der Transmission und/oder des Motors entgegenwirkt.
Betätigungssystem nach Anspruch 13, wobei der Motor ein bürstenloser Motor ist und der Controller so ausgebildet ist, dass er den Motor unter Verwendung einer feldorientierten Regelungsmethodik regelt, die das Liefern eines Flussverknüpfungsspannungsbefehls und eines Drehmomentspannungsbefehls an den Motor umfasst.
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Verschlussplatte ein Fenster einer Tür ist und die mechanische Verbindung umfasst: eine Schiene zur Befestigung an der Tür, eine Hebeplatte, die am Fenster befestigt und auf der Schiene verschiebbar angebracht ist, ein an der Hebeplatte befestigtes Kabel, eine Trommel, die direkt mit der Motorwelle gekoppelt ist, wobei das Kabel um die Trommel geschlungen ist, um das Kabel und die Hebeplatte entlang der Schiene in Reaktion auf die Drehung der Motorwelle zu bewegen.
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Verschlussplatte ein Fenster einer Tür ist und die mechanische Verbindung umfasst: eine Schiene zur Befestigung an der Tür, ein Kabel, das direkt von der Motorwelle angetrieben wird, eine Hebeplatte, die an dem Fenster angebracht und verschiebbar auf der Schiene montiert ist und so ausgebildet ist, dass sie die Hebeplatte in einer beliebigen Position entlang der Schiene verriegelt, wenn der Motor nicht betrieben wird und das Kabel nicht durch den Motor gespannt ist, und dass sie die Bewegung der Hebeplatte ermöglicht, wenn der Motor betrieben wird und das Kabel durch den Motor gespannt ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Verschlussplatte ein Fenster einer Tür ist und die mechanische Verbindung umfasst: eine Schiene zur Befestigung an der Tür, eine Hebeplatte, die am Fenster befestigt und auf der Schiene verschiebbar angebracht ist, ein an der Hebeplatte befestigtes Kabel, einen rücktreibbaren Getriebezug mit einem von der Motorwelle angetriebenen Getriebezug-Eingang und einem Getriebezug-Ausgang und eine mit dem Getriebezug-Ausgang gekoppelte Trommel, um die das Kabel geschlungen ist, um das Kabel und die Hebeplatte entlang der Schiene als Reaktion auf die Drehung der Motorwelle zu bewegen, die durch in den Getriebezug verändert wird.
Verfahren zum Betreiben eines Betätigungssystems zum Bewegen einer Verschlussplatte eines Fahrzeugs in einem normalen Fahrmodus oder einem Rückwärtsfahrmodus, das die folgenden Schritte umfasst: Erfassen eines Motorbewegungsbefehls mit Hilfe eines Controllers im normalen Fahrmodus, direktes Bewegen der Verschlussplatte zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position mit einem Motor, dessen Welle direkt und funktionsfähig mit einer mechanischen Verbindung verbunden ist, die mit der Verschlussplatte verbunden ist, basierend auf dem Motorbewegungsbefehl, der im normalen Antriebsmodus erfasst wird, Erfassen der Bewegung der Verschlussplatte mit Hilfe mindestens eines Sensors, der mit dem Motor und dem Controller gekoppelt ist, entweder im normalen Antriebsmodus oder im Rückwärtsfahrmodus, Steuern des Betriebs des Motors unter Verwendung der Steuerung auf der Grundlage der erfassten Bewegung und des Motorbewegungsbefehls, der entweder im normalen Antriebsmodus oder im Rücktriebsmodus erfasst wird, und selektives Abbremsen der Bewegung der Verschlussplatte zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position auf der Grundlage der Bewegung, die mit Hilfe des Controllers im Rücktriebsmodus erfasst wird.
Verfahren zur Konstruktion eines Betätigungssystems zum Bewegen einer Verschlussplatte eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellung einer mechanischen Verbindung, die mit der Verschlussplatte verbunden ist, um die Verschlussplatte zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zu bewegen, und Bereitstellung eines Motors mit einer Welle, die direkt und funktionsfähig mit der mechanischen Verbindung verbunden und so ausgebildet ist, dass sie die mechanische Verbindung direkt bewegt.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner das Verbinden der Welle mit der mechanischen Verbindung unter Verwendung einer Transmission umfasst, wobei die Transmission rücktreibbar ist.