Kraftfahrzeug-Türschloss und Verfahren zum Steuern desselben

Abstract

 Es werden ein Kraftfahrzeug-Türschloß und ein Verfahren zum Steuern desselben vorgeschlagen, wobei ein elektromotorischer Antrieb (3) zum Erreichen einer Sollposition (12) in Abhängigkeit von mindestens einem beim Anlaufen des Antriebs (3) erfaßten Anlaufkennwert zeitlich und/oder örtlich vor der Sollposition (12) abgeschaltet und insbesondere kurzgeschlossen wird.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Türschloß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeug-Türschlosses gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

[0002] Unter Kraftfahrzeug-Türschloß ist hier generell ein Seitentürschloß, ein Hecktürschloß, ein Heckklappenschloß, ein Haubenschloß o. dgl. eines Kraftfahrzeugs zu verstehen.

[0003] Ein Kraftfahrzeug-Türschloß mit den eingangs genannten Merkmalen ist aus der Praxis bekannt. Dieses Kraftfahrzeug-Türschloß weist einen elektromotorischen Antrieb für ein zugeordnetes Stell- bzw. Schließelement des Kraftfahrzeug-Türschlosses auf. Das Kraftfahrzeug-Türschloß weist ferner einen Sensor zur Erfassung der Position, insbesondere Drehlage des Antriebs oder des zugeordneten Stellelements sowie eine Steuereinrichtung auf, die zur Positionierung des Antriebs bzw. des Stellelements in einer Sollposition den Antrieb an einem zeitlich bzw. örtlich vor der Sollposition liegenden Abschaltpunkt abschaltet bzw. kurzschließt. Der elektromotorische Antrieb weist am Abschaltpunkt eine gewisse Bewegungsenergie auf, die zu einem nicht unbeträchtlichen Nachlauf, also einer weiteren Bewegung führt, bis der Antrieb und damit das Stellelement zum Stillstand kommen. Eine genaue Positionierung des Stellelements in der Sollposition ist jedoch nur dann möglich, wenn der tatsächlich auftretende Nachlauf bei der Festlegung des Abschaltpunkts berücksichtigt wird. In der Praxis hat sich gezeigt, daß der Nachlauf von verschiedenen Einflüssen derart abhängt, daß die Positioniergenauigkeit darunter leidet.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug-Türschloß mit einem elektromotorischen Positionierantrieb und ein Verfahren zum Steuern desselben anzugeben, so daß auf einfache, kostengünstige Weise ein insbesondere bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen genaues Positionieren möglich ist.

[0005] Die obige Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug-Türschloß gemäß Anspruch 1 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0006] Eine grundliegende Idee der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß mindestens ein Anlaufkennwert des Antriebs und/oder eines zugeordneten Stellelements beim Anlaufen (Einschalten) des Antriebs erfaßt bzw. bestimmt wird und daß der mindestens eine Anlaufkennwert zur Festlegung eines zeitlich und/oder örtlich vor einer Sollposition liegenden Abschaltpunktes verwendet wird. Es ist also erkannt worden, daß vom Anlaufverhalten des Antriebs auch auf dessen Bremsverhalten geschlossen werden kann. So ist ohne Einsatz eines zusätzlichen Sensors eine bessere bzw. genauere Charakterisierung des Betriebsverhaltens des Antriebs bzw. dessen Elektromotors möglich.

[0007] Generell sind eine Vielzahl verschiedener Anlaufkennwerte bestimmbar. In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die an den Antrieb bzw. dessen Elektromotor angelegte Spannung beim Einschalten bzw. Anlaufen des Antriebs als erster Anlaufkennwert erfaßt wird - zumindest sofern diese variieren kann - und daß die anfängliche Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder dazu korrespondierende bzw. davon abgeleitete Werte des Antriebs und/oder des zugeordneten Stellelements als zweiter Anlaufkennwert erfaßt wird bzw. werden. Es hat sich gezeigt, daß mittels dieser Anlaufkennwerte die erforderliche, zeitliche bzw. örtliche Vorverlegung des Abschaltpunkts bezüglich der Sollposition, die im abgeschalteten Zustand eingenommen werden soll, überraschend gut festlegbar bzw. bestimmbar ist. Dies läßt sich dadurch erklären, daß aus den beiden genannten Anlaufkennwerten die Temperatur des Antriebs, die einen wesentlichen Einfluß auf das Brems- bzw. Abschaltverhalten des Antriebs ausübt, mittels dieser Anlaufkennwerte abschätzbar bzw. zumindest annäherungsweise bestimmbar ist. Dementsprechend ist in Abhängigkeit von der abgeschätzten Temperatur oder direkt in Abhängigkeit von den beiden genannten Anlaufkennwerten die für eine genau Positionierung erforderliche Vorverlegung des Abschaltpunktes festlegbar.

[0008] Weitere Einzelheiten, Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

eine schematische Darstellung eines vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeug-Türschlosses; und

Fig. 2

eine schematische Darstellung einer Bestimmung eines Abschaltpunkts.

[0009] Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein vorschlagsgemäßes Kraftfahrzeug-Türschloß 1 mit einem gestrichelt angedeuteten Gehäuse 2. Das Kraftfahrzeug-Türschloß 1 weist einen elektromotorischen Antrieb 3 auf. Der Antrieb 3 umfaßt insbesondere einen nicht separat dargestellten Elektromotor und insbesondere ein sich anschließendes Getriebe, wie eine Schnecke 4. Der Antrieb wirkt auf ein Schließ- bzw. Stellelement 5 des Kraftfahrzeug-Türschlosses 3 und dient einer Positionierung des Stellelements 5 in mindestens einer, in Fig. 1 nicht dargestellten Sollposition. Das Schließ- bzw. Stellelement 5 stellt insbesondere ein Teil einer üblichen Schließmechanik des Kraftfahrzeug-Türschlosses 3 dar und wirkt beispielsweise auch - wie im Darstellungsbeispiel - auf eine Sperrklinke 6, die einer Sicherung einer zugeordneten Schloßfalle 7 des Kraftfahrzeugtürschlosses 3 o. dgl. dient. Es ist selbstverständlich, daß hier auch andere Arten von Schließmechaniken einsetzbar sind. Insbesondere kann das Schließ- bzw. Stellelement 5 auch andere oder weitere Funktionen und ggf. auch mehrere Stellfunktionen wahrnehmen, wobei es insbesondere im letzten Fall in mehreren Sollpositionen positionierbar ist.

[0010] Das Kraftfahrzeug-Türschloß 1 weist weiter einen Sensor 8 auf, der beim Darstellungsbeispiel dem Stellelement 5 zur Erfassung der aktuellen Position des Stellelements 5 zugeordnet ist. Der Sensor 8 kann jedoch auch dem Antrieb 3 zugeordnet oder ggf. in diesen integriert sein.

[0011] Der Sensor 8 ist beispielsweise als Inkrementalgeber zur Erfassung der Winkelstellung des Stellelements 5, des Elektromotors, der Schnecke 4 o. dgl. ausgebildet. Der Sensor 8 kann jedoch auch durch eine sonstige Einrichtung zur Erfassung bzw. ggf. auch indirekten Bestimmung der Stell- bzw. Drehposition, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Antriebs 3 und/oder des Stellelements 5 gebildet sein. Beispielsweise kann es sich also auch um einen Hallsensor oder mehrere Hallsensoren oder um mindestens einen Mikroschalter o. dgl. handeln.

[0012] Das Kraftfahrzeug-Türschloß 3 weist des weiteren eine Steuereinrichtung 9 zur Steuerung des Antriebs 3, insbesondere zum Ein- und Ausschalten des Antriebs 3 auf. Die Steuereinheit 9 ist über einen angedeuteten Anschluß 10 an eine nicht dargestellte Kraftfahrzeugelektronik, beispielsweise eine Zentralverriegelung, und/oder einen nicht dargestellten Betätigungsschalter o. dgl. anschließbar.

[0013] Der Sensor 8 bzw. eine sonstige nicht dargestellte Sensoreinrichtung ist an die Steuereinrichtung 9 angeschlossen, so daß die Steuereinrichtung 9 die Stellung und/oder Geschwindigkeit des Stellelements 5 und/oder des Antriebs 3 erfassen oder zumindest indirekt bestimmen kann. Die Positionierung in der gewünschten Sollposition wird nachfolgend anhand von Fig. 2 näher erläutert.

[0014] Das Stellelement 5 ist hier scheibenartig ausgebildet und trägt ein zapfenartiges Funktionselement 11, das insbesondere in axialer Richtung abragt und die Sperrklinke 6 je nach Drehlage des Stellelements 5 verschwenkt.

[0015] Zur Positionierung des Stellelements 5 bzw. des Funktionselements 11 in einer Sollposition 12, insbesondere einer gewünschten Winkellage, wird bei einer Bewegungs- bzw. Drehrichtung des Stellelement 5 gemäß Pfeil 13 bereits an einem Abschaltpunkt 14 der Antrieb 3 bzw. dessen Elektromotor abgeschaltet und - je nach Ausführung des Antriebs 3 bzw. des Elektromotors und je nach gewünschter Abbremsung - vorzugsweise kurzgeschlossen.

[0016] Der Abschaltpunkt 14 ist gegenüber der Sollposition 12 entweder örtlich um eine Bremsstrecke bzw. einen Bremswinkel 15 entgegen der Bewegung-bzw. Drehrichtung 13 oder zeitlich um eine Bremszeit vorverlegt.

[0017] Die tatsächlich von dem Antrieb 3 bzw. dem Stellelement 5 nach dem Abschalten des Antriebs 3, also ab dem Abschaltpunkt 14, benötigte Bremsstrecke bzw. Bremszeit hängt von dem Nachlauf des Antriebs 3 und des Stellelements 5 nach dem Abschalten des Antriebs 3 ab. Der Abschaltpunkt 14 kann also durch den örtlichen oder den zeitlichen Abstand von der Sollposition 12 ― je nach Arbeitsweise der Steuereinrichtung 9 ― bestimmt sein.

[0018] Ein wesentlicher Aspekt der vorschlagsgemäßen Lösung liegt darin, daß die Steuereinrichtung 9 beim Anlaufen, also Einschalten, des Antriebs 3 bzw. in der sich unmittelbar anschließenden (Anlauf-)Phase mindestens einen Anlaufkennwert, der den Betriebszustand des Antriebs 3 bzw. dessen Elektromotor zumindest indirekt charakterisiert, erfaßt. Dieser vorzugsweise bei jedem Einschalten bzw. Anlaufen neu ermittelte Anlaufkennwert wird dann zur Festlegung bzw. Variierung oder Korrektur des Abschaltpunktes 14 verwendet.

[0019] Vorzugsweise erfolgt die Erfassung bzw. Aktualisierung der Anlaufkennwerte bei jedem Anlaufen bzw. Einschalten des Antriebs 3. Jedoch ist dies nicht zwingend erforderlich. Vielmehr kann die Erfassung auch beispielsweise erst dann wiederholt werden, wenn eine vorgegebene Mindestzeit verstrichen ist.

[0020] Der Begriff "Anlaufkennwert" ist hier insbesondere weit in dem Sinne zu verstehen, daß mindestens ein Parameter umfaßt ist, der eine Charakterisierung des vom aktuellen Betriebszustand abhängigen Anlaufverhaltens des Antriebs 3 gestattet. Insbesondere können auch mehrere Anlaufkennwerte erfaßt werden.

[0021] Als Anlaufkennwert können insbesondere eine Bewegungsstrecke bzw. ein Bewegungswinkel, um den sich der Antrieb 3 bzw. das Stellelement 5 in einer vorzugsweise vorgebbaren Zeit ab dem Anlaufen bzw. Einschalten des Antriebs 3 bewegt bzw. gedreht hat, erfaßt werden. Alternativ kann als Anlaufkennwert auch die für eine bestimmte Bewegungsstrecke bzw. einen bestimmten Bewegungswinkel erforderliche Zeit erfaßt werden. Ein derartiger Anlaufkennwert gestattet zusammen mit der an der Antrieb 3 angelegten Spannung eine gute Bestimmung bzw. zumindest Abschätzung der Temperatur des Antriebs 3. Da die Temperatur einen wesentlichen Einfluß auf das Bremsverhalten bzw. den Nachlauf des Antriebs 3 und des Stellelements 5 ausübt, kann dementsprechend direkt aus dem genannten Anlaufkennwert und der Spannung und/oder unter Zwischenabschätzung der Temperatur des Antriebs 3 bzw. eines damit korrelierenden Wertes der Abschaltpunkt 14 entsprechend eingestellt bzw. korrigiert werden, so daß eine weitestgehend genaue Positionierung in der Sollage 11 im Stillstand erreichbar ist.

[0022] Alternativ oder zusätzlich zu dem vorgenannten Anlaufkennwert kann bzw. können beispielsweise auch'die anfängliche, mittlere oder nach einer gewissen Anlaufzeit meßbare Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder dazu korrespondierende bzw. davon abgeleitete Werte des Antriebs 3 und/oder des Stellelements 5 als Anlaufkennwert erfaßt bzw. bestimmt werden. Insbesondere in Kombination mit der an den Antrieb 3 angelegten Spannung ergeben sich Parameter zur Bestimmung bzw. Abschätzung der Temperatur des Antriebs 3 und/oder des Nachlaufs bzw. Bremsverhaltens des Antriebs 3.

[0023] Eine aktuelle Messung bzw. Erfassung der an den Antrieb 3 angelegten Spannung kann entfallen, wenn diese immer konstant ist, was jedoch gerade bei einem Kraftfahrzeug nicht immer der Fall ist.

[0024] Zusätzlich oder alternativ kann als Anlaufkennwert auch die Stromaufnahme des Antriebs 3 in der Anlaufphase erfaßt werden.

[0025] Nachfolgend wird die vorschlagsgemäße Lösung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante anhand des dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Vorzugsweise bei jedem Einschalten bzw. Anlaufen des Antriebs 3 wird als erster Anlaufkennwert erfaßt, wie lange der Antrieb 3 bzw. das Stellelement 5 braucht, um sich um einen vorbestimmten Drehwinkel zu bewegen, oder um welchen Drehwinkel sich der Antrieb 3 bzw. das Stellelement 5 innerhalb einer vorbestimmten Zeit bewegt. Diese Erfassung kann mittels des ohnehin vorgesehenen, vorzugsweise zur Positionserfassung ausgebildeten Sensors 8 in der Steuereinrichtung 9, die üblicher Weise ohnehin eine entsprechende, nicht dargestellte Takt- bzw. Zeitbasis aufweist, bestimmt werden.

[0026] Weiter wird als zweiter Anlaufkennwert die während der Anlaufphase an den Antrieb 3 angelegte Spannung erfaßt. Dies kann wiederum durch die Steuereinheit 9 erfolgen, da diese den Antrieb 3 ohnehin mit Spannung beaufschlagt.

[0027] Folglich sind die beiden vorgenannten Anlaufkennwerte quasi ohne zusätzlichen Aufwand bestimmbar.

[0028] Aus den beiden vorgenannten Anlaufkennwerten wird mittels einer Funktion und/oder einer Tabelle, die in der Steuereinheit 9 hinterlegt ist, die Temperatur des Antriebs 3 von der Steuereinrichtung 9 bestimmt bzw. abgeschätzt.

[0029] Anschließend wird aus der Temperatur auf den zu erwartenden Nachlauf bzw. Bremswinkel 15 geschlossen. Dementsprechend wird der Abschaltpunkt 14 von der Steuereinrichtung 9 festgelegt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß ein als Grundeinstellung vorgegebener Abschaltpunkt 14 und/oder ein als Grundeinstellung vorgegebener Bremswinkel 15 in Abhängigkeit von der bestimmten bzw. erfaßten Temperatur korrigiert bzw. geändert wird.

[0030] Selbstverständlich kann auch unmittelbar aus den beiden genannten Anlaufkennwerten eine Bestimmung bzw. Festlegung oder Korrektur des Bremswinkels 15 und/oder des Abschaltpunkts 14, beispielsweise wiederum mit Hilfe einer Funktion und/oder einer in der Steuereinrichtung 9 abgelegten Tabelle erfolgen.

[0031] Es ist selbstverständlich, daß, soweit erforderlich, Zwischenwerte interpoliert werden können.

[0032] Zusätzlich kann die Steuereinrichtung 9 derart ausgebildet sein, daß nach dem Abschalten und Stillstand des Antriebs 3 die tatsächliche Position mit der jeweiligen Sollposition 14 verglichen und ggf. eine Korrektur von entsprechenden Funktionsparametern oder Tabellenwerten vorgenommen wird, um die Positioniergenauigkeit adaptiv zu erhöhen.

[0033] Der besondere Vorteil der vorliegenden Lösung liegt darin, daß bei sehr geringem Aufwand, insbesondere ohne zusätzliche Sensoreinrichtung, eine wesentliche genauere Positionierung, insbesondere bei schnellem Anhalten und insbesondere ohne Regelung, erreichbar ist.

[0034] Beim Darstellungsbeispiel führt das Stellelement 5 eine Drehbewegung aus. Selbstverständlich kann die vorschlagsgemäße Lösung auch dann Anwendung finden, wenn das Stellelement 5 eine andere, beispielsweise lineare oder überlagerte Bewegung ausführt.

[0035] Außerdem ist die vorschlagsgemäße Lösung nicht auf ein Kraftfahrzeug-Türschloß 1 beschränkt. Vielmehr kann die vorschlagsgemäße Lösung auf jeden elektromotorischen Positionierantrieb übertragen werden. Besondere Anwendung findet die vorschlagsgemäße Lösung jedoch bei Stell- und Antriebseinrichtungen bei Kraftfahrzeugen, da gerade dort einfach aufgebaute, kostengünstige und zuverlässig arbeitende Systeme gewünscht sind.

[0036] Es werden ein Kraftfahrzeug-Türschloß und ein Verfahren zum Steuern desselben vorgeschlagen, wobei ein elektromotorischer Antrieb zum Erreichen einer Sollposition in Abhängigkeit von mindestens einem beim Anlaufen des Antriebs erfaßten Anlaufkennwert zeitlich und/oder örtlich vor der Sollposition abgeschaltet und insbesondere kurzgeschlossen wird.

Ansprüche

1. Kraftfahrzeug-Türschloß (1) mit einem elektromotorischen Antrieb (3) für ein zugeordnetes Stellelement (5), wie eine Antriebswalze, Sperrklinke (6) oder Schloßfalle (7), mit einem dem Antrieb (3) zugeordneten Sensor (8) zur Erfassung der Position, insbesondere der Winkelposition, und/oder der Geschwindigkeit, insbesondere der Winkelgeschwindigkeit, des Antriebs (3) und/oder des Stellelements (5) und mit einer den Antrieb (3) in Abhängigkeit von Signalen des Sensors (8) steuernden Steuereinrichtung (9), wobei zum Erreichen einer Sollposition (12) der Antrieb (3) an einem zeitlich und/oder örtlich vor der Sollposition (12) liegenden Abschaltpunkt (14) von der Steuereinrichtung (9) abschaltbar und insbesondere kurzschließbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kraftfahrzeug-Türschloß (1) derart ausgebildet ist, daß mindestens ein Anlaufkennwert des Antriebs (3) und/oder des Stellelements (5) erfaßbar bzw. bestimmbar und zur Festlegung des Abschaltpunkts (14) verwendbar ist.

2. Kraftfahrzeug-Türschloß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsstrecke bzw. der Bewegungswinkel und/oder eine dafür benötigte Zeit, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Antriebs (3) und/oder des Stellelements (5), insbesondere nach einer vorbestimmten Zeit nach dem Anlaufen des Antriebs (3), und/oder die Stromaufnahme des Antriebs (3), die an den Antrieb (3) angelegte Spannung und/oder dazu korrespondierende bzw. davon abgeleitete Werte als Anlaufkennwert(e) bestimmbar ist bzw. sind.

3. Kraftfahrzeug-Türschloß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder dazu korrespondierenden bzw. davon abgeleiteten Werten des Antriebs (3) und/oder des Stellelements (5) und aus der an den Antrieb (3) angelegten Spannung beim Anlaufen des Antriebs (3) die Temperatur des Antriebs (3) bestimmbar bzw. abschätzbar ist.

4. Kraftfahrzeug-Türschloß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltpunkt (14) in Abhängigkeit von der bestimmtem bzw. abgeschätzten Temperatur festlegbar ist.

5. Kraftfahrzeug-Türschloß nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltpunkt (14) mittels einer Bremsstrecke oder Bremszeit in Abhängigkeit von der Sollposition (12) festlegbar ist, wobei die Bremsstrecke bzw. Bremszeit in Abhängigkeit von mindestens einem Anlaufkennwert bzw. einer daraus bestimmten bzw. abgeschätzten Temperatur des Antriebs (3) bestimmbar ist.

6. Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeug-Türschlosses mit einem elektromotorischen Antrieb für ein zugeordnetes Stellelement, wobei zum Erreichen einer Sollposition der Antrieb an einem zeitlich und/oder örtlich vor der Sollposition liegenden Abschaltpunkt abgeschaltet und insbesondere kurzgeschlossen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Anlaufkennwert des Antriebs und/oder des Stellelements erfaßt bzw. bestimmt und in Abhängigkeit davon und von der Sollposition der Abschaltpunkt festgelegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsstrecke bzw. der Bewegungswinkel und/oder eine dafür benötigte Zeit, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Antriebs und/oder des Stellelements, insbesondere nach einer vorbestimmten Zeit nach dem Anlaufen des Antriebs, und/oder die Stromaufnahme des Antriebs, die an den Antrieb angelegte Spannung und/oder dazu korrespondierende bzw. davon abgeleitete Werte als Anlaufkennwert(e) bestimmt wird bzw. werden

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder dazu korrespondierenden bzw. davon abgeleiteten Werten des Antriebs und/oder des Stellelements und aus der beim Anlaufen an den Antrieb angelegten Spannung die Temperatur des Antriebs bestimmt bzw. abgeschätzt wird, insbesondere wobei der Abschaltpunkt in Abhängigkeit von der bestimmtem bzw. abgeschätzten Temperatur festgelegt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltpunkt mittels einer Bremsstrecke oder Bremszeit in Abhängigkeit von der Sollposition festgelegt wird, wobei die Bremsstrecke bzw. Bremszeit in Abhängigkeit von mindestens einem Anlaufkennwert bzw. einer daraus bestimmten bzw. abgeschätzten Temperatur des Antriebs bestimmt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Anlaufkennwert bei jedem Einschalten des Antriebs erfaßt wird.

Zeichnung