Elektrischer Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stellantrieb nach dem Oberbegriff der beiden unabhängigen Ansprüche.

Ein derartiger, aus der Praxis bekannter elektrischer Stellantrieb in Form eines Komfortantriebs ist beispielsweise als Fensterheberantrieb ausgebildet. Der Fensterheberantrieb weist einen Aktuator in Form eines Elektromotors mit angeflanschtem Getriebe zum zumindest mittelbaren Bewegen des zu verstellenden Elements (Fensterscheibe) auf. Der Aktuator wird dabei z.B. von einer externen Bedieneinheit, die in einer Fahrertür angeordnet ist, angesteuert. Darüber hinaus weist der elektrische Stellantrieb Sensoren auf, die

beispielsweise dazu dienen, die Stellung der Fensterscheibe zu detektieren, oder beispielsweise ein Einklemmen eines Objekts zwischen der Fensterscheibe und einem Türrahmen zu erkennen. Derartige elektrische Stellantriebe zeichnen sich somit dadurch aus, dass sie für sich geschlossene Einheiten darstellen, welche mit anderen Einheiten, sei es ein anderer elektrischer Stellantrieb oder aber übergeordnete Einheiten, zumindest im Wesentlichen nicht kommunizieren. Auch ist der in dem elektrischen Stellantrieb vorgesehene Aktuator primär auf seine Funktion ausgerichtet, die zum mittelbaren oder unmittelbaren Betätigen eines Elements oder eines Fluides dient. Dass der Aktuator andere oder

übergeordnete Funktionen ausführt bzw. erfüllt, ist jedoch nicht vorgesehen.

Offenbarung der Erfindung

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff der beiden unabhängigen Ansprüche derart weiterzubilden, dass dieser zusätzliche Funktionen oder Aufgaben innerhalb des Kraftfahrzeugs ausführen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem elektrischen Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen der beiden unabhängigen

Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen aufgeführt.

Der Erfindung liegt dabei in einer ersten Grundform der Gedanke zugrunde, den elektrischen Stellantrieb derart auszubilden, dass dieser wenigstens einen

Sensor aufweist, der zu Ansteuerung bzw. Betätigung anderer Einheiten dienen, nicht jedoch dem elektrischen Stellantrieb selbst. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, in einem Fensterheberantrieb, der in einer Tür des

Kraftfahrzeugs angeordnet ist, zusätzlich einen Crashsensor zur Erfassung eines Seitenaufpralls zu integrieren. Ein derartiges Sensorelement zeichnet sich dadurch aus, dass dieses eine Messgröße erfasst, die nicht zur Verstellung oder Ansteuerung des zu verstellenden Elements mittels des Aktuators des

Stellantriebs dient. Der soweit beschriebene erfindungsgemäße elektrische Stellantrieb zeichnet sich somit dadurch aus, dass dieser teilweise Funktionen eines anderen Antriebs bzw. einer anderen Steuerung für einen Aktuator übernimmt, ohne dass für diese (zusätzliche) Funktion beispielsweise ein separater Einbauraum oder ein separater Anbau an einer Fahrzeugtür erforderlich ist. Dadurch lassen sich beispielsweise die Montagekosten insgesamt gesehen reduzieren. Auch lassen sich z.B. Einrichtungen des elektrischen Stellantriebs gleichzeitig für das zusätzlich wenigstens eine

Sensorelement nutzen, beispielsweise eine in dem elektrischen Stellantrieb ausgebildete Strom- bzw. Spannungsversorgung für den elektrischen

Stellantrieb. Es lassen sich dadurch z.B. zusätzliche Bauteile, wie

Spannungsversorgungsleitungen für das zusätzliche Sensorelement vermeiden, die ansonsten bei einer von dem elektrischen Stellantrieb separaten Anordnung erforderlich sind.

Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung des soweit beschriebenen Erfindungsgedankens, bei der zusätzlich eine Schnittstelle an dem elektrischen Stellantrieb vorgesehen ist, die dazu dient, die Messgröße des zusätzlichen

Sensorelements an eine von dem elektrischen Stellantrieb externe Einheit weiterzuleiten. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der elektrische Stellantrieb dazu ausgebildet ist, mit einer externen Einheit zu kommunizieren, um die von dem wenigstens einen zusätzlichen Sensorelement erfasste

Messgröße an die externe Einheit weiterzuleiten.

In einer konkreten Ausgestaltung einer derartigen externen Einheit kann es sich dabei um eine in dem Kraftfahrzeug selbst angeordnete Einheit handeln.

Beispielhaft, und nicht einschränkend, kann es sich bei der in dem Kraftfahrzeug angeordneten Einheit um eine Sicherheitseinrichtung und/oder eine

Antriebseinrichtung und/oder eine Fahrdynamikeinrichtung handeln. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, beim Einsatz von vier Fensterheberantrieben diese jeweils mit einem Positionssensor auszustatten, deren Signale an eine Fahrdynamikregelung bzw. elektronische Stabilisierungsregelung weitergegeben werden. Aus der Erfassung der einzelnen Sensorsignale lässt somit ein

Rückschluss auf die Position des Fahrzeugs mit Blick auf eine Fahrtrichtung oder ähnliches gezogen werden, um einen Schleuderzustand oder einen instabilen Fahrzustand des Fahrzeugs zu detektieren. Ebenso ist es beispielhaft möglich, z.B. bei einem Schiebedachantrieb einen Vibrationssensor einzusetzen, der Vibrationszustände bzw. Schwingungszustände des Fahrzeugs durch

Anregungen von Karosserieteilen erkennt. Diese Signale können dann beispielsweise an eine Motorsteuerung weitergeleitet werden, welche z.B. die Drehzahl in einem für einen Fahrer nicht merklichen Bereich erhöht, um den Komfort beeinträchtigenden Schwingungszustand zu beseitigen.

Eine derartige, soweit beschriebene externe Einheit zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie ein Betätigungselement aufweist, das in Abhängigkeit der übermittelten Messgröße eine Funktionalität ausführt bzw. erfüllt.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die externe Einheit eine außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnete Einheit ist. Die Anbindung an eine solche externe Einheit erfolgt beispielsweise über WLAN, GSM (Mobilfunk), Bluetooth usw. Es ist somit eine externe Kommunikation des Kraftfahrzeugs möglich, um beispielsweise die Informationen des Sensorelements mit anderen

Fahrzeugteilnehmern zu teilen, zum Beispiel um Warnhinweise zu übermitteln. Beispielsweise kann im Falle eines Unfalls, welcher über einen in der

Fahrzeugtür in einem Fensterheberantrieb angeordneten Crashsensor ermittelt wird, an eine Notfallstelle ein entsprechendes Signal übermittelt werden. Auch kann beim Unterschreiten einer bestimmten Außentemperatur während der Fahrt, welche auf eine Glatteisgefahr hindeutet, über eine Internetverbindung in Verbindung mit einem fahrzeuginternen Navigationssystem eine entsprechende Warnung bzw. ein entsprechender Hinweis für andere Fahrzeuge, welche sich im selben Fahrgebiet aufhalten, ausgegeben werden.

In einer alternativen Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung gemäß dem zweiten unabhängigen Anspruch kann es vorgesehen sein, dass der elektrische Stellantrieb einen von dem Aktuator unabhängigen Aktuator aufweist, der über eine Schnittstelle von einer externen Einheit ansteuerbar ist. Ein derartiger Aktuator kann beispielsweise in Form eines Lautsprechers, eines Vibrators oder ähnliches ausgebildet sein. So kann beispielsweise ein von einem Mikrofon im Bereich einer Kopfstütze erfasstes Geräusch an einen in einem elektrischen Stellantrieb, wie einem Fensterheberantrieb angeordneten

Lautsprecher derart als Eingangsgröße übermittelt werden, dass der

Lautsprecher ein Gegengeräusch erzeugt, um insgesamt gesehen die

Geräuschemission zu verringern (Gegenschallprinzip).

Insbesondere findet die Erfindung Verwendung bei Komfortantrieben, die beispielhaft, und nicht einschränkend, als Fensterheberantrieb,

Sitzverstellungsantrieb oder Schiebedachantrieb ausgebildet sind. Die Erfindung soll jedoch nicht auf derartige Anwendungsbereiche beschränkt sein. So ist es beispielsweise denkbar, dass der elektrische Stellantrieb als Motorlüfter oder ähnliches ausgebildet ist.

Weiterhin findet als Aktuator vorzugsweise ein Elektromotor Verwendung. Die Erfindung soll jedoch auch für andere Aktuatoren, beispielsweise Piezoelemente o.ä., Verwendung finden können.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Figur eine Systemdarstellung eines elektrischen

Stellantriebs in einem Kraftfahrzeug in vereinfachter Darstellung. In der einzigen Figur ist ein elektrischer Stellantrieb 10 für ein Kraftfahrzeug stark vereinfacht dargestellt. Bei dem elektrischer Stellantrieb 10 kann es sich beispielhaft und nicht einschränkend um einen Komfortantrieb in Form eines Fensterheberantriebs, eines Sitzverstellungsantriebs oder eines

Schiebedachantriebs handeln.

Der elektrische Stellantrieb 10 weist eine Bedieneinheit 1 1 oder zum Beispiel eine über einen LIN-Bus kommunizierende zentrale Steuereinheit auf, die beispielsweise einen Fahrerwunsch zum Öffnen einer Fensterscheibe an eine in einer Tür angeordnete Einheit 12 übermittelt. Die Einheit 12 umfasst

insbesondere ein Steuergerät zur Ansteuerung eines Aktuators 13, der z.B. als Elektromotor ausgebildet ist und mittels eines Übertragungselements (nicht dargestellt) ein zu verstellendes Element 14 des elektrischen Stellantriebs 10, im Falle eines Fensterheberantriebs eine Fensterscheibe, entsprechend des

Fahrerwunsches verstellt.

Zusätzlich sind im Bereich der Einheit 12 beispielhaft wenigstens ein

Sensorelement 15 und/oder wenigstens ein weiterer Aktuator 16 angeordnet. Das Sensorelement 15 dient der Erfassung einer physikalischen Messgröße, die nicht zur Verstellung oder Ansteuerung der Primärfunktion des elektrischen Stellantriebs 10, d.h. der Verstellung des Elements 14, dient. Bei der

physikalischen Messgröße kann es sich beispielsweise um eine Temperatur, eine Kraft, einen Druck, Beschleunigung, Luft- oder Körperschall oder ähnliches handeln. Beispielsweise kann ein Temperatursensor als Infrarot-Array ausgebildet sein, das eine Temperaturänderung über ein vorgegebenes Gebiet abscannen kann. Über die zeitliche Veränderung lässt sich so beispielsweise auch eine unerwünscht auftretende Flüssigkeit in oder außerhalb des

Stellantriebs 10 detektieren. Alternativ kann das Infrarot-Array auch die

Temperaturverteilung im Innenraum des Fahrzeugs, insbesondere mit hoher

Auflösung erfassen, um beispielsweise, die Klimaanlage entsprechend den Klimazonen individuell zu regeln. Zusätzlich kann hierbei eine

Personenerkennung durch das Infrarot-Array durchgeführt werden, um

Sicherheitsmaßnahmen in Abhängigkeit der Position der Personen bei einem Crashfall einzuleiten. Für eine Klimazonenregelung können auch in mehreren verteilt angeordneten Stellantrieben (10) Temperatursensoren integriert sein, die dann jeweils Temperaturwerte für verschiedene Zonen im Innenraum liefern. Beispielsweise können Temperatursensoren in den Sitzantreiben den Fußraum, die Fensterheberantriebe den mittleren Bereich und der Schiebedachantrieb den Kopfraum des Innenraums überwachen und entsprechende Temperatursignale zur Einstellung der Klimaanlage liefern. Dadurch kann eine hoch aufgelöste Klimazonenregelung im Fahrzeuginnenraum realisiert werden.

Bei einer weiteren Ausführung ist das Sensorelement 15 als Luftgütesensor für den Fahrzeuginnenraum ausgebildet, der die Konzentration unterschiedlicher Gase in der Luft detektieren kann. Bei Über- oder Unterschreiten von bestimmten Grenzwerten (z. B für CO2) kann ein Signal zur Warnung oder zum Auslösen von Hilfsmaßnahmen, wie eine Zwangsbelüftung, vorgenommen werden. Durch die Verwendung eines Array-Sensors kann die Gaskonzentration gleichzeitig in verschiedenen Regionen überwacht werden, und so bspw. auch eine Rauch oder Feuerentwicklung frühzeitig erkannt werden. Dabei können automatisch

Hilfsmaßnahmen wie das Löschen oder Absetzen eines Notrufs ausgelöst werden.

Der in der Einheit 12 angeordnete zusätzliche Aktuator 16 kann beispielsweise als Vibrator, Lautsprecher oder ähnliches ausgebildet sein und dient ebenfalls nicht primär dem Antrieb bzw. der Verstellung des Elements 14.

Sowohl das wenigstens eine Sensorelement 15, als auch der wenigstens eine weitere Aktuator 16 sind mit einer Schnittstelle 18 an der Einheit 12 gekoppelt, über die das wenigstens eine Sensorelement 15 bzw. der wenigstens eine zusätzliche Aktuator 16 kommunizieren kann bzw. angesteuert wird.

Insbesondere kann es sich dabei um standardisierte Schnittstellen wie LIN, CAN, Flexray oder ähnliche Schnittstellen 18 handeln. Die Schnittstelle 18 dient der Kommunikation mit einer von dem elektrischen Stellantrieb 10 externen Einheit 20. Bei der Einheit 20 kann es sich entweder um eine fahrzeuginterne Einheit 20, wie eine sicherheitsrelevante Einrichtung, einen anderen elektrischen

Stellantrieb, eine Motorsteuerungseinheit oder eine Fahrdynamikregelung handeln. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die erwähnten fahrzeuginternen Einheiten 20 beschränkt sein. Ebenso ist es möglich, dass es sich bei der externen Einheit 20 um eine außerhalb des Fahrzeugs angeordnete externe Einheit 20 handelt. In diesem Fall ist die Schnittstelle 18 zumindest mittelbar dazu ausgebildet, insbesondere über drahtlose Kommunikationsmittel mit der externen Einheit 20 zu kommunizieren.

Die soweit beschriebene Erfindung kann in vielfältiger Art und Weise

abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken

abzuweichen. Dieser besteht darin, einem elektrischen Stellantrieb 10 eine zusätzliche Funktionalität zuzuordnen, die von der eigentlichen, primären

Funktionalität des elektrischen Stellantriebs 10 verschieden ist.

In einer alternativen Ausführung kann ein Stellantrieb auch ein Sensorelement 15 aufweisen, das einerseits Sensorsignale generiert, die für den Stellvorgang des Stellglieds verarbeitet werden und gleichzeitig ein zusätzliches Sensorsignal liefert, das nicht für den Stellvorgang, sondern für eine von dem Stellantrieb völlig unabhängige Funktion im Kraftfahrzeug verwendet wird. Beispielsweise kann ein gemessenes Temperatursignal sowohl für die Ansteuerung des Elektromotors als auch für die Detektion von Personen im Fahrzeug oder für die Einstellung der Klimaanlage verwendet werden. Ebenso kann ein Beschleunigungssignal aus dem Stellantrieb sowohl für die Realisierung eines Einklemmschutzes des Stellglieds als auch für andere Funktionen wie die Rückhaltesysteme bei einem Crash-Fall verwendet werden.