盖板调节器的制作方法

本发明涉及一种盖板调节器，具有借助盖板调节器可调节的盖板。

背景技术：

1、盖板调节器主要用于在汽车领域调节不同的盖板、例如用于调节充电盖或者油箱盖。

2、例如将电动驱动的调节驱动装置用作用于调节盖板的调节驱动装置。这些驱动调节装置可以直接地或者通过传动装置与不同的盖板耦连。这在汽车应用中例如可以是空调回路的盖板、油箱盖或者充电盖。

3、这种盖板通常受到外力的作用、例如振动和空气流，从而存在盖板意外地偏移的风险。尤其必须确保盖板保持在其关闭位置中。这可以借助调节驱动装置的电动机主动地实现，然而这会导致材料持续受力并增加能耗。

4、此外，通常需要可靠地探测盖板何时到达端部位置。尤其也可能需要监测盖板是否保持在其关闭位置中。

5、因此经常产生的问题是，即使调节驱动装置没有被主动控制以保持盖板，仍应当确保盖板已经达到其关闭位置并且保持在该位置中，直到调节驱动装置接收到用于打开盖板的控制信号。用于监测关闭位置的传感器装置在此应当需要尽可能少的构造空间，并且在其使用寿命中提供精确的传感器信号。

技术实现思路

1、因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种低能耗的盖板调节器，该盖板调节器对盖板施加回复力或者保持力，使得盖板保持在其关闭位置中。

2、所述技术问题按照本发明通过一种盖板调节器解决。

3、在此提供一种盖板调节器，其具有盖板、调节驱动装置和铰接机构，所述调节驱动装置用于将所述盖板沿调节行程从关闭位置调节至打开位置。所述铰接机构包括具有第一臂杆和第二臂杆的曲柄杠杆，其中，所述第一臂杆可转动地支承在第一转动点上，所述第二臂杆通过第二转动点可转动地支承，并且所述第一臂杆和所述第二臂杆在第三转动点上可转动地相互连接。在此，所述第二臂杆沿第二臂杆的纵向具有导引间隙。此外，所述第一臂杆具有啮合到所述导引间隙中的导引凸出部，其中，所述导引凸出部沿所述纵向可移动地支承在所述导引间隙中。所述曲柄杠杆还包括弹性元件，在关闭的盖板情况下所述弹性元件对所述曲柄杠杆施加力，使得所述曲柄杠杆朝着关闭方向对所述盖板作用回复力。备选或附加地规定，所述导引间隙具有长度l和宽度b，其中，l>b，并且所述第一臂杆在沿导引间隙的纵向的位置pos1处具有宽度为br1的第一凹部，在关闭的盖板情况下所述凸出部位于所述位置pos1中，其中，br1>br，并且其中，在关闭的盖板情况下所述凸出部至少部分地与所述第一凹部相啮合。

4、因此，所述曲柄杠杆朝着关闭方向对所述盖板施加保持力和/或回复力。尤其可以由此对盖板施加持续的保持力和/或回复力，从而使盖板保持在关闭位置中，并且例如防止由于振动或者其他外部影响使得盖板意外地打开。

5、所述调节驱动装置优选包括电动机、例如电子换向电动机。调节驱动装置尤其可以包括至少一个无刷直流电动机或者至少一个步进电动机。

6、电动机的输出端可以与盖板机械地耦连，并且盖板的调节位置能够通过调节驱动装置改变。因此，电动机可以是调节驱动装置的部件，其中，调节驱动装置还可以包括传递装置、尤其是减速传递装置。例如可以借助一个或多个传动级实现100:1至1000:1的范围中的减速。由此可以将相应较大的扭矩传递至盖板，所述扭矩例如在0.1nm至10nm、尤其是0.2nm至4nm的范围内。

7、所述调节驱动装置可以设置和设计用于，使盖板沿着调节行程从打开位置移动到关闭位置，并且反之亦然。优选地，所述第二臂杆在沿导引间隙的纵向的位置pos2处具有宽度为br2的第二凹部，在打开的盖板情况下所述凸出部位于所述位置pos2中，其中，br2>b。在这种设计方案中，在打开的盖板情况下所述导引凸出部至少部分地与所述第二凹部相啮合。凸出部与第二凹部在此配合作用，使得产生保持力并且由此锁止盖板。为了关闭盖板，可以通过调节驱动装置克服保持力，并且将盖板调节至关闭位置中。保持力例如可以处于0.1n至20n、尤其是0.2n至1n的范围内。

8、在一些设计方案中，所述弹性元件布置在所述第二臂杆的导引间隙处并且在关闭的盖板情况下对所述曲柄杠杆施加力，使得所述曲柄杠杆朝着关闭方向对所述盖板作用回复力。在盖板关闭时，用于传递力的弹性元件尤其可以贴靠在第一臂杆的导引凸出部上。

9、在一些设计方案中，所述弹性元件包括扭转弹簧。所述扭转弹簧尤其可以布置在第二转动点上，并且在第二臂杆上产生力，从而在盖板关闭时，曲柄杠杆朝向关闭方向提供回复力。备选地可以在第一转动点处布置扭转弹簧。

10、调节行程还可以包括第一区域b1和第二区域b2，其中，第一区域b1从打开位置po延伸至第一位置p1，该第一位置位于盖板的打开位置po和关闭位置ps之间，并且其中，第二区域b2从第一位置p1延伸至盖板的关闭位置ps。在盖板位置处于调节行程的第二区域b2中时，弹性元件优选对盖板施加回复力。弹性元件例如可以布置为，使得该弹性元件在沿着调节行程的第二区域b2调节时发生弹性变形。此外，在从打开位置po到关闭位置ps的调节过程中，第一臂杆的导引凸出部只有在到达第一位置p1时才能接触到弹性元件。在沿着第二区域继续关闭的过程中，弹性元件可以连续地发生弹性变形，从而形成回复力。因此，在盖板打开时弹性元件可以松弛，和/或在调节至关闭位置ps中的调节运动期间，弹性元件可以压紧。

11、弹性元件优选这样布置在曲柄杠杆处，使得弹性元件的最大弹性变形发生在沿着调节行程位于第二区域中的第二位置p2处，其中，第二位置p2位于关闭位置ps前。由此使得在盖板以关闭位置ps为出发点打开直至到达第二位置p2时，弹性元件的弹力增大。第二位置p2尤其可以对应于曲柄杠杆的臂杆的平行的定向。

12、由此可以良好地防止由于外部影响而意外地打开盖板。在到达第二位置之后，弹性元件可以在盖板继续打开时进一步松弛，直至到达第一位置并且弹性元件重新完全松弛。因此，弹性元件的压紧力的最大值可以处于第二位置处，其中，在这些设计方案中，在盖板完全关闭时，弹性元件部分地松弛。在此可以通过曲柄杠杆沿着调节行程的第二区域朝向关闭方向将回复力传递到盖板上。在这些设计方案中，在盖板位置处于从第二位置p2直至关闭位置ps的区域内的盖板位置中时可以施加作用在盖板上的最大回复力。作用在盖板上的回复力尤其可以从第一位置p1朝向关闭方向持续地增大。

13、为了打开，则必须相应地通过调节驱动装置克服由弹性元件作用的回复力/弹力。在此可以规定，以关闭位置ps为出发点，在调节行程的第二区域b2中必须克服恒定或者持续增加的回复力，直至到达第二位置p2。在进一步打开时，弹力可以在第二位置p2和第一位置p1之间进一步减小。

14、此外，在一些变型方案中可以规定，在打开过程中，回复力在第二位置p2处成为相反的，从而该回复力在第二位置p2和关闭位置ps之间与调节驱动运动相反地作用，并且在第二位置p2和第一位置p1之间沿着朝向打开位置的调节运动的方向作用。

15、在调节行程的第一区域b1中可以有利地取消弹力，方式例如为完全松弛弹性元件或者使弹力与曲柄杠杆的机械结构脱耦。

16、弹性元件的弹力可以选择为，使得能够手动地打开盖板。弹性元件例如可以提供2n≤fel≤100n、尤其是5n≤fel≤50n的范围中的力fel。朝向关闭方向通过曲柄杠杆作用在盖板上的力fs的大小可以处于0.2n≤fs≤10n、尤其是0.5n≤fs≤5n的范围中。由于电动马达的卡锁力矩和/或由于机械阻力、例如传动装置摩擦或者传动装置的自锁，盖板可以附加地施加保持力fh。因此，保持力fh和通过弹性元件作用的力fs的总和抵抗盖板朝向打开位置的方向的移动。保持力fh例如可以具有0.3n≤fh≤10n、尤其是0.3n≤fh≤2n的范围中的量值。待克服的力的总和fsum例如可以处于0.4n≤fsum≤10n、尤其是0.5n≤fsum≤5n的范围中。使用者因此也可以例如在存在故障和/或调节驱动装置断电的情况下手动地打开盖板。

17、此外可能有利的是，盖板在第三区域b3中朝关闭方向调节超出关闭位置。在此尤其可以规定，在盖板处于第三区域b3中时，弹性元件对曲柄杠杆施加力。因此，在第三区域b3中也可以朝关闭方向对盖板施加回复力。在一些设计方案中，在盖板和框架之间设置有弹性的密封件，其中，在盖板被调节超出关闭位置ps时，密封件被压缩。在此，在密封圈被完全压缩时可以到达机械的端部止挡，从而无法朝关闭方向实现进一步的调节运动。例如可以通过盖板的框架提供端部止挡。

18、所述盖板调节器优选包括力传感器，所述力传感器布置在承载盖板的框架上，并且在所述盖板处于关闭位置ps时所述力传感器被所述盖板加载力。

19、力传感器尤其可以包括至少一个应变片(dms传感器)，或者至少一个压电传感器，或者至少一个mems(微机电系统)传感器。力传感器例如可以设计为弯曲梁。应变片在发生小的形变时改变其电阻。应变片例如可以设计为箔应变片、半导体应变片或者多应变片(mehrfachdehnungsmessstreifen)。各个实施方式在此可以分别进行变型。应变片例如可以设计为横向应变片、全桥应变片或者罗氏应变片(rosettendehnungsmessstreifen)。

20、在盖板调节器的一些扩展设计中，力传感器、例如至少一个dms传感器布置在弹簧元件上并与其牢固地连接。尤其可以规定。使盖板在其关闭位置中接触力传感器的弹簧元件。由盖板施加到弹簧元件上的力在此被传递至力传感器。由此可以进行非常精确的力测量。

21、力传感器的弹簧元件例如包括至少一个板簧或者弯曲梁。在本发明的范畴中，术语“板簧”应当广义地理解，并且其尤其可以包括不同的可弹性变形的金属弯曲元件、例如弹簧片。力传感器随即可以固定在板簧或者弯曲梁上，方式例如为将力传感器粘贴上去。弹簧元件尤其可以设计和布置为，使得仅朝一个方向实现机械变形、例如挠曲。板簧或者弯曲梁可以在第一区域中与盖板调节器的框架连接并且能够在第二区域中自由移动。随即可以有利地在可自由移动的区域中尤其仅朝一个空间方向进行力传递。在设计为板簧的设计方案中，板簧的最大程度的挠曲可以处于0.1mm至10mm、尤其0.2mm至2mm的范围中。

22、在一些设计方案中，所述或者多个应变片可以分别包括具有两个桥支路的电阻桥电路。在一些设计方案中，力传感器装置还可包括不同应变片的组合。dms传感器还可以包括运算放大器，其中，运算放大器的第一输入端与第一桥支路连接，并且运算放大器的第二输入端与第二桥支路连接。运算放大器的输出端或者与运算放大器的输出端连接的逻辑电路可以提供传感器信号输出。在一些设计方案中，第一桥支路或者第二桥支路通过电阻与数模转换器或者脉宽调制器电连接。电阻可包括一个或多个欧姆电阻，并且例如具有1k欧姆至100k欧姆的欧姆电阻。在一些设计方案中，高阻抗的电阻可以由保护电阻构成。电阻优选设计为，使得该电阻比各个桥电阻的阻值更大、尤其比桥电路的桥电阻的阻值更大。通过在串联和/或并联电路中组合多个电阻器，可以补偿公差或者使阻值最佳地与测量任务适配。备选地也可使用具有电流输出端的特殊数模转换器。该特殊模数转换器备选地也可以在没有电阻的情况下与桥电路连接这些解决方案在技术上是等效的，为了简化在此不再阐述。

23、dms传感器可以节拍式地运行，以减少功率损耗。对力的探测例如可以以时间间隔的方式进行。备选或附加地，也可以通过唤醒信号触发力测量或者一系列的力测量。

24、dms传感器可以设计为，使得针对预期的力的信号摆幅在0.2mv/v到10mv/v、尤其是1mv/v到6mv/v之间。应变片传感器的差分输出电压例如可以在1μv至500μv、尤其是5μv至100μv的范围中。具有10至12位或者更高的分辨率的dms传感器例如可以数字地转换。通过将dms传感器布置在板簧或者其它能弹性弯曲的横梁上并且板簧最大挠度在0.5mm至2mm范围内，使得能够参照位值最低有效位(lsb)提供优于10-3mm/lsb的分辨率。

25、在一些设计方案中，所述力传感器布置在所述盖板的框架上。所述盖板优选具有凸出部，所述凸出部布置在所述盖板的内侧上并且在所述盖板位于关闭位置ps时接触所述力传感器。因此，在盖板到达关闭位置时，凸出部能够与力传感器配合作用。尤其能够探测盖板是否处于关闭位置中。为此可以连续地或者以时间间隔的方式分析力传感器的传感器信号us，并且在此检查盖板是否处于关闭位置中。例如，在传感器信号达到或者超过第一传感器阈值vs1时，可以识别到盖板处于关闭位置中。在传感器信号处于第一阈值u1和第二阈值u2之间，其中u2>u1时，识别到关闭位置。

26、在盖板能够以关闭位置ps为出发点朝关闭方向进一步运动的这些设计方案中，作用在盖板上的外力可以使作用在力传感器上的力增大。力传感器优选相应地设计用于在盖板关闭时探测作用在盖板或者承载盖板的部件上的外力。因此，盖板调节器可以用作开关，其中，通过由使用者施加的压力驱动该开关。在盖板在一侧可转动地支承的情况下，例如可以使盖板在0.1°至5°的范围内被调节超出关闭位置。与盖板的设计方案无关地可以规定，盖板或者盖板的区域能够通过外力被调节超出关闭位置2mm至2cm。通过盖板的运动可以使上述凸出部或者盖板的其它部件压向力传感器，并且可以通过控制电路探测到相应的传感器信号。在朝向关闭方向运动时，应变片例如可以在调节行程的第三区域中进行进一步的变形。因此可以从传感器信号的变化中推导出开关状态的变化

27、盖板尤其可以设计为压力开关的按键，从而在盖板关闭时通过力传感器记录作用在盖板上的压力。例如在传感器信号达到或者超过第三阈值u3时可以识别到对压力开关的操作。例如在传感器信号介于第三阈值u3和第四阈值u4之间，其中u4>u3时，可以识别到操作。第三阈值优选大于第一和/或第二阈值。尤其可以适用的是u1<u2<u3<u4。

28、因此可以根据力传感器所探测的力控制和/或调节电动机。电动机例如是电子换向电动机或者直流电动机。

29、所述盖板调节器还可以包括布置在盖板或者框架上的力传感器，以及与力传感器耦连以交换传感器数据的控制电路。所述控制电路尤其可以设置用于借助力传感器探测作用在关闭的盖板上的外力。所述控制电路为此可以设计和设置用于接收和分析传感器数据。所述控制电路尤其可以设置用于探测盖板是否处于关闭位置中。在另一方面，控制电路可以设置用于基于力传感器的传感器数据识别对开关的操作。控制电路尤其还可以设置用于根据所探测的力改变开关的开关状态。

30、此外，所述控制电路可以设置用于控制调节驱动装置的电动机。在盖板调节装置的一些扩展设计中，控制电路可以设置用于在关闭的盖板情况下在探测到作用在盖板或者承载盖板的外部构件上的外力时控制盖板调节器以打开盖板。

31、在一些设计方案中，控制电路包括微控制器(μc)或者专用集成电路(asic)。控制电路尤其还可以包括至少一个电机驱动器、例如h桥、b6桥或者任意数量的桥支路。此外，控制电路还可以设置用于借助脉宽调制器来驱动和/或调节电动机。在一些扩展设计中还可以设置多个电机驱动器。电动机作为调节驱动装置例如能够由控制电路控制以调节盖板，并且第二电动机能够被控制以调节锁定装置。

32、控制电路还可以包括用于接收传感器信号的信号输入端。信号输入端例如可以是控制电路微控制器的io输入端或者控制电路的数模转换器的输入端。力传感器在此可以通过印刷电路板和/或通过线缆连接与控制电路耦连以提供传感器信号。此外还以规定，通过控制电路为力传感器供给能量。力传感器为此可以与由控制电路提供的地线连接，并且与供给电压连接。在一些设计方案中还可以规定，力传感器与控制电路无线地耦连，以将传感器信号传输至控制电路。在这些设计方案中可以设置力传感器的单独的能量供给。

33、所述盖板还可以包括锁定装置，其中，所述锁定装置如此锁止所述盖板，使得即使在锁定的状态下也对力传感器施加力。在关闭过程中，盖板的凸出部例如可以与布置在盖板的框架上的对应件配合作用，从而锁止盖板。在锁定装置的一些扩展设计中可以规定，凸出部设计成可移动的，并且借助调节区段装置移动，从而在盖板关闭时激活锁定，并且盖板打开时使锁定解锁。用于锁定盖板的凸出部和在盖板关闭时对力传感器施加力的凸出部可以是相同的凸出部。

34、在一些设计方案中，盖板设计为机动车的油箱盖或者充电盖。盖板同样可以是工业应用的一部分、例如工业机器人。外部构件例如可以是机动车的车身的一部分或者工业机器人的壳体。外部构件尤其可以与盖板的框架连接并且布置为，使得力作用通过盖板传递至框架并且最后传递至力传感器。