DE102016211777A1

DE102016211777A1 - Fahrzeugtüranordnung mit einem Türantrieb

Info

Publication number: DE102016211777A1
Application number: DE102016211777.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Herrmann; Wolfgang Uebel
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2018-01-04
Also published as: WO2018002157A1; DE112017003272A5; US20190234129A1; DE112017003272B4; CN113090153A; US20190203517A1; CN109415923B; US11180944B2; DE112017003288A5; CN109415923A; US11072962B2; CN109415922A; WO2018002158A1

Abstract

Eine Fahrzeugtüranordnung umfasst eine verschwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie (10) angeordnete Fahrzeugtür (11), einen Antriebsmotor (22) zum elektromotorischen Verstellen der Fahrzeugtür (11), ein Übertragungselement (20) zum Herstellen eines Kraftflusses zwischen der Fahrzeugtür (11) und der Fahrzeugkarosserie (10), um die Fahrzeugtür (11) relativ zu der Fahrzeugkarosserie zu verstellen, und eine Steuereinrichtung (4) zum Steuern des Antriebsmotors (22), wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, einen Einklemmschutz bereitzustellen. Zusätzlich ist eine Sensoreinrichtung (30–33) in Form eines an der Fahrzeugtür (11) angeordneten Beschleunigungssensors zum Messen der Beschleunigung der Fahrzeugtür (11) oder eines an der Fahrzeugtür (11) angeordneten Gyrosensors zum Messen der Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugtür (11) oder eines im Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür (11) und der Fahrzeugkarosserie (10) angeordneten Kraftsensors vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, ein Sensorsignal der Sensoreinrichtung (30–33) für die Erkennung eines Einklemmfalls im Rahmen des Einklemmschutzes auszuwerten. Auf diese Weise wird eine Fahrzeugtüranordnung bereitgestellt, die auf einfache Weise einen zuverlässigen Einklemmschutz zum elektromotorischen Verstellen der Fahrzeugtür bereitstellen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugtüranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Fahrzeugtüranordnung umfasst eine schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie angeordnete Fahrzeugtür, einen Antriebsmotor zum elektromotorischen Verstellen der Fahrzeugtür, ein Übertragungselement zum Herstellen eines Kraftflusses zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie, um die Fahrzeugtür relativ zu der Fahrzeugkarosserie zu verstellen, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Antriebsmotors.
Eine derartige Fahrzeugtür kann beispielsweise als Fahrzeugseitentür oder auch als Heckklappe ausgebildet sein. Unter einer Fahrzeugtür soll in diesem Zusammenhang jede Klappe eines Fahrzeugs verstanden werden, die in geschlossener Stellung eine Fahrzeugöffnung verschließt.
Mittels des Antriebsmotors wird die Fahrzeugtür elektromotorisch zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung verstellt. Das Verstellen der Fahrzeugtür erfolgt somit selbsttätig, in einer durch die Steuereinrichtung gesteuerten Weise.
Insbesondere beim Schließen der Fahrzeugtür muss gegebenenfalls erkannt werden, wenn sich ein Objekt im Bereich des Schließwegs der Fahrzeugtür befindet und somit beim Schließen der Fahrzeugtür eingeklemmt werden könnte. Hierzu ist die Steuereinrichtung ausgebildet, einen Einklemmschutz bereitzustellen, im Rahmen dessen ein Einklemmfall erkannt und, bei Erkennung eines Einklemmfalls, eine Gegenmaßnahme, beispielsweise ein Reversieren der Bewegung der Fahrzeugtür, eingeleitet wird.
Unterschiedliche Konzepte zur Bereitstellung eines Einklemmschutzes sind bekannt.
Im Rahmen eines indirekten Einklemmschutzes kann beispielsweise die Drehzahl der Motorwelle des Antriebsmotors oder der Motorstrom des Antriebsmotors überwacht werden. Fällt die Drehzahl des Antriebsmotors unter einen Schwellwert ab oder erhöht sich der Motorstrom über einen Schwellwert, so kann hieraus darauf geschlossen werden, dass sich ein Objekt im Schließweg der Fahrzeugtür befindet und die Bewegung der Fahrzeugtür hindert (so genannter Einklemmfall). Mittels eines solchen indirekten Einklemmschutzes erfolgt eine Erkennung eines Einklemmfalls somit anhand der Überwachung von Motorparametern und somit indirekt, nämlich nicht unmittelbar an der zu verstellenden Fahrzeugtür.
Bei einem direkten Einklemmschutz erfolgt demgegenüber die Erkennung eines Einklemmfalls direkt an dem zu verstellenden Verstellteil, in diesem Fall der Fahrzeugtür, indem Sensoren, beispielsweise taktile Sensoren (z.B. kapazitive Sensoren), an der Fahrzeugtür vorgesehen werden.
Ein indirekter Einklemmschutz hat sich vielfach bewährt, beispielsweise bei Fensterheberantrieben. Ein indirekter Einklemmschutz setzt für eine zuverlässige Einklemmfallerkennung jedoch voraus, dass sich eine Veränderung in der Bewegung des Verstellteils ohne nennenswerte zeitliche Verzögerung auch auf den überwachten Parameter, beispielsweise die Drehzahl des Antriebsmotors oder den Motorstrom, auswirkt. Dies ist bei einem steifen Verstellsystem gewährleistet. Bei einer Fahrzeugtür kann die Verstellmechanik jedoch eine vergleichsweise große Elastizität aufweisen, sodass das Verstellsystem einer Fahrzeugtür gegebenenfalls vergleichsweise weich ist und sich somit eine Änderung in der Bewegung der Fahrzeugtür nur zeitlich verzögert auf die Drehzahl des Antriebsmotors oder den Motorstrom auswirkt. Hieraus folgt unter Umständen, dass bei Einklemmen eines Objekts an einer Fahrzeugtür bereits vergleichsweise große Kräfte auftreten können, bevor anhand der Drehzahl oder des Motorstroms auf einen Einklemmfall geschlossen werden kann.
Ein direkter Einklemmschutz setzt demgegenüber voraus, dass sämtliche Flächen und Kanten, an denen es zu einem Einklemmfall kommen könnte, durch geeignete Sensoren überwacht werden. Bei einer üblicherweise großflächigen Fahrzeugtür kann dies schwierig sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrzeugtüranordnung bereitzustellen, die auf einfache Weise einen zuverlässigen Einklemmschutz zum elektromotorischen Verstellen der Fahrzeugtür bereitstellen kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach umfasst die Fahrzeugtüranordnung eine Sensoreinrichtung in Form eines an der Fahrzeugtür angeordneten Beschleunigungssensors zum Messen der Beschleunigung der Fahrzeugtür oder eines an der Fahrzeugtür angeordneten Gyrosensors zum Messen der Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugtür oder eines im Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie angeordneten Kraftsensors, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, ein Sensorsignal der Sensoreinrichtung für die Erkennung eines Einklemmfalls auszuwerten.
Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine Sensoreinrichtung zu verwenden, die ein Sensorsignal ausgeben kann, das eine Bewegung der Fahrzeugtür oder eine Änderung in dieser Bewegung mit vergleichsweise geringer Verzögerung und somit unmittelbarer als bei einem indirekten Einklemmschutz anzeigen kann. Eine solche Sensoreinrichtung kann somit für einen Einklemmschutz verwendet werden, indem das Sensorsignal ausgewertet wird, um anhand des Sensorsignals auf eine Änderung der Bewegung der Fahrzeugtür bei einem Bewegungsvorgang zu schließen und anhand dieser Änderung der Bewegung zu schlussfolgern, ob sich ein Objekt in der Bewegungsbahn der Fahrzeugtür befindet und gegebenenfalls ein Einklemmfall droht.
Mittels des Sensorsignals der Sensoreinrichtung kann zusätzlich oder alternativ auch die Steuerung der Fahrzeugtür beeinflusst werden. So kann das Sensorsignal durch die Steuereinrichtung ausgewertet werden, um beispielsweise einen Bewegungsvorgang zu initiieren, beispielsweise wenn ein Nutzer manuell auf die Fahrzeugtür einwirkt, um diese zu bewegen.
In einer ersten Ausgestaltung ist die Sensoreinrichtung als Beschleunigungssensor zum Messen der Beschleunigung der Fahrzeugtür ausgebildet. Ein solcher Beschleunigungssensor kann beispielsweise als piezoelektrischer Sensor oder als so genannter MEMS-Sensor (MEMS: Microelektromechanical System) aufgebaut sein. Ein solcher Beschleunigungssensor kann Beschleunigungen in einer zweidimensionalen Ebene oder auch im dreidimensionalen Raum messen.
In einer zweiten Ausgestaltung kann die Sensoreinrichtung als sogenannter Gyrosensor ausgebildet sein. Ein solcher Gyrosensor, auch bezeichnet als Gyrometer, misst eine Drehbewegung, bei der Fahrzeugtür also die Schwenkbewegung um die Schwenkachse, um die die Fahrzeugtür relativ zur Fahrzeugkarosserie verschwenkbar ist.
In einer dritten Ausgestaltung kann die Sensoreinrichtung auch durch einen im Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie angeordneten Kraftsensor ausgebildet sein. Der Kraftsensor befindet sich hierbei im Kraftfluss vor dem Antriebsmotor, sodass das Sensorsignal des Kraftsensors mit geringer zeitlicher Verzögerung eine Änderung in der Verstellbewegung der Fahrzeugtür anzeigen kann.
Das Sensorsignal der Sensoreinrichtung kann allein zum Bereitstellen eines Einklemmschutzes verwendet werden. So kann anhand des Sensorsignals, das durch die Sensoreinrichtung zur Verfügung gestellt wird, allein auf einen Einklemmfall geschlossen werden, indem anhand einer Änderung der Bewegung der Fahrzeugtür oder anhand eines Kraftsignals darauf geschlossen wird, ob (mit hoher Wahrscheinlichkeit) ein Einklemmfall vorliegt.
Denkbar und möglich ist aber auch, dass die Steuereinrichtung zusätzlich ausgebildet ist, für eine indirekte Erkennung eines Einklemmfalls die Drehzahl einer durch den Antriebsmotor angetriebenen Motorwelle oder den Motorstrom des Antriebsmotors auszuwerten. Die Steuereinrichtung berücksichtigt somit das Sensorsignal der Sensoreinrichtung zusätzlich zur Überwachung eines Motorparameters im Rahmen eines indirekten Einklemmschutzes, sodass zum Erkennen eines Einklemmfalls unterschiedliche Signale miteinander kombiniert werden. Dies kann einen besonders zuverlässigen Einklemmschutz möglich machen.
Ist die Sensoreinrichtung als Beschleunigungssensor oder als Gyrosensor ausgebildet, so kann diese Sensoreinrichtung in Form des Beschleunigungssensors oder des Gyrosensors beispielsweise auf einem Türmodul der Fahrzeugtür angeordnet oder in die ortsfest an der Fahrzeugtür angeordnete Steuereinrichtung integriert sein. Im ersten Fall kann die Sensoreinrichtung beispielsweise als separates Bauteil ausgebildet und an einem Aggregateträger des Türmoduls angeordnet sein. Im zweiten Fall ist die Sensoreinrichtung beispielsweise in die Steuereinrichtung integriert und somit beispielsweise im gleichen Gehäuse wie eine Platine der Steuereinrichtung, gegebenenfalls sogar auf der Platine der Steuereinrichtung, angeordnet. Die Steuereinrichtung kann hierbei ebenfalls auf einem Aggregateträger des Türmoduls angeordnet sein. In beiden Fällen ist die Sensoreinrichtung in Form des Beschleunigungssensors oder des Gyrosensors ortsfest an der Fahrzeugtür angeordnet und wird somit bei einer Bewegung der Fahrzeugtür zusammen mit dieser bewegt. Anhand eines die Beschleunigung der Fahrzeugtür oder die Schwenkbewegung der Fahrzeugtür angebenden Sensorsignals der Sensoreinrichtung kann somit unmittelbar auf die Bewegung der Fahrzeugtür geschlossen werden, wobei aus einer Änderung der Bewegung gegebenenfalls auf einen Einklemmfall geschlossen werden kann. Stößt die Fahrzeugtür beim Schließen beispielsweise an ein Objekt im Schließweg der Fahrzeugtür an, so wird hierdurch die Bewegung der Fahrzeugtür verlangsamt, was anhand des Sensorsignals erkannt werden kann.
In einer konkreten Ausgestaltung kann die Fahrzeugtüranordnung eine elektrisch betätigbare Kupplungseinrichtung aufweisen, die in einem kuppelnden, ersten Zustand den Antriebsmotor mit dem Übertragungselement kuppelt, um eine Verstellkraft zum Verstellen der Fahrzeugtür auf das Übertragungselement auszuüben. In einem entkuppelnden, zweiten Zustand entkuppelt die Kupplungseinrichtung demgegenüber den Antriebsmotor von dem Übertragungselement, sodass die Fahrzeugtür unabhängig von einer Betätigung des Antriebsmotors beispielsweise manuell verstellt werden kann. Über die Kupplungseinrichtung kann somit der Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie aufgehoben werden, sodass eine von einer Betätigung des Antriebsmotors unabhängige Verstellung der Fahrzeugtür, beispielsweise manuell durch einen Nutzer, möglich ist.
In einer Ausführungsform kann der Antriebsmotor ortsfest an der Fahrzeugtür angeordnet sein. Das Übertragungselement kann in diesem Fall beispielsweise als sogenanntes Fangband ausgebildet und gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sein. Der Antriebsmotor wirkt zum Verstellen der Fahrzeugtür auf das Übertragungselement ein und verstellt dies, sodass über das Übertragungselement eine Relativbewegung zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie bewirkt werden kann.
Grundsätzlich sind unterschiedliche Ausgestaltungen zur Kopplung des Antriebsmotors mit dem Übertragungselement denkbar und möglich. Beispielsweise kann der Antriebsmotor über ein Ritzel in eine Verzahnung des Übertragungselements eingreifen, um durch Verdrehen des Ritzels das Übertragungselement zu verstellen. Ist der Antriebsmotor an der Fahrzeugtür ortsfest angeordnet und ist das Übertragungselement gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, so wird durch Verstellen des Übertragungselements relativ zum Antriebsmotor die Fahrzeugtür relativ zur Fahrzeugkarosserie verschwenkt.
In anderer Ausgestaltung kann der Antriebsmotor beispielsweise über einen Seiltrieb mit dem Übertragungselement gekoppelt sein. Hierzu kann eine durch den Antriebsmotor antreibbare Antriebswelle über ein flexibles, zur Übertragung von Zugkräften ausgebildetes Kopplungselement – beispielsweise ein Zugseil, ein Band, ein Riemen oder ein Gurt – mit dem Übertragungselement gekoppelt sein. Das Kopplungselement kann beispielsweise mit zwei Enden an dem Übertragungselement befestigt und um ein an der Antriebswelle angeordnetes Rollenelement, beispielsweise eine Seiltrommel, herum gelegt sein, sodass durch Verdrehen des Rollenelements das Kopplungselement an dem Rollenelement abrollt und dadurch das Übertragungselement relativ zum Antriebsmotor verstellt wird.
In diesem Fall kann eine Sensoreinrichtung in Form eines Kraftsensors beispielsweise an dem Übertragungselement angeordnet sein und zum Messen einer Kraft an dem Kopplungselement dienen. Beispielsweise kann eine Sensoreinrichtung in Form eines Kraftsensors an einer Spanneinrichtung zum Spannen des Kopplungselements relativ zu dem Übertragungselement angeordnet sein. Über die Spanneinrichtung kann ein Ende des Kopplungselements an dem Übertragungselement festgelegt sein, wobei über die Spanneinrichtung die Zugspannung in dem Kopplungselement eingestellt werden kann. Bei der Verstellbewegung der Fahrzeugtür ändert sich, wenn ein eingeklemmtes Objekt die Verstellbewegung hindert, die auf das Kopplungselement wirkende Kraft, was über den Kraftsensor erkannt und zur Erkennung eines Einklemmfalls genutzt werden kann.
In anderer Ausgestaltung kann eine Sensoreinrichtung in Form eines Kraftsensors auch ausgebildet sein, eine Torsion der Antriebswelle zu messen. Eine solche Sensoreinrichtung kann beispielsweise als berührungsloser, induktiver oder kapazitiver Sensor ausgelegt sein, mittels dessen z.B. die Stellung einer Exzenterscheibe an der Antriebswelle gemessen wird. Wird über den Sensor festgestellt, dass eine Torsion an der Antriebswelle auftritt, kann hieraus auf die im Kraftfluss auf die Antriebswelle wirkende Kraft geschlossen werden.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Verstellelements in Form einer Fahrzeugtür an einem feststehenden Abschnitt in Form einer Fahrzeugkarosserie;
2 eine schematische Ansicht eines Türantriebs mit einem Antriebsmotor, einer Kupplungseinrichtung, einer Steuereinrichtung und einem Übertragungselement zur Kraftübertragung zum Verstellen der Fahrzeugtür;
3 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Türantriebs zum Verstellen einer Fahrzeugtür;
4 eine Ansicht einer Unterbaugruppe des Türantriebs;
5 eine Ansicht eines Antriebsmotors, eines Getriebes und einer Kupplungseinrichtung des Türantriebs.
1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Fahrzeug 1, das eine Fahrzeugkarosserie 10 und ein über ein Gelenk 111 an der Fahrzeugkarosserie 10 angeordnetes, um eine Schwenkachse entlang einer Öffnungsrichtung O verschwenkbares Verstellelement in Form einer Fahrzeugtür 11 aufweist.
Die Fahrzeugtür 11 kann beispielsweise durch eine Fahrzeugseitentür oder auch durch eine Heckklappe verwirklicht sein. Die Fahrzeugtür 11 verdeckt in einer geschlossenen Stellung eine Fahrzeugöffnung 100 in der Fahrzeugkarosserie 10, beispielsweise eine Seitentüröffnung oder eine Heckklappenöffnung.
Die Fahrzeugtür 11 ist über eine in einem Türinnenraum 110 angeordnete Antriebseinrichtung 2 elektromotorisch aus ihrer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung bewegbar, so dass die Fahrzeugtür 11 selbsttätig in elektromotorischer Weise bewegt werden kann. Die Verstelleinrichtung 2, schematisch veranschaulicht in 2 und in einem Ausführungsbeispiel dargestellt in 3 bis 5, weist einen Antriebsmotor 22 auf, der über eine Kupplungseinrichtung 21 mit einem Übertragungselement 20 gekoppelt ist, über das Verstellkräfte zwischen der Fahrzeugtür 11 und der Fahrzeugkarosserie 10 übertragen werden können. Der Antriebsmotor 22 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ortsfest an der Fahrzeugtür 11 angeordnet, während das Übertragungselement 20 nach Art eines so genannten Fangbands an einem Ende 200 gelenkig und somit verschwenkbar an der Fahrzeugkarosserie 10 festgelegt ist.
Bei den in 2 und 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen der Antriebseinrichtung 2 dient der Antriebsmotor 22 zum Antreiben eines Antriebselements 23 in Form einer Seiltrommel, die über ein Kopplungselement 24 in Form eines flexiblen, zur Übertragung von (ausschließlich) Zugkräften ausgebildeten, biegeschlaffen Zugelements, insbesondere in Form eines Zugseils (beispielsweise eines Stahlseils), mit dem Übertragungselement 20 gekoppelt ist. Die Seiltrommel 23 kann hierbei beispielsweise an dem längserstreckten Übertragungselement 20 abgestützt sein und an dem Übertragungselement 20 abrollen.
Das Kopplungselement 24 ist über ein erstes Ende 240 im Bereich des Endes 200 des Übertragungselements 20 und über ein zweites Ende 241 im Bereich eines zweiten Endes 201 mit dem Übertragungselement 20 verbunden und dabei um das Antriebselement 23 in Form der Seiltrommel geschlungen. Wird das Antriebselement 23, angetrieben durch den Antriebsmotor 22, in eine Drehbewegung versetzt, rollt das Kopplungselement 24 in Form des Zugelements (Zugseil) an dem Antriebselement 23 ab, so dass das Antriebselement 23 relativ zu dem Übertragungselement 20 bewegt und somit entlang der Längsrichtung des Übertragungselements 20 zu dem Übertragungselement 20 bewegt wird, was zu einem Verstellen der Fahrzeugtür 11 relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 führt.
Angemerkt sei an dieser Stelle, dass auch andere Bauformen von Antriebseinrichtungen denkbar und möglich sind. Beispielsweise kann der Antriebsmotor 22 auch ein Ritzel antreiben, das mit dem Übertragungselement 20 in Verzahnungseingriff steht. Denkbar und möglich ist zudem auch, dass die Antriebseinrichtung als Spindelantrieb mit einer zum Beispiel drehbaren Spindel, die mit einer Spindelmutter in Eingriff steht, ausgebildet ist.
Die Kupplungseinrichtung 21 dient dazu, den Antriebsmotor 22 mit dem Antriebselement 23 zu kuppeln oder von dem Antriebselement 23 zu entkuppeln. In einem kuppelnden Zustand stellt die Kupplungseinrichtung 21 einen Kraftfluss zwischen dem Antriebsmotor 22 und dem Antriebselement 23 her, so dass eine Drehbewegung einer Motorwelle 220 des Antriebsmotors 20 auf das Antriebselement 23 übertragen und demzufolge das Antriebselement 23 in eine Drehbewegung versetzt wird, um auf diese Weise eine Verstellkraft in das Übertragungselement 20 einzuleiten. In einem entkuppelnden Zustand ist demgegenüber der Antriebsmotor 22 von dem Antriebselement 23 entkuppelt, so dass der Antriebsmotor 22 unabhängig von dem Antriebselement 23 und umgekehrt das Antriebselement 23 unabhängig von dem Antriebsmotor 22 bewegt werden kann. In diesem entkuppelnden Zustand kann beispielsweise ein manuelles Verstellen der Fahrzeugtür 11 möglich sein, ohne dass hierbei der Antriebsmotor 22 mit Kräften beaufschlagt wird.
Die Kupplungseinrichtung 21 kann zudem einen dritten Kupplungszustand aufweisen, entsprechend einem schleifenden Zustand, in dem Kupplungselemente schleifend miteinander in Anlage sind. Ein erstes Kupplungselement ist hierbei wirkverbunden mit einer Motorwelle des Antriebsmotors 22, während ein zweites Kupplungselement wirkverbunden ist mit dem Antriebselement 23. In diesem schleifenden, dritten Zustand kann die Kupplungseinrichtung 21 beispielsweise eine Bremskraft während eines manuellen Verstellens der Fahrzeugtür 11 bereitstellen, bewirkt durch die schleifende Anlage der Kupplungselemente aneinander.
Bei dem konkret in 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Antriebsmotor 22 eine Motorwelle 220 auf, die im Betrieb des Türantriebs 2 in eine Drehbewegung versetzt wird und mit einem Getriebe 25 (beispielsweise ein Planetengetriebe) in Wirkverbindung steht. Über das Getriebe 25 wird eine Antriebswelle 26 angetrieben, an der das Antriebselement 23 in Form der Seiltrommel drehfest angeordnet ist, sodass durch Verdrehen der Antriebswelle 26 das Antriebselement 23 angetrieben werden kann, dadurch das Kopplungselement 24 in Form des Zugseils an dem Antriebselement 23 abrollt und somit das Übertragungselement 20 zum Bewegen der Fahrzeugtür 11 verstellt wird. Über eine Sensoreinrichtung 27 kann die Absolutposition der Antriebswelle 26 im Betrieb ermittelt werden.
Die über einen Stellantrieb 210 elektrisch betätigbare Kupplungseinrichtung 21 stellt in ihrem kuppelnden Zustand einen Kraftfluss zwischen dem Getriebe 25 und der Antriebswelle 26 her, sodass in dem kuppelnden Zustand der Kupplungseinrichtung 21 ein Verstellkraft von dem Antriebsmotor 22 auf die Antriebswelle 26 und darüber auf das Übertragungselement 20 übertragen werden kann. In ihrem entkuppelnden Zustand hebt die Kupplungseinrichtung 21 demgegenüber den Kraftfluss zwischen dem Antriebsmotor 22 und der Antriebswelle 26 auf, sodass das Übertragungselement 20 relativ zu dem Antriebsmotor 22 verstellt werden kann, ohne dass der Antriebsmotor 22 dabei mit einer Kraft beaufschlagt wird.
Das Kopplungselement 24 in Form des Zugseils ist über ein erstes Ende 240 im Bereich des Endes 200 des Übertragungselements 20 fest mit dem Übertragungselement 20 verbunden. Ein zweites Ende 241 des Kopplungselements 24 ist demgegenüber über eine Spanneinrichtung 242 mit dem Ende 201 des Übertragungselements 20 verbunden. Über die Spanneinrichtung 242 kann die Spannung des Kopplungselements 24 an dem Übertragungselement 20 eingestellt werden.
Wie schematisch in 2 dargestellt, wird der Betrieb des Antriebsmotors 22 über eine Steuereinrichtung 4 gesteuert, die beispielsweise, wie in 1 eingezeichnet, an einem Aggregateträger eines Türmoduls 112 der Fahrzeugtür 11 angeordnet sein kann. Ein solcher Aggregateträger kann beispielsweise unterschiedliche Funktionskomponenten der Fahrzeugtür 11 tragen, beispielsweise eine Fensterhebereinrichtung, einen Lautsprecher, ein Türschloss oder dergleichen. Die Steuereinrichtung 4 kann in diesem Zusammenhang zur Steuerung des Türantriebs 2, darüber hinaus aber auch zur Steuerung anderer Funktionskomponenten der Fahrzeugtür 11 dienen.
Beim Bewegen der Fahrzeugtür 11 muss die Steuereinrichtung 4 erkennen, ob Objekte in der Bewegungsbahn der Fahrzeugtür 11, also in dem Raum, den die Fahrzeugtür 11 beim Bewegen überstreicht, angeordnet sind, um abhängig von einer solchen Erkennung insbesondere eine übermäßige Kraftwirkung auf solche Objekte zu vermeiden. Dazu ist die Steuereinrichtung 4 dafür ausgelegt, einen Einklemmschutz bereitzustellen, der dazu dient, beim Schließen der Fahrzeugtür 11 ein Einklemmen eines Objekts zwischen der Fahrzeugtür 11 und der Fahrzeugkarosserie 10 frühzeitig zu erkennen, sodass ein solches Einklemmen nicht zu einer Beschädigung des Objekts (insbesondere nicht zu einer Verletzung einer Person) und auch nicht zu Beschädigungen am Verstellsystem führen kann.
Im Rahmen des Einklemmschutzes soll insbesondere erkannt werden, ob sich bei der Bewegung der Fahrzeugtür 11 Änderungen in der Verstellbewegung ergeben, die nicht durch den Antriebsmotor 22 verursacht sind. Wird beispielsweise festgestellt, dass die Fahrzeugtür 11 trotz Krafteinleitung über den Antriebsmotor 22 gebremst wird, kann dies auf das Einklemmen eines Objekts zwischen der Fahrzeugtür 11 und der Fahrzeugkarosserie 10 hindeuten, woraufhin die Steuereinrichtung 4 geeignete Gegenmaßnahmen einleiten kann, beispielsweise ein Stoppen der Verstellbewegung oder ein Reversieren der Fahrzeugtür 11, also ein erneutes Öffnen der Fahrzeugtür 11 um eine gewisse Wegstrecke.
Üblicherweise kann ein solcher Einklemmschutz durch eine indirekte Überwachung von Motorparametern, z.B. des Mutterstroms oder der Motordrehzahl, erfolgen. Wird festgestellt, dass sich die Drehzahl der Motorwelle 220 des Antriebsmotors 22 unter einen Schwellwert reduziert, so kann dies auf einen Einklemmfall hindeuten, was entsprechend ausgewertet und zum Einleiten von geeigneten Gegenmaßnahmen verwendet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Motorstrom überwacht werden. Generell steigt der Motorstrom mit der durch den Antriebsmotor 22 bereitgestellten Kraft an, sodass anhand eines Anstiegs des Motorstroms auf einen Kraftanstieg an der Fahrzeugtür 11 geschlossen werden kann. Steigt der Motorstrom über einen Schwellwert, kann hieraus auf einen Einklemmfall geschlossen werden, sodass geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.
Generell ist davon auszugehen, dass die Mechanik des Verstellsystems der Fahrzeugtür 11, wie sie beispielsweise in 3 bis 5 dargestellt ist, vergleichsweise elastisch ist. Ein Kraftanstieg an der Fahrzeugtür 11 beispielsweise infolge eines Einklemmfalls wird somit lediglich zeitlich verzögert zu einer Reduzierung der Drehzahl an dem Antriebsmotor 22 oder zu einem Anstieg des Motorstroms führen.
Um somit eine Erkennung eines Einklemmfalls mit zeitlich geringerer Verzögerung zu ermöglichen, kann beispielsweise eine Sensoreinrichtung 30 in Form eines Beschleunigungssensors oder eines Gyrosensors an der Fahrzeugtür 11 angeordnet sein, wie dies schematisch in 1 dargestellt ist. Über eine solche Sensoreinrichtung 30 kann somit unmittelbar und mit geringer zeitlicher Verzögerung auf die Bewegung der Fahrzeugtür 11 und insbesondere eine Änderung der Bewegung der Fahrzeugtür 11 geschlossen werden, um hieraus Rückschlüsse auf einen möglichen Einklemmfall zu ziehen.
Mittels eines Beschleunigungssensors wird die Beschleunigung der Fahrzeugtür 11 gemessen. Wird die Fahrzeugtür 11 aus ihrer Bewegung heraus gebremst, führt dies zu einem Beschleunigungssignal an der als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensoreinrichtung 30. Ist die (negative) Beschleunigung im Betrag größer als ein Schwellwert, kann hieraus darauf geschlossen werden, dass ein Einklemmfall vorliegt, sodass geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.
Eine als Gyrosensor ausgebildete Sensoreinrichtung 30 misst demgegenüber die Winkelgeschwindigkeit, also die Schwenkbewegung der Fahrzeugtür 11. Aus der Winkelgeschwindigkeit und insbesondere aus der Änderung der Winkelgeschwindigkeit kann ein Abbremsen der Fahrzeugtür 11 erkannt werden, um auf diese Weise einen Einklemmfall zu erkennen und gegebenenfalls geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Die Sensoreinrichtung 30 in Form des Beschleunigungssensors oder des Gyrosensors ist ortsfest beispielsweise an einem Aggregateträger eines Türmoduls 112 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 30 kann hierbei als gesonderte Baugruppe ausgebildet und an dem Aggregateträger angeordnet sein. Denkbar und möglich ist aber auch, die Sensoreinrichtung 30 in die Steuereinrichtung 4 zu integrieren.
In alternativer Ausgestaltung kann auch eine Sensoreinrichtung 31–33 vorgesehen sein, die ein Sensorsignal erzeugt, aus dem auf eine Kraft im Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür 11 und der Fahrzeugkarosserie 10 geschlossen werden kann (eine solche Sensoreinrichtung soll in diesem Text als „Kraftsensor“ bezeichnet sein).
Wie schematisch in 4 dargestellt, kann in einer ersten Variante eine solche Sensoreinrichtung 31 in Form eines Kraftsensors beispielsweise an der Spanneinrichtung 242 angeordnet sein, um eine an dem Kopplungselement 24 anliegende Kraft zu messen. Wird erkannt, dass die Kraft an dem Kopplungselement 24 ansteigt, kann hieraus auf ein mögliches Einklemmen eines Objekts zwischen der Fahrzeugtür 11 und der Fahrzeugkarosserie 10 geschlossen werden.
In einer zweiten Variante kann eine Sensoreinrichtung 32 eine Torsion der Antriebswelle 26 erkennen und messen. Hierzu kann ein induktiver oder kapazitiver Sensorbaustein 321 beispielsweise den Abstand zu einer Exzenterscheibe 320 bestimmen. Weicht die Drehgeschwindigkeit der Exzenterscheibe 320 bei einem Verstellen von der Drehgeschwindigkeit des Motors 22 ab, so kann dies auf eine an der Fahrzeugtür 11 anliegende bremsende Kraft hindeuten, die eine Torsion der Antriebswelle 26 bewirkt.
Hieraus kann auf eine Kraft und daraus gegebenenfalls auf einen Einklemmfall geschlossen werden.
Analog kann in einer dritten Variante eine Sensoreinrichtung 33 auch im Bereich des Antriebselements 23 in Form der Seiltrommel angeordnet sein, um anhand einer Verdrehung des Antriebselements 23 oder eines im Bereich des Antriebselement 23 an der Antriebswelle 26 angeordneten Elements auf eine Torsion der Antriebswelle 26 zu schließen.
Dadurch, dass eine solche Sensoreinrichtung 31–33 im Kraftfluss vor dem Antriebsmotor 42 angeordnet ist, erzeugt die Sensoreinrichtung 31–33 ein Sensorsignal, das mit geringerer zeitlicher Verzögerung einen Einklemmfall anzeigen kann. Durch Auswertung eines solchen Sensorsignals, das die Kraft im Kraftfluss an einem Ort vor dem Antriebsmotor 42 angibt, kann somit auf einen Einklemmfall geschlossen werden.
Die Sensoreinrichtungen 31–33 können jede für sich zum Einsatz kommen. Denkbar und möglich ist aber auch, die Sensoreinrichtungen 31–33 in Kombination miteinander zu verwenden.
Sensorsignale der Sensoreinrichtung 30–33 können allein ausgewertet werden, um aus diesen Sensorsignalen auf einen Einklemmfall zu schließen. Denkbar und möglich ist aber auch, im Rahmen eines Einklemmschutzes eine indirekte Erkennung anhand der Drehzahl des Antriebsmotors 22 oder des Motorstroms mit einer Auswertung von Sensorsignalen der Sensoreinrichtung 30–33 zu kombinieren, um eine besonders zuverlässige Einklemmfallerkennung zu ermöglichen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.
Ein Türantrieb kann insbesondere auch eine andere Verstellmechanik aufweisen, beispielsweise indem der Antriebsmotor über einen Ritzeleingriff mit einem Übertragungselement zusammenwirkt. Der Türantrieb kann alternativ z.B. aber auch als Spindelantrieb ausgebildet sein, bei dem z.B. eine Spindel verdreht wird und mit einer Spindelmutter in Eingriff steht, sodass durch die Drehbewegung der Spindel die Spindelmutter entlang der Spindel verstellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
10: Feststehender Abschnitt (Fahrzeugkarosserie)
100: Fahrzeugöffnung
11: Fahrzeugtür
110: Türinnenraum
111: Türgelenk
112: Türmodul
2: Antriebseinrichtung
20: Übertragungselement (Fangband)
200, 201: Ende
202: Gelenk
21: Kupplungseinrichtung
210: Stellantrieb
22: Antriebsmotor
220: Motorwelle
23: Antriebselement
24: Kopplungselement (Zugseil)
240, 241: Ende
242: Spanneinrichtung
25: Getriebe
26: Welle
27: Sensoreinrichtung
28: Türmodul
30–33: Sensoreinrichtung
320: Exzenterscheibe
321: Sensorbaustein
4: Steuereinrichtung
O: Öffnungsrichtung

Claims

Fahrzeugtüranordnung, mit – einer verschwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie (10) angeordneten Fahrzeugtür (11), – einem Antriebsmotor (22) zum elektromotorischen Verstellen der Fahrzeugtür (11), – einem Übertragungselement (20) zum Herstellen eines Kraftflusses zwischen der Fahrzeugtür (11) und der Fahrzeugkarosserie (10), um die Fahrzeugtür (11) relativ zu der Fahrzeugkarosserie zu verstellen, und – einer Steuereinrichtung (4) zum Steuern des Antriebsmotors (22), wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, einen Einklemmschutz bereitzustellen, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung (30–33) in Form eines an der Fahrzeugtür (11) angeordneten Beschleunigungssensors zum Messen der Beschleunigung der Fahrzeugtür (11) oder eines an der Fahrzeugtür (11) angeordneten Gyrosensors zum Messen der Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugtür (11) oder eines im Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür (11) und der Fahrzeugkarosserie (10) angeordneten Kraftsensors, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, ein Sensorsignal der Sensoreinrichtung (30–33) für die Erkennung eines Einklemmfalls auszuwerten.
Fahrzeugtüranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, für eine indirekte Erkennung eines Einklemmfalls zusätzlich zu der Auswertung des Sensorsignals der Sensoreinrichtung (30–33) die Drehzahl einer durch den Antriebsmotor (22) angetriebenen Motorwelle (220) oder den Motorstrom des Antriebsmotors (22) auszuwerten.
Fahrzeugtüranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (30) in Form des Beschleunigungssensors oder des Gyrosensors auf einem Türmodul (112) der Fahrzeugtür (11) angeordnet ist oder in die ortsfest an der Fahrzeugtür (11) angeordnete Steuereinrichtung (4) integriert ist.
Fahrzeugtüranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrisch betätigbare Kupplungseinrichtung (21), die in einem kuppelnden, ersten Zustand den Antriebsmotor (22) mit dem Übertragungselement (20) kuppelt, um eine Verstellkraft zum Verstellen der Fahrzeugtür (11) auf das Übertragungselement (20) auszuüben, und in einem entkuppelnden, zweiten Zustand den Antriebsmotor (22) von dem Übertragungselement (20) entkuppelt.
Fahrzeugtüranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (22) ortsfest an der Fahrzeugtür (11) angeordnet und das Übertragungselement (20) gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie (10) verbunden ist.
Fahrzeugtüranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine durch den Antriebsmotor (22) antreibbare Antriebswelle (26), die über ein flexibles, zur Übertragung von Zugkräften ausgebildetes Kopplungselement (24) mit dem Übertragungselement (20) gekoppelt ist.
Fahrzeugtüranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (31) in Form des Kraftsensors an dem Übertragungselement (20) zum Messen einer Kraft an dem Kopplungselement (24) angeordnet ist.
Fahrzeugtüranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (31) in Form des Kraftsensors an einer Spanneinrichtung (242) zum Spannen des Kopplungselements (24) relativ zu dem Übertragungselement (20) angeordnet ist.
Fahrzeugtüranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (32, 33) in Form des Kraftsensors ausgebildet ist, eine Torsion der Antriebswelle (26) zu messen.