DE102018201840A1

DE102018201840A1 - Kraft-seitentürbetätigungsglied mit drehender antriebsmutter

Info

Publication number: DE102018201840A1
Application number: DE102018201840.5A
Authority: DE
Inventors: Vadym Podkopayev
Original assignee: Magna Closures Inc
Current assignee: Magna Closures Inc
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2018-08-09
Also published as: CN108397075A; US10655378B2; CN113153059B; CN108397075B; CN113153059A; US20180223583A1

Abstract

Kraft-Türbetätigungssystem mit einer Schwenktür-Betätigungsanordnung mit einer drehbaren Antriebsmutteranordnung, die betreibbar ist, um die Tür zwischen einer geschlossenen Position und mindestens einer offenen Position zu bewegen, um eine Kraft-Öffnungs- und Schließfunktion zu schaffen.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der provisorischen US-Anmeldung Nummer 62/455 634 , die am 7. Februar 2017 eingereicht wurde, die in ihrer Gesamtheit hier durch Bezugnahme eingebracht wird.
GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Türsysteme für Kraftfahrzeuge und insbesondere auf ein Kraft-Türbetätigungssystem zur Bewegung einer Fahrzeug-Schwenktür relativ zu einem Fahrzeugkörper zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt liefert Hintergrundinformationen, die sich auf die vorliegende Offenbarung beziehen, die nicht notwendigerweise Stand der Technik sind.
Fahrgasttüren an Kraftfahrzeugen sind typischerweise über untere und obere Türscharniere an dem Fahrzeugkörper für eine Schwenkbewegung um eine allgemein vertikale Schwenkachse montiert. Jedes Türscharnier umfasst typischerweise ein Türscharnierband, das mit der Fahrgasttür verbunden ist, ein Körperscharnierband, das mit dem Fahrzeugkörper verbunden ist, und einen Schwenkstift, der ausgebildet ist, um schwenkbar das Türscharnierband mit dem Körperscharnierband zu verbinden und die Schwenkachse definiert. Solche schwenkenden Passagiertüren („Schwenktüren“) haben bekannte Merkmale wie, beispielsweise, wenn das Fahrzeug auf einer geneigten Fläche angeordnet ist, wegen des nicht ausgeglichenen Gewichts der Tür die Tür sich entweder zu weit öffnet oder zuschlägt. Um diesem Umstand zu begegnen haben die meisten Fahrgasttüren eine Art von Rast- oder Kontrollmechanismus, der in mindestens eines der Türscharniere integriert ist, der funktioniert, um eine unkontrollierte Schwenkbewegung der Tür durch positives Positionieren und Halten der Tür in einer oder mehreren mittleren Bewegungspositionen zusätzlich zu einer vollständig geöffneten Position zu verhindern. In einigen hochwertigen Fahrzeugen kann das Türscharnier einen stufenlosen Tür-Kontrollmechanismus aufweisen, der es ermöglicht, die Tür zu öffnen und in jeder gewünschten offenen Position kontrolliert zu halten. Ein Vorteil von Fahrgasttüren, die mit Türscharnieren mit einem stufenlosen Tür-Kontrollmechanismus ausgestattet sind, besteht darin, dass die Tür in jeder Position positioniert und gehalten werden kann, um Kontakt mit angrenzenden Fahrzeugen oder Strukturen zu vermeiden.
Als eine Weiterentwicklung wurden Türbetätigungssysteme entwickelt, die funktionieren, um automatisch die Fahrgasttür um ihre Schwenkachse zwischen den offenen und geschlossenen Positionen zu schwenken. Typischerweise umfassen Kraft-Türbetätigungssysteme eine kraftbetriebenen Vorrichtung wie beispielsweise einen Elektromotor und eine Dreh-Linear-Wandlervorrichtung, die betreibbar sind, um die Drehausgabe des Elektromotors in eine Translationsbewegung eines ausfahrbaren Elementes umzusetzen. Der Elektromotor und die Wandlervorrichtung sind typischerweise innerhalb der Fahrgasttür montiert, und das distale Ende des ausfahrbaren Elementes ist feststehend mit dem Fahrzeugkörper verbunden. Ein Beispiel eines solchen Kraft-Türbetätigungssystems ist in dem US-Patent 974 517 mit gemeinsamer Inhaberschaft gezeigt, das die Verwendung einer Dreh-Linear -Wandlervorrichtung mit einer Leitspindel mit Außengewinde offenbart, die koaxial zu der Ausgangswelle des Elektromotors angeordnet und daran fixiert ist, um dadurch drehend angetrieben zu werden, wobei eine Antriebsmutter mit Innengewinde kämmend mit der Leitspindel für eine Translation entlang der drehenden Leitspindel in Eingriff steht und mit der das ausfahrbare Element verbunden ist. Dementsprechend führt eine Steuerung hinsichtlich der Geschwindigkeit und der Richtung der Drehung der Leitspindel zu einer Steuerung hinsichtlich der Geschwindigkeit und der Richtung der Translationsbewegung der Antriebsmutter und des ausfahrbaren Elements zur Steuerung der Schwenkbewegung der Fahrgasttür zwischen ihrer geschlossenen und ihren offenen Positionen.
Während solche Kraft-Türbetätigungssysteme für ihre beabsichtigten Zwecke zufriedenstellend funktionieren, bezieht sich ein erkannter Nachteil auf ihre Einbauerfordernisse. Da insbesondere Kraft-Türbetätigungssysteme auf einer Linearbewegung des ausfahrbaren Elementes beruhen, müssen der Elektromotor und die Wandlervorrichtung notwendigerweise in einer allgemein horizontalen Orientierung innerhalb der Fahrgasttür und mit Bezug auf mindestens eines der Türscharniere verbaut werden, und mit der Leitspindel und der Ausgangswelle des Motors, die in fester koaxialer Beziehung zueinander stehen, muss reichlich Raum vorgesehen sein, um das sehr lange System aufzunehmen. Als solche kann die Anwendung solcher Bekannten Kraft-Türbetätigungssysteme beschränkt sein, insbesondere auf solche Fahrzeugtüren, bei denen eine solche Orientierung keine Beeinträchtigung hinsichtlich bestehender Hardware und Mechanismen wie beispielsweise der Glasfensterfunktion, der Versorgungsleitungen und den Kabelbäumen und dergleichen verursacht. Anders ausgedrückt erfordert die Größe bekannter Kraft-Türbetätigungssysteme, die mit der Translationsbewegung der Mutter und dem ausfahrbaren Element, das daran befestigt ist, gekoppelt sind, das Vorhandensein eines deutlichen Anteils von Innenraum innerhalb des Hohlraums der Fahrgasttür.
Im Hinblick auf das obige verbleibt ein Bedarf zur Entwicklung von alternativen Kraft-Türbetätigungssystemen, die den Einbaubeschränkungen, die mit bekannten Kraft-Türbetätigungssystemen verbunden sind, begegnen und überwinden sowie eine erhöhte Anwendbarkeit schaffen, während Kosten und Komplexität reduziert sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt liefert eine allgemeine Zusammenfassung der vorliegenden Offenbarung und ist keine vollständige Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale, Aspekte und Aufgaben.
Es ist ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung, ein Kraft-Türbetätigungssystem für Schwenktüren in Kraftfahrzeugen zu schaffen, das effektiv innerhalb des Hohlraums der Tür eingebaut werden kann.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung, ein Kraft-Türbetätigungssystem für Schwenktüren in Kraftfahrzeugen mit einem Kraft-Schwenktürbetätigungsmechanismus zu schaffen, das verbaut und orientiert werden kann, um einen reduzierten Effekt auf das Massenträgheitsmoment die Tür relativ zu einer Schwenkachse des Türscharniers zu haben.
Zusätzlich zu diesen und anderen Aspekten und Aufgaben ist das Kraft-Türbetätigungssystem der vorliegenden Offenbarung betreibbar, um eine Funktionalität zur Kraftschließung und Kraftöffnung (über einen Fernbedienungs-Schlüsselanhänger und/oder interne oder externe Griffschalter) zu schaffen, eine stufenlose Tür-Kontrollfunktionalität über Software und Elektronik zu schaffen, eine konstante Hinderniserfassung über Software und Elektronik zu schaffen und eine berührungslose Hinderniserfassung über Steuersoftware und Elektronik zu schaffen.
Basierend auf diesen und anderen Aspekten und Aufgaben der vorliegenden Offenbarung wird ein Kraft-Schwenktür Betätigungssystem zur Bewegung einer Fahrgasttür eines Kraftfahrzeugs um eine Schwenkachse zwischen offenen und geschlossenen Positionen relativ zu einem Fahrzeugkörper geschaffen. Das System umfasst einen kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus mit einem Gehäuse, das an der Schwenktür befestigt ist, wobei ein Elektromotor in dem Gehäuse montiert ist. Eine Antriebsspindel wird drehend durch den Motor um die Spindelachse angetrieben, wobei die Antriebsspindel operativ eine Antriebsmutteranordnung antreibt, die um eine Leitspindelachse einer Leitspindel drehbar ist. Die Leitspindel ist in kämmendem Eingriff mit einer Antriebsmutter der Antriebsmutteranordnung ausgebildet und operativ mit dem Fahrzeugkörper verbunden. Eine selektive Betätigung des Motors treibt die Antriebsmutteranordnung drehend an, die die Antriebsmutter und die Leitspindel relativ zueinander bewegt und die Fahrgasttür zwischen ihren offenen und geschlossenen Positionen antreibt.
In Übereinstimmung mit diesen und anderen Aufgaben ist ein Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus zur Verwendung in einem Kraft-Türbetätigungssystem in einem Fahrzeug mit einem Fahrzeugkörper, der eine Türöffnung definiert, und einer Schwenktür, die schwenkbar mit dem Fahrzeugkörper um eine vertikale Achse für eine Bewegung entlang eines Schwenkwegs zwischen geöffneten und geschlossenen Positionen verbunden ist. Der Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus umfasst ein Gehäuse, das ausgebildet ist, um relativ zu der Schwenktür befestigt zu werden, mit einem Elektromotor, der in dem Gehäuse montiert ist und eine Antriebsspindel aufweist, die ausgebildet ist, um drehbar durch den Motor um eine Spindelachse drehend angetrieben zu werden. Die Antriebsspindel ist operativ zum drehbaren Antreiben einer Antriebsmutteranordnung bezüglich einer Leitspindelachse einer Leitspindel. Die Leitspindel ist in kämmendem Eingriff mit einer Antriebsmutter der Antriebsmutteranordnung ausgebildet und ist für eine Verbindung mit dem Fahrzeugkörper ausgebildet. Eine selektive Betätigung des Motors treibt die Antriebsmutteranordnung drehend an, die die Antriebsmutter und die Leitspindel relativ zueinander bewegt und die Fahrgasttür zwischen offenen und geschlossenen Positionen antreibt.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die Spindelachse und die Leitspindelachse, die relativ zueinander versetzt sind, auszubilden, um dadurch eine axial kompakte Baugröße des Betätigungsglieds zu schaffen, was andererseits den verfügbaren Raum, der zur Aufnahme des Betätigungsglieds erforderlich ist, vermindert und ferner den Effekt des Trägheitsmoments des Betätigungsglieds auf die Schwenktür vermindert.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die Antriebsmutteranordnung so auszugestalten, dass die sich längsweise erstreckende Spindelachse und die sich längsweise erstreckende Leitspindelachse relativ zueinander schwenken, wenn die Antriebsmutter sich entlang der Leitspindel bewegt, wodurch die Freiheit des Schwenkens der Tür relativ zu dem Fahrzeug erhöht wird.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die Antriebsspindel mit einem Ritzel, das daran befestigt ist, zu schaffen und mit einem Stirnrad, das an der Antriebsmutteranordnung befestigt ist, wobei das Ritzel in kämmendem Eingriff mit dem Stirnrad zum Antrieb der Antriebsmutter um die Leitspindelachse ist, um eine Bewegung der Schwenktür relativ zu dem Fahrzeug zu verursachen.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung, eine äußere Buchse der Antriebsmutteranordnung in dem Gehäuse für eine Drehung der Antriebsmutteranordnung innerhalb und relativ zu dem Gehäuse über eine Anzahl von Lagern zu unterstützen, um den Reibungswiderstand zwischen der Antriebsmutteranordnung und dem Gehäuse während einer selektiven Betätigung des Motors zu minimieren.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die Antriebsmutter mit einem sphärischen Außenfläche mit einem Schlitz vorzusehen, der sich darin erstreckt, und das Stirnrad mit einem Zapfen zu versehen, der in dem Schlitz in einer eingegriffenen Beziehung angeordnet ist, um das Stirnrad für eine gemeinsame Drehung um die Leitspindelachse mit der äußeren Buchse der Antriebsmutteranordnung während der selektiven Betätigung des Motors zu fixieren.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die äußere Buchse mit aufgespalteten Hälften zu versehen, um die Montage und die Aufnahme des Stirnrades in fester Beziehung zwischen den aufgespalteten Hälften zu erleichtern.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung, einen Positionssensor an dem Gehäuse zu befestigen und die Antriebsspindel mit einem Gewindebereich angrenzend an den Positionssensor zu versehen, wobei ein Magnetelement in kämmendem Eingriff mit dem Gewindebereich für eine Bewegung entlang des Gewindebereichs in Abhängigkeit von einer selektiven Betätigung des Motors steht, wobei eine Bewegung des Magnetelements entlang des Positionssensors ein Signal an einen Fahrzeugcontroller hinsichtlich der präzisen Position der Tür liefert.
Figurenliste
Diese und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in einfacher Weise gewürdigt, da dieselben durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen berücksichtigt werden, wobei:

1 eine Seitenansicht eines beispielhaften Kraftfahrzeugs ist, das mit einem Kraft- Türbetätigungssystem ausgestattet ist, das zwischen einer vorderen Fahrgasttür und einem Fahrzeugkörper angeordnet ist und das in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist,
2 ist eine weggebrochene Seitenansicht der vorderen Fahrgasttür, die in 1 dargestellt ist, in Bezug auf einen Teil des Fahrzeugkörpers, der mit einem Kraft-Türbetätigungssystem ausgestattet ist, das in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, wobei aus Zwecken der Klarheit verschiedene Komponenten entfernt sind,
3 ist eine Perspektivdarstellung eines Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus, der dem Kraft-Tür Betätigungsmechanismus der vorliegenden Offenbarung zugeordnet ist,
4 ist eine Explosionsdarstellung, die verschiedene Komponenten des Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus der 3 zeigt,
5 ist eine Querschnittsdarstellung des Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus der 3,
6 ist eine fragmentarische Perspektivansicht der vorderen Fahrgasttür, die in 1 dargestellt ist, wobei verschiedene Komponenten nur aus Gründen der Klarheit entfernt sind, in Bezug auf einen Teil des Fahrzeugkörpers, die den Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus zeigt, der innerhalb eines inneren Hohlraums der vorderen Fahrgasttür befestigt ist, wobei eine Leitspindel des Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus operativ an dem Fahrzeugkörper befestigt ist,
7 ist eine Querschnitts-Draufsicht auf die in 1 dargestellte Fahrgasttür, wobei verschiedene Komponenten aus Klarheitsgründen entfernt sind, in Bezug auf einen Teil des Fahrzeugkörpers und der mit dem Kraft-Türbetätigungssystem ausgestattet ist, wobei die Fahrzeugtür in einer vollständig geschlossenen Position ist,
8 ist eine der 7 ähnliche Ansicht, die den Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus zeigt, wobei die Fahrzeugtür in einer teilweise geöffneten Zwischenposition ist, und
9 ist eine der 7 ähnliche Ansicht, die den Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus zeigt, wobei die Fahrzeugtür in der vollständig geöffneten Position ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Allgemein werden nun verschiedene Ausführungsbeispiele eines Kraft-Türbetätigungssystems und seines Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus, die in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut sind, beschrieben. Jedes der Ausführungsbeispiele ist so vorgesehen, dass diese Offenbarung vollständig ist und vollständig den Umfang an Fachleute vermittelt. Viele bestimmte Details sind als Beispiele von bestimmten Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren fortgesetzt, um ein vollständiges Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu schaffen. Es ist für Fachleute ersichtlich, dass bestimmte Details nicht eingesetzt werden müssen, dass Ausführungsbeispiele in verschiedenen unterschiedlichen Formen umgesetzt werden können und dass keins zur Beschränkung des Umfangs der Offenbarung anzusehen ist. In einigen Ausführungsbeispielen werden bekannte Prozesse, bekannte Vorrichtungsstrukturen und bekannte Technologien im Detail beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie wird nur zum Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele verwendet und ist nicht als beschränkend beabsichtigt. Die hier benutzten Singulärformen „ein, einer, eine“ und „der, die, das“ können beabsichtigen, die Pluralformen ebenfalls zu umfassen, sofern der Kontext dies nicht anders angibt. Die Ausdrücke „aufweisen“, „aufweisend“, „einschließen“ und „mit“ sind inklusiv und geben somit das Vorhandensein der genannten Merkmale, Punkte, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten an, schließen aber die Anwesenheit oder den Zusatz von einem oder mehreren Merkmalen, Punkten, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so anzusehen, dass sie notwendigerweise ihre Durchführung in der bestimmten diskutierten oder dargestellten Reihenfolge erfordern, sofern dies nicht als eine Reihenfolge von Durchführungen angegeben ist. Es soll auch so verstanden werden, dass zusätzliche oder alternative Schritte eingesetzt werden können.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „auf, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt an“ ein anderes Element oder eine andere Schicht bezeichnet wird, kann es direkt auf, in Eingriff mit, verbunden mit oder gekoppelt zu dem anderen Element oder der Schicht sein, oder zwischengefügte Elemente oder Schichten können vorhanden sein. Wenn demgegenüber ein Element als „direkt auf, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder eine Schicht bezeichnet wird, sollen keine zwischengefügten Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter zur Beschreibung der Beziehungen zwischen Elementen sollen in gleicher Weise interpretiert werden (d.h. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „angrenzend“ gegenüber „direkt angrenzend“ etc.). Wie hier verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder“ jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Punkte.
Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter etc. hier verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu bezeichnen, sollen diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte durch diese Ausdrücke nicht als beschränkend angesehen werden. Diese Ausdrücke können nur verwendet werden, um ein Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt von einem anderen Bereich, Schicht oder Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie „erster“, „zweiter“ und andere hier verwendete numerische Ausdrücke implizieren nicht eine Folge oder Reihenfolge, sofern dies nicht klar durch den Kontext angegeben ist. Somit kann ein erstes Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt, der später beschrieben wird, als ein zweites Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der Ausführungsbeispiele abzuweichen.
Räumlich relative Ausdrücke so wie „innen“, „außen“, „unterhalb“, „unten“, „tiefer“, „oberhalb“, „oberhalb“ und dergleichen können hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element (Elementen) oder Merkmal (Merkmalen) zu beschreiben, das in den Figuren dargestellt ist. Räumlich relative Ausdrücke können beabsichtigt sein, um unterschiedliche Orientierungen der Vorrichtung in der Verwendung oder dem Betrieb zusätzlich zu den Orientierungen, die in den Figuren gezeigt sind, zu umfassen. Falls beispielsweise eine Figur umgedreht wird, sind Elemente, die als „unterhalb“ oder „unter“ anderen Elementen oder Merkmalen bezeichnet wurden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen orientiert. Somit kann das Beispiel des Ausdrucks „unter“ sowohl eine Orientierung über als auch unter umfassen. Die Vorrichtung kann in anderer Weise orientiert sein (um Grade gedreht oder in anderen Orientierungen), und die räumlich relativen Beschreibungen, die hier verwendet werden, sind entsprechend zu interpretieren.
Anfänglich bezugnehmend auf 1 umfasst ein dargestelltes Kraftfahrzeug 10 eine erste Fahrgasttür 12, die schwenkbar an einem Fahrzeugkörper 14 über einen oberes Türscharnier 16 und ein unteres Türscharnier 18 montiert ist, die in gestrichelten Linien dargestellt sind. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist das Kraft-Türbetätigungssystem 20 integriert, um eine Schwenkbewegung der ersten Fahrgasttür 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 zu erleichtern. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Konfiguration umfasst ein Kraft-Türbetätigungssystem 20 einen Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22, der innerhalb eines inneren Hohlraums 24 der Fahrgasttür 12 befestigt ist. Die Konfiguration des Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22 schafft eine axial kompakte Baugröße oder äußere Hülle, wodurch ermöglicht wird, dass der Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22 in einen relativ kleinen Raum innerhalb des inneren Hohlraums 24 der Tür 12 inkorporiert werden kann. Dementsprechend wird Raum für andere Komponenten geschaffen, die der Tür 12 zugeordnet sind, einschließlich eines Fensters 26 und aller Komponenten, die ihm zugeordnet sind, sowie Raum für einen Türgriff/eine Verriegelungsanordnung 28 und aller Komponenten, die ihr zugeordnet sind, sowie für Komponenten eines Fahrzeug-Klangssystems wie einen Lautsprecher. Eine selektive Betätigung des Betätigungsmechanismus 22 verursacht eine gesteuerte Schwenkbewegung der Fahrgast-Schwenktür 12 relativ zum Fahrzeugkörper 14.
In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Aufbau hat der Kraft-Türbetätigungsmechanismus 22 ein Gehäuse, das beispielsweise und ohne Beschränkung mit zwei gegenüberliegenden Hälften 32a und 32b dargestellt ist, die ausgebildet sind, um aneinander montiert zu werden und mindestens teilweise um interne Komponenten, was später diskutiert wird, und das ausgebildet ist, um relativ zu der Fahrgasttür 12 befestigt zu werden. In Übereinstimmung mit einem nicht beschränkenden Aspekt ist das Gehäuse 32 innerhalb des inneren Hohlraums 24 der Fahrgasttür 12 feststehend dargestellt. Wie am besten in den 3 und 5 dargestellt ist, ist ein Elektromotor 24 an dem Gehäuse 32 befestigt, und eine Antriebswelle, die auch als Antriebsspindel 36 bezeichnet wird, ist operativ ausgebildet, um drehend durch den Elektromotor 34 um eine sich in Längsrichtung erstreckende feste Spindelachse 38 angetrieben zu werden (5, 7-9). Die Antriebsspindel 36 ist operativ, um eine Antriebsmutteranordnung 40 um eine sich längs erstreckende Leitspindelachse 42 einer Leitspindel 44 drehbar anzutreiben. Die Leitspindel 44 ist in Gewindeeingriff mit einer Antriebsmutter 46 der Antriebsmutteranordnung 40 an einem Ende 48 der Leitspindel 44 ausgebildet und ist für direkte oder betriebsfähige Verbindung mit dem Fahrzeugkörper 14 ausgebildet, wobei ein gegenüberliegendes Ende 50 der Leitspindel 44 frei verbleibt. Eine selektive Betätigung des Elektromotors 34, wenn die Verursachung einer Schwenkbewegung der Fahrgast 12 gewünscht ist, treibt die Antriebsmutteranordnung 40 um die Leitspindelachse 42 drehend an, was verursacht, dass sich die Antriebsmutter 46 entlang der Leitspindel 44 bewegt, wodurch selektiv die Fahrgasttür 12 zwischen ihren offenen und geschlossenen Positionen angetrieben wird, wie in den 7-9 dargestellt ist. Es ist festzustellen, dass Fachleute erkennen werden, dass alternative Einbaubedingungen zu denen, die für das Kraft-Türbetätigungssystem 20 dargestellt sind, möglich sind, um verfügbaren Einbaukonfigurationen und dem Raum zu genügen. Während desweiteren das Kraft-Türbetätigungssystem 20 nur im Zusammenhang mit der vorderen Fahrgasttür 12 dargestellt ist, erkennen Fachleute, dass das Kraft-Türbetätigungssystem auch an jeder anderen Tür, Paneel oder Hubtür des Fahrzeugs 12 zugeordnet sein kann, beispielsweise einer hinteren Fahrgasttür 17 und einem Kofferraumdeckel 19.
Das Kraft-Türbetätigungssystem 20 ist allgemein in 2 dargestellt und ist, wie erwähnt wurde, selektiv für eine kontrollierte Schwenkung der Fahrzeugtür relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position betreibbar. Wie schematisch in 2 dargestellt ist, ist ein elektronisches Steuermodul (ECM) 22 in Kommunikation mit dem Elektromotor 34, um ein elektrisches Steuersignal an den Elektromotor 34 zu liefern (das heißt in Form einer pulsbreitenmodulierten Spannung), um den Elektromotor 34 ein- und auszuschalten und selektiv die Richtung seiner Ausgabedrehung zu steuern. Das elektronische Steuermodul 52 kann einen Mikroprozessor 54 und einen Speicher 56 mit darauf gespeicherten ausführbaren lesbaren Computerbefehlen aufweisen, um die gewünschten Schritte durchzuführen, wie beispielsweise solche, die in dem hier offenbarten nicht beschränkenden Beispiel beschrieben sind. Das elektronische Steuermodul 52 kann auch ausgebildet sein, um Eingaben zu erhalten und Ausgaben, die hier beschrieben sind, zu übertragen.
Obwohl es nicht im Einzelnen dargestellt ist, kann der Elektromotor 34 Halleffekt-Sensoren zur Überwachung einer Position und Geschwindigkeit der Fahrzeugtür 12 während der Bewegung zwischen ihren offenen und geschlossenen Positionen aufweisen. Beispielsweise können ein oder mehrere Halleffektsensoren vorgesehen sein und positioniert sein, um Signale an das ECM 52 zu senden, die die Drehbewegung des Elektromotors 34 anzeigen und die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 34 anzeigen, d.h. basierend auf Zählsignalen des Halleffekt-Sensors, der ein Ziel auf der Motor-Ausgangswelle erfasst. In Situationen, bei denen die erfasste Geschwindigkeit des Elektromotors 34 größer als eine Schwellwertgeschwindigkeit ist und wenn der Stromsensor eine deutliche Änderung in dem gezogenen Strom registriert, kann das ECM 52 feststellen, dass der Benutzer die Tür 12 manuell bewegt, während der Motor 34 auch arbeitet, um die Antriebsmutteranordnung 40 anzutreiben, sodass die Antriebsmutteranordnung 40 entlang der Leitspindel 44 bewegt wird und die Fahrzeugtür 12 zwischen ihren offenen und geschlossenen Positionen bewegt wird. Das elektronische Steuermodul 52 kann dann ein Signal an den Elektromotor 34 senden, um den Elektromotor 34 anzuhalten und kann ferner eine Kupplung 57 (vor falls vorgesehen) außer Eingriff bringen. Wenn demgegenüber das ECM 52 in einem Kraft-Öffnungs- oder Kraft-Schließ-Modus ist und die Halleffektsensoren anzeigen, dass eine Geschwindigkeit des Elektromotors 34 geringer ist als eine Schwellwertgeschwindigkeit (das heißt Null) und eine Stromspitze erfasst wird, kann das ECM 52 feststellen, dass ein Hindernis sich im Weg der Fahrzeugtür 12 befindet, in welchem Fall das elektronische Steuersystem jede geeignete Aktion unternehmen kann, beispielsweise das Senden eines Signals, um den Elektromotor 34 auszuschalten. Als solches empfängt das ECM 52 eine Rückkopplung von den Halleffektsensoren, um sicherzustellen, dass während der Bewegung der Fahrzeugtür 12 von der geschlossenen Position in die geöffnete Position oder umgekehrt kein Kontakthindernis aufgetreten ist.
Das elektronische Steuermodul 52 kann mit einem Fernbedienungs-Schlüsselanhänger 60 oder einem inneren/äußeren Griffschalter 62 zum Empfang einer Anforderung von einem Benutzer zum Öffnen oder Schließen der Fahrzeugtür 12 in Kommunikation stehen. Anders gesagt empfängt das elektronische Steuermodul (ECM) 52 ein Befehlssignal von entweder dem Fernbedienungs-Schlüsselanhänger 60 und/oder dem inneren/äußeren Griffschalter 62, um ein Öffnen oder Schließen der Fahrzeugtür 12 zu initiieren. Bei Empfang eines Befehls geht das ECM 52 weiter, um ein Signal an den Elektromotor 34 in Form einer pulsbreitenmodulierten Spannung (für die Geschwindigkeitskontrolle) zu liefern, um den Elektromotor 34 einzuschalten und eine Schwenkbewegung der Fahrzeugtür 12 zu beginnen. Während das elektronische Steuermodul 52 das Signal liefert, erhält es auch eine Rückkopplung von den Halleffektsensoren des Elektromotors 34 oder eines Kodierers 58, um sicherzustellen, dass ein Kontakthindernis nicht aufgetreten ist. Wie in einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel der 2 dargestellt ist, kann der Kodierer 58 angrenzend an das untere Türscharnier 18 angeordnet sein, um eine Relativposition der Fahrzeugtür 12 während der Schwenkbewegung zwischen den offenen und geschlossenen Positionen zu erfassen. Der Kodierer 58 kann in Kommunikation mit dem ECM 52 stehen und Informationen bezüglich der Relativposition der Fahrzeugtür 12 an das elektronische Steuermodul 52 liefern. Als Ergebnis kann das elektronische Steuermodul 52 erfassen, dass ein Benutzer wünscht, eine manuelle Bewegung der Fahrzeugtür 12 auszulösen, falls Signale von dem Kodierer 58 eine Relativbewegung der Fahrzeugtür 12 zu dem Zeitpunkt anzeigen, wenn der Elektromotor 34 nicht gespeist wird. Falls während der Bewegung der Fahrzeugtür 12 kein Hindernis vorhanden ist, wird der Elektromotor 34 mit der Erzeugung einer Drehkraft zur Bewegung der Tür 12 in Übereinstimmung mit der obigen Offenbarung fortfahren. Sobald die Fahrzeugtür 12 in der gewünschten Position angeordnet ist, wird der Elektromotor 34 ausgeschaltet, und ein „selbstsperrendes“ Getriebe wie es einem Planeten Getriebesatz zugeordnet ist, beispielsweise und ohne Beschränkung wie das primäre und das sekundäre Getriebe 63a, 63b verursacht, dass die Fahrzeugtür 12 in dieser Position gehalten verbleibt. Falls ein Benutzer versucht, die Fahrzeugtür 12 in eine andere Öffnungsposition zu bringen, wird der Elektromotor 34 zunächst der Bewegung durch den Benutzer widerstehen (wodurch eine Tür-Kontrollfunktion repliziert wird), und schließlich sie freigeben und erlauben, dass sich die Tür in die neue gewünschte Position bewegt. Nochmals, sobald die Fahrzeugtür 12 angehalten wird, wird das ECM 52 die erforderliche Leistung an den Elektromotor 34 liefern, um sie in dieser Position zu halten. Falls ein Benutzer eine ausreichend große Bewegungseingabe an die Fahrzeugtür 12 gibt (wie in dem Fall, wenn ein Benutzer wünscht, die Tür zu schließen), wird das elektronische Steuermodul 52 diese Bewegung über die Halleffekt-Pulse erkennen und fortschreiten, um einen Vorgang zum vollständigen Schließen der Fahrzeugtür 12 fortzusetzen.
Das elektronische Steuermodul 52 kann auch eine zusätzliche Eingabe von einem Ultraschallsensor 64 oder einem anderen Näherungssensor wie einem auf Radar basierenden Sensor erhalten, der auf einem Teil der Fahrzeugtür 12 positioniert ist oder damit in Kommunikation steht, beispielsweise auf einem Türspiegel 65 oder dergleichen. Der Ultraschallsensor 64 bemerkt, falls ein Hindernis wie ein anderes Fahrzeug, ein Baum oder ein Pfosten sich an oder in großer Nähe zu der Fahrzeugtür 12 befindet. Falls ein solches Hindernis vorhanden ist, wird der Ultraschallsensor 64 ein Signal an das ECM 52 senden, und das ECM 52 wird fortschreiten, um den Elektromotor 34 auszuschalten, um die Bewegung der Fahrzeugtür 12 anzuhalten und somit zu verhindern, dass die Fahrzeugtür 12 an das Hindernis anschlägt. Dieses schafft ein berührungsloses Hindernis-Vermeidungssystem. Zusätzlich oder optional kann ein Kontakt-Hindernisvermeidungssystem in dem Fahrzeug 10 platziert werden, das einen Kontaktsensor 66 umfasst, der an der Tür montiert ist, beispielsweise in Zuordnung mit einer Tür-Zierkomponente 67, und betreibbar ist, um ein Signal an das ECM 52 zu senden. Wie ferner am besten in den 4-6 dargestellt ist, kann ein Absolutpositionssensor 68 an dem Kraft-Tür Betätigungsmechanismus 22 befestigt sein, beispielsweise an dem Gehäuse 32, für eine elektrische/magnetische Kommunikation mit einem zugeordneten Magnetelement 70 befestigt sein, das ausgebildet ist, um in Gewindeeingriff mit einem Gewindebereich 72 der Antriebsspindel 36 zu stehen, sodass eine Drehung der Antriebsspindel 36 verursacht, dass sich das Magnetelement 70 entlang des Gewindebereichs 72 in Abhängigkeit von der selektiven Betätigung des Elektromotors 34 bewegt und das Magnetelement 70 zu veranlasst, in einer ersten Richtung entlang des Gewindebereichs 72 während des Falls der Türöffnung zu laufen und in einer entgegengesetzten zweiten Richtung entlang des Gewindebereichs 72 entlang eines Vorgangs des Türschließens, wobei der Absolutpositionssensor 68 die Position der Bewegung des Magnetelements 70 erfasst, was ein Signal an den Fahrzeugcontroller wie dem ECM 52 liefert, wodurch eine präzise Position der Tür 12 angezeigt wird.
Fachleute werden erkennen, dass jede Steuerstrategie, die bekannten Kraft-Türbetätigungssystemen zugeordnet ist, mit dem Kraft-Türbetätigungssystem 20 verwendet werden kann. Beispielsweise können die Steuerstrategie und -modi, die in dem US-Patent 9 174 517 (das '517-Patent) offenbart sind, in einfacher Weise zur Verwendung mit der vorliegenden Offenbarung angepasst werden, wobei die Offenbarung des '517-Patents vollständig hier durch Bezugnahme eingebracht wird.
Wie am besten in 5 dargestellt ist, umfasst der Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22 den Elektromotor 34, das Planetengetriebe 63, die Kupplung 57, beispielsweise eine elektromechanische Reibungs-/magnetorheologische Fluidkupplung, beispielsweise und ohne Beschränkung, und eine Ausgangswelle, die oben als Antriebsspindel 36 bezeichnet ist, wobei die Antriebsspindel 36 an einem ersten Ende mit einem Ausgangselement der Kupplung 57 verbunden ist und für eine Drehung über ein Lager 77 an einem gegenüberliegenden zweiten Ende 78 getragen ist. Die Antriebsspindel 36 umfasst ferner ein Ritzel 80, das daran befestigt ist, wobei das Ritzel 80 sich nach außen erstreckende Ritzelzähne 81 aufweist, die in kämmendem Eingriff mit einem Stirnrad 82 stehen, das an der Antriebsmutteranordnung 40 befestigt ist, um selektiv die Antriebsmutter 46 um die Leitspindelachse 42 zu drehen, um eine Bewegung der Fahrgast-Schwenktür 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 zu bewirken, wie oben und im größeren Detail im folgenden diskutiert wird.
In einer Konfiguration ist die Kupplung 57 normalerweise ohne Speisen in Eingriff (d.h. Leistung-aus-Eingriff) und kann selektiv zum Lösen gespeist werden (das heißt Leistung-ein-Lösen). Anders ausgedrückt koppelt die Kupplung 57 antriebsmäßig die Antriebsspindel 36 mit dem Planetengetriebe 63 ohne Anlegung von elektrischer Leistung, während die Kupplung 57 das Anlegen elektrischer Leistung erfordert, um die Antriebsspindel 36 von der Antriebsverbindung mit dem Planetengetriebe 63 a, 63b zu entkoppeln. Als Alternative kann die Kupplung 57 als eine Leistung-ein-Eingriff- und Leistung-aus-Lösen-Anordnung ausgebildet sein. Die Kupplung 57 kann unter Verwendung jeder geeigneten Art von Kopplungsmechanismus eingreifen und lösen, beispielsweise mit einem Paar Klemmstücke, Walzen, einer Schlingfeder, Reibungsplatten oder jedem anderen geeigneten Mechanismus. Die Kupplung 57 ist vorgesehen, um zu ermöglichen, dass die Tür 12 manuell von einem Benutzer zwischen ihren offenen und geschlossenen Positionen relativ zum Fahrzeugkörper 14 bewegt werden kann. Es wird hier berücksichtigt, dass eine optionale Position für eine solche Trennung eine Anordnung zwischen dem Ausgang des Elektromotors 34 und dem Eingang zu dem Planetengetriebe 63 a, 63 b sein kann. Die Positionierung dieser optionalen Kupplungsanordnung ist abhängig von, neben anderen Dingen, ob das Planetengetriebe 63 ein „rücktreibbares“ Getriebe aufweist.
Die Antriebsmutteranordnung 40 umfasst die Antriebsmutter 46, die ausgebildet ist, um eine allgemein zylindrische Durchgangsbohrung mit einem Innengewinde 84 aufzuweisen, das in Gewindeeingriff mit einem Außengewinde 86 der Leitspindel 44 und eine sphärischen Außenfläche 88, einer äußeren Buchse 90 und dem Stirnrad 82 steht. Die äußere Buchse 90 ist in diesem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel als mit zwei aufgespaltenen Hälften 90a, 90b dargestellt, um die Montage zu erleichtern und die Aufnahme des Stirnrades 82 in fester Beziehung zwischen den aufgespalteten Hälften 90a, 90b für eine gemeinsame Drehung damit zu erleichtern. Mit den montierten Hälften 90a, 90b bildet die äußere Buchse 90 eine sphärische innere Lagerlauffläche, die auch als sphärische Innenfläche 92 bezeichnet wird, die für eine bequeme, glatte (geringe Reibung) Schwenkbewegung der sphärischen Außenfläche 88 der Antriebsmutter 64 damit bemessen ist. Die äußere Buchse 90 hat eine im allgemeinen zylindrische Außenfläche 94, die durch die Hälften 90a, 90b gebildet wird, die für einen lose Aufnahme in einer Bohrung des Gehäuses 32 bemessen ist, wobei die Gehäusebohrung durch eine Innenfläche 96 des Gehäuses 32 begrenzt ist, wobei eine Anzahl, als Paar dargestellt, von Lagern 98 in gefangener Aufnahme zwischen den Außenflächen 94 der äußeren Buchse 90 und der Innenfläche 96 angeordnet sind, um die äußere Buchse 90 für eine Drehung innerhalb der Bohrung mit minimalem Reibungswiderstand zwischen der Antriebsmutteranordnung 40 und dem Gehäuse 32 während einer selektiven Betätigung des Elektromotors 34 zu fixieren. Um ferner das Halten der äußeren Buchse 90 in der Bohrung über das Halten, das durch die Lage 98 geschaffen wird, zu erleichtern und um ferner das Halten von Schmiermittel zu erleichtern, falls es innerhalb der Antriebsmutteranordnung 40 aufgenommen ist, und um das Eindringen von Verschmutzungen zu verhindern, können Dichtungen 100 axial nach außen von den Lagern 98 in einer bequemen Passung zwischen der Außenfläche 94 und der Innenfläche 96 vorgesehen sein, wobei die Dichtungen 100 für eine freie Drehung der Antriebsmutteranordnung 40 innerhalb der Bohrung des Gehäuses 32 mit geringer Reibung sorgen, wie durch Fachleute in einfacher Weise verstanden wird. Es ist beabsichtigt, dass ein Schnappring oder eine andere Art von Haltemerkmal verwendet werden kann, um ferner das Halten der Antriebsmutteranordnung 40 in der Bohrung zu erleichtern, falls gewünscht. Wie oben erwähnt wurde, ist das Stirnrad 82 zwischen den Hälften 90a, 90b der äußeren Buchse 90 aufgenommen, wobei jede der Hälften 90a, 90b mit einer Schulter 102 mit einem verminderten Durchmesser (relativ zu der zylindrischen Außenfläche 94) versehen ist, die zur Aufnahme innerhalb einer ringförmigen Gegenbohrung 104 auf der gegenüberliegenden Seiten des Ritzels 82 bemessen ist.
Das Stirnrad 82, wie es oben beschrieben wurde, ist mit der äußeren Buchse 90 für eine Drehung damit verbunden und in dem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel als zwischen den beiden Hälften 90a, 90b der äußeren Buchse 90 befestigt dargestellt. Wie erwähnt wurde hat das Stirnrad 82 radial nach außen gerichtete Stirnradzähne 83, wobei die Stirnradzähne 83 in einer Beziehung mit Spiel zu der inneren Fläche 96 des Gehäuses 32 für eine freie Drehung darin beabstandet sind, wobei die Lager 98 ein solches Spiel schaffen. Die Stirnradzähne 83 kämmen mit den Ritzelzähnen 81. Wie am besten in den 4 und 6 dargestellt ist, hat das Stirnrad einen oder mehrere Zapfen 108, die sich von einer inneren Fläche 110 nach innen erstrecken, wobei die Zapfen 108 ausgebildet sind, um für eine gemeinsame Drehung des Stirnrads 82 und der Antriebsmutter 46 um die Leitspindel 44 an der Antriebsmutter 46 anzugreifen.
Die Antriebsmutter 46 ist für eine Bewegung entlang der Leitspindel 44 auf sie geschraubt, und zwar in Abhängigkeit von einer selektiven Betätigung des Elektromotors 34. Die sphärische Außenfläche 88 der Antriebsmutter 46 hat einen oder mehrere rückspringende Schlitze 111, die zur Aufnahme der jeweiligen Zapfen 108 darin ausgebildet sind. Die Schlitze 111 erstrecken sich längs entlang der sphärischen äußeren Fläche 88 in allgemein paralleler Beziehung mit der Leitspindelachse 42 und mit einer Breite, die sich allgemein quer zu der Leitspindelachse 42 zwischen gegenüberliegenden allgemein flachen Schultern 112 erstrecken, die für eine enge Aufnahme der Zapfen 108 darin bemessen sind. Dementsprechend ist die Breite jedes Schlitzes 111 nur geringfügig größer als die entsprechende Abmessung der Zapfen 108, die mit den Buchsen 109 geschaffen werden können, die sich darüber erstrecken, sodass die Zapfen 108 für eine längsweise Bewegung innerhalb des Schlitzes 111 eingegeben sind, sodass eine Drehung der Zapfen 108 in entgegengesetzte Richtungen um die Leitspindel 42 einen direkten Eingriff der Zapfen 108 mit den Schultern 112 verursacht, was zu einem minimalen Schlupf oder Spiel der Antriebsmutter 46 relativ zu dem Stirnrad 82 führt, was eine gemeinsame Drehbewegung der Antriebsmutter 46 mit dem Stirnrad 82 in entgegengesetzte Drehrichtungen führt. Die Schlitze 111 sind auch mit einem gebogenen, konvex radial nach außen gerichteten Boden oder einer Basis 114 versehen, die sich entlang der längsweisen Richtung parallel zu der Leitspindelachse 42 erstreckt, um es der Antriebsmutter 46 zu erlauben, frei mit der Leitspindel 44 in kardanartiger Weise innerhalb des Stirnrades 82 zu schwenken. Dementsprechend ist die Basis 114 geformt, um in einer Beziehung mit Lücke von den Enden der Zapfen 108 zu verbleiben, wenn die Antriebsmutter 46 und die Leitspindel 44 relativ zu dem Stirnrad 82 und der äußeren Buchse 90 schwenken.
Die Leitspindel 44 ist in gewindemäßigem Eingriff mit der Antriebsmutter 46 und hat eine ausreichende Länge, die sich entlang der Leitspindelachse 42 erstreckt, sodass, wenn die Fahrgasttür 12 in einer vollständig geöffneten Position ist, das Außengewinde 86 der Leitspindel in gewindemäßigem Eingriff mit dem Innengewinde 84 der Antriebsmutter verbleibt. Das Ende 48 der Leitspindel 44 ist für direkte oder betriebsmäßige Anbringung an dem Fahrzeugkörper 14 ausgebildet und in dem beispielhaften, nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel als mit einem Befestigungsmerkmal in Form eines Jochs 116 dargestellt, das für eine Schwenkbefestigung an einem Pfosten 118 ausgebildet ist, der sich von einer A-Säule des Fahrzeugkörpers 14 erstreckt, beispielsweise über einen Stift oder einen anderen Befestigungsmechanismus. Als solche ist die Leitspindel 44 frei, um in einer Schwenkbewegung um eine Schwenkachse A mit der Fahrgasttür 12 zu schwenken, wenn die Fahrgasttür 12 zwischen der geschlossenen und der offenen Position schwenkt, wie durch Fachleute in einfacher Weise gewürdigt wird.
Aus der obigen Beschreibung individueller Komponenten und den Wechselwirkungen dazwischen ist ersichtlich, dass der Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22 kompakt und leistungsstark ist (aufgrund des großen Teils der Drehkraft, die zwischen dem Ritzel 80 und dem Stirnrad 82 wirkt), wodurch es möglich wird, ihn in relativ kleinen Bereichen des Türinnenhohlraums 24 anzuordnen, wodurch Raum für andere Komponenten belassen wird, die der Tür 12 zugeordnet sind. Zu der axial kompakten Baugröße trägt die seitlich versetzte Beziehung der Leitspindel 44 zu der Antriebsspindel 36 bei. Anstatt dass die Baugröße eine Länge der kombinierten Längen der Antriebsspindel 36 und der Leitspindel 44 aufweist, ist die axiale Baulänge lediglich ein Bruchteil einer solchen kombinierten Länge, beispielsweise etwa 50 % oder weniger der kombinierten Länge der Antriebsspindel 36 und der Leitspindel 44 aufgrund ihres relativen seitlichen Abstands und der überlappenden Beziehung miteinander, wie durch Fachleute erkannt wird. Mit der axialen Länge der Baugröße, die deutlich reduziert ist, umfasst ein weiterer erkannter Vorteil eine Reduktion im Effekt des Trägheitsmoments des Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22 auf die Schwenktür 12 wegen des verminderten Anteils von Masse, der sich von den Scharnieren 16, 18 der Fahrgasttür 12 nach außen erstreckt, wodurch der Massenschwerpunkt der Fahrgasttür 12 näher an den Schwenkachsen der Scharniere 16, 18 platziert wird.
Die 7-9 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22, der innerhalb des inneren Hohlraums 24 angeordnet ist, der durch die jeweiligen inneren und äußeren Türpaneele 120, 122 begrenzt wird, im Betrieb, zur Bewegung der Fahrzeug-Schwenktür 12 zwischen einer geschlossenen Position, einer mittleren Position bzw. einer offenen Position. Die Schwenktür 12 ist schwenkbar an mindestens einem Scharnier wie dem unteren Scharnier 18 montiert, das an dem Fahrzeugkörper 14 (nicht in seiner Gesamtheit dargestellt) befestigt ist, beispielsweise und ohne Beschränkung, für eine Drehung um die Vertikalachse A. Für größere Klarheit ist für den Fahrzeugkörper 14 beabsichtigt, dass er sich „nicht bewegende“ strukturelle Elemente des Fahrzeugs umfasst, beispielsweise den Fahrzeugrahmen (nicht dargestellt) und Körperpaneele (nicht dargestellt).
Im normalen Betrieb kann der Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22 außer Eingriff sein, um eine manuelle Bewegung der Schwenktür 12 durch Anlegen von Leistung (das heißt Speisen) an die Kupplung 47 zu ermöglichen, wobei in diesem Fall der Elektromotor 34 und das Planetengetriebe 63 von der Antriebsspindel 36 entkoppelt sind. Beispielsweise und ohne Beschränkung kann ein Beispiel eines geeigneten Rutschmomentes, das für die Kupplung 57 gewählt wird, im Bereich von etwa 2 Newtonmeter bis etwa 4 Newtonmeter liegen. Das Rutschmoment, das für eine bestimmte Anwendung ausgewählt wird, kann von einem oder mehreren Faktoren abhängen. Ein beispielhafter Faktor, auf dem beruht, welches Rutschmoment ausgewählt wird, ist das Gewicht und/oder die Geometrie der Fahrgasttür 12. Noch ein weiterer beispielhafter Faktor, auf dem basierend das Rutschmoment ausgewählt werden kann, ist der Grad der Neigung, für den beabsichtigt ist, das Fahrzeug 11 zu parken, während noch sichergestellt ist, dass die Fahrgasttür 12 in jeder Position gehalten werden kann.
Das Kraft-Türbetätigungssystem 20 schafft, wie oben erwähnt wurde, einen Mechanismus und eine Einrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung und Hinderniserfassung. Die Geschwindigkeitssteuerung wird durch das ECM 52 erreicht, das die Halleffekt-Signale und/oder ein Signal von dem Absolutpositionssensor 68 überwacht. Jedes Signal kann abhängig von gewünschten Steuermerkmalen und Redundanzerfordernissen eliminiert werden. Der Absolutpositionssensor 68 ist jedoch zur um Liefern der Position der Tür 12 beim Einschalten oder im Fall eines Leistungsverlusts äußerst wünschenswert.
Wie schematisch in 1 dargestellt ist, ist innerhalb der Tür 12 eine Montageanordnung für den Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22 für angetriebene Bewegung relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 dargestellt. In 1 ist eine bevorzugte Montage unten in der Tür 12 dargestellt, beispielsweise unterhalb eines Lautsprechers (nicht dargestellt) und in Zusammenwirkung mit einem Bereich angrenzend an das untere Türscharnier 18, obwohl festzustellen ist, dass jede geeignete Position innerhalb des inneren Hohlraums 24 genutzt werden kann, um den Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22 zu montieren.
Der Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22 ist ausgebildet, um die Antriebsmutter 46 als drehende Komponente und die Leitspindel 44 als das nicht drehende ausfahrbare Element zu nutzen. Durch Drehen der Antriebsmutter 46 in kardanartiger Weise, wie es beschrieben und dargestellt ist, kann der Winkel a) der Leitspindelachse 42 relativ zu der Spindelachse 38 des koaxial ausgerichteten Elektromotors, dem Planetengetriebe 63 und der Antriebsspindel 36 frei und kontinuierlich während der Montage und während der Betätigung gewählt werden, beispielsweise zwischen 30° und mehr, beispielsweise und ohne Beschränkung, wie in den verschiedenen Zuständen der Betätigung in den 7-9 dargestellt ist, für eine verbesserte Freiheit des Einbaus und des Schwenkens während der Bewegung der Tür 12 zwischen den geöffneten und geschlossenen Positionen. Somit funktioniert die Leitspindel 44 als das ausfahrbare Element in Abhängigkeit davon, dass die Antriebsmutter 46 entlang und relativ zu der Leitspindel 44 läuft, wodurch die Leitspindel 44 in schwenkend gekoppelter Beziehung zu der Tür 12 angetrieben wird, um eine verbesserte Baugröße zu schaffen, da die Anstellung relativ zu dem Antriebsmechanismus variiert werden kann, um bestimmte Einbauerfordernisse zu erfüllen.
Während der Betätigung wird der Elektromotor 34 selektiv betätigt, beispielsweise über einen Befehl von dem ECM 52, um die Antriebsspindel 36 um die Spindelachse 38 drehend anzutreiben. Die Kupplung 57 ist betreibbar, um die Antriebsspindel 36 in drehender Verbindung mit dem Elektromotor 34 zu halten, um die Fahrgasttür 12 zwischen den offenen und geschlossenen Positionen zu schwenken und um eine getrennte Relativdrehung zwischen dem Elektromotor 34 und der Antriebsspindel 36 zu ermöglichen, beispielsweise während eines Aufpralls oder eines drohenden Aufpralls an ein Objekt oder im Fall, dass der Benutzer eine Kraft auf die Fahrgasttür 12 ausübt, wie oben diskutiert wurde. Während der verbundenen Drehung der Antriebsspindel 36 mit dem Elektromotor 34 bewegt sich das Magnetelement 70 entlang des Gewindebereichs 72 der Antriebsspindel 36, wobei der Absolutpositionssensor 68 die Bewegung und die Position des Magnetelements 70 erfasst, der seinerseits mit dem ECM 52 kommuniziert. Das ECM 52 korreliert die Position des Magnetelements 70 mit einer präzisen Position der Fahrgasttür 12.
Während der Drehung der Antriebsspindel 36 treibt das Ritzel 80 das Stirnrad 82 und die äußere Buchse 90, die an dem Stirnrad 82 befestigt ist, drehend an. Eine Drehung des Stirnrades 82 verursacht eine gemeinsame Drehung der Antriebsmutter 46 über die Koppelung der Zapfen 108 innerhalb der Schlitze 111. Die Zapfen 108 greifen an den jeweiligen Schultern 112 an und treiben sie an, wodurch verursacht wird, dass die Antriebsmutter 46 um die Leitspindel 44 dreht, was andererseits die Antriebsmutter 46 in einer entsprechenden Axialrichtung entlang der Leitspindel 44 antreibt, um die Fahrgasttür 12 in der Öffnungs- oder Schließrichtung anzutreiben, abhängig von der Drehrichtung der Antriebsmutter 46. Wenn die Leitspindel 44 sich relativ zu der Antriebsmutter 46 durch die Bohrung bewegt, die durch die innere Fläche 96 der äußeren Buchse 90 begrenzt wird, schwenkt die Leitspindelachse 42 relativ zu der Spindelachse 38, wodurch eine kontinuierliche Änderung des Winkels α dazwischen bewirkt wird, die durch die kardanartige Wirkung frei möglich ist, die durch die sphärische äußere Fläche 88 geschaffen wird, die gegen die sphärische innere Fläche 92 der äußeren Buchsenhälften 90a, 90b schwenkt, und die freie Schwenkbewegung der Zapfen 108 in den Schlitzen 111. Dementsprechend kann sich die Leitspindel 44 frei relativ zu der Antriebsspindel 36 neigen, wenn sich die Tür 12 kontrolliert und mit Präzision zwischen den geöffneten und geschlossenen Positionen bewegt.
Im Hinblick auf das obige schafft das Kraft-Türbetätigungssystem 20 mehrere Vorteile, einschließlich: optimierte Baugröße, verminderter Effekt auf das Trägheitsmoment der Tür, Erzeugung eines erhöhten Drehmoments mit einem in der Größe reduzierten Motor, um präzise die schwenkende Türbewegung zu steuern und Replikation der Tür-Kontrollfunktionalität, verminderte Bindung durch den gesamten Kraft-Schwenktür-Betätigungsmechanismus 22 des Kraft-Türbetätigungssystems 20 als Ergebnis der vergrößerten Freiheit der kardanartigen Bewegung, die durch die Antriebsmutteranordnung 40 geschaffen wird, was andererseits die Belastung (und das Ziehen von Strom) auf den Elektromotor 34 vermindert, wobei andere Vorteile in einfacher Weise durch Fachleute angesichts der hiesigen Offenbarung erkannt werden.
Die vorstehende Beschreibung mehrere Ausführungsbeispiele wurde zu Zwecken der Erläuterung und Beschreibung gegeben. Sie ist nicht als erschöpfend oder als die Offenbarung beschränkend beabsichtigt. Individuelle Merkmale eines bestimmten Ausführungsbeispiels sind allgemein nicht auf das bestimmte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern sind, wenn anwendbar, austauschbar und können in einem ausgewählten Ausführungsbeispiel verwendet werden, selbst wenn dies nicht spezifisch dargestellt oder beschrieben ist. Dieselben können auch auf viele verschiedene Weisen geändert werden. Solche Variationen sind nicht als eine Abweichung von der Offenbarung anzusehen, und alle solche Modifikationen sind innerhalb des Umfangs der Offenbarung eingeschlossen anzusehen. Fachleute werden erkennen, dass Konzepte, die im Zusammenhang mit dem beispielhaften Erfassungssystem offenbart sind, in gleicher Weise in vielen anderen Systemen umgesetzt werden können, um einen oder mehrere Vorgänge und/oder Funktionen zu steuern.
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 62455634 [0001]
US 974517 [0005]
US 9174517 [0033]

Claims

Kraft-Türbetätigungsmechanismus (22) zum Bewegen einer Tür (12) eines Kraftfahrzeugs (10) zwischen offenen und geschlossenen Positionen relativ zu einem Fahrzeugkörper (14), wobei der Türbetätigungsmechanismus (22) aufweist: ein Gehäuse (32), das ausgebildet ist, um relativ zu der Tür (22) befestigt zu werden, mit einem Elektromotor (34), der in dem Gehäuse (32) montiert ist, und mit einer Antriebsspindel (36), die ausgebildet ist, um drehbar durch den Elektromotor (34) um eine Spindelachse (38) angetrieben zu werden, wobei die Antriebsspindel (36) zum drehbaren Antreiben einer Antriebsmutteranordnung(40) um eine Leitspindelachse(42) der Leitspindel (36) betreibbar ist, wobei die Leitspindel (44) in gewindemäßigem Eingriff mit einer Antriebsmutter (46) der Antriebsmutteranordnung (40)ausgebildet ist und für eine Verbindung zu dem Fahrzeugkörper (14) ausgebildet ist, wobei eine selektive Betätigung des Elektromotors (34) die Antriebsmutteranordnung (40) drehend antreibt, was die Antriebsmutter (46) und die Leitspindel (44) relativ zueinander bewegt und die Fahrgasttür (12) zwischen ihren offenen und geschlossenen Positionen antreibt.
Kraft-Tür Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei die Spindelachse (38) und die Leitspindelachse (42) relativ zueinander seitlich versetzt sind.
Kraft-Türbetätigungsmechanismus (22) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spindelachse (38) und die Leitspindelachse (42) relativ zueinander schwenken, wenn sich die Antriebsmutter (46) entlang der Leitspindel (44) bewegt.
Kraft-Türbetätigungsmechanismus (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Spindelachse (38) ausgebildet ist, um sich entlang eines ersten Neigungswinkels (a) relativ zu der Leitspindelachse (42) zu erstrecken, wenn die Tür (12) in der geschlossenen Position ist, und die Spindelachse (38) ausgebildet ist, um sich entlang eines zweiten Neigungswinkels (a) relativ zu der Leitspindelachse zu erstrecken, wenn die Tür (12) in der offenen Position ist, wobei der zweite Neigungswinkel (a) größer als der erste Neigungswinkel (a) ist.
Kraft-Türbetätigungsmechanismus (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Antriebsmutter (46) mindestens teilweise durch eine sphärische Fläche (92) einer äußeren Buchse (90) der Antriebsmutteranordnung eingefasst ist, wobei die Antriebsmutter (40) innerhalb der äußeren Buchse (90) schwenkbar ist.
Kraft-Türbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit ferner einem Ritzel (80), das auf der Antriebsspindel (36) befestigt ist, und einem Stirnrad (82), das sich bezüglich der Antriebsmutter (46) erstreckt, wobei das Ritzel (80) in gewindemäßigem Eingriff mit dem Stirnrad (82) zum Antreiben der Antriebsmutter (46) um die Leitspindelachse (42) steht.
Kraft-Türbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit ferner einer Anzahl von Lagern (98), die die äußere Buchse (90) für eine Drehung innerhalb des Gehäuses (32) tragen.
Kraft-Türbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Antriebsmutter (46) eine sphärische äußere Fläche (88) mit einem Schlitz (111) aufweist, der sich in der sphärischen äußeren Fläche (88) erstreckt, und das Stirnrad (82) einen Zapfen (108) aufweist, der in dem Schlitz (111) angeordnet ist, um das Stirnrad (82) für eine gemeinsame Drehung mit der äußeren Buchse (90) um die Leitspindelachse (42) zu befestigen.
Kraft-Türbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die äußere Buchse (90) aufgespaltete Hälften (90a, 90b) aufweist, wobei das Stirnrad (82) zwischen den aufgespaltete Hälften (90a, 90b) angeordnet ist.
Kraft-Türbetätigungsmechanismus (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit ferner einem Positionssensor (68), der an dem Gehäuse (32) befestigt ist, wobei die Antriebsspindel (36) einen Gewindebereich (72) angrenzend an den Positionssensor (68) mit einem Magnetelement (70) in Gewindeeingriff mit dem Gewindebereich (72) aufweist, für eine Bewegung entlang des Gewindebereichs (72) in Abhängigkeit von einer selektive Betätigung des Elektromotors (34).