DE102019218169A1

DE102019218169A1 - Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102019218169A1
Application number: DE102019218169.4A
Authority: DE
Inventors: Karl Martin Fritsch
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-05-27
Also published as: EP4065804A1; US20220282546A1; CN114729556A; WO2021104725A1

Abstract

Es wird ein Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges beschrieben. In Abhängigkeit von einem Signal bewirkt der Aktuator ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür. Der Aktuator besitzt einen elektrischen Motor, der in Abhängigkeit von einer Ansteuerung ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert. Ferner hat er eine Einrichtung zum Halten der Seitentür in einer beliebigen Offenstellung, die durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist, der so ausgebildet ist, dass er im stromlosen Zustand ein erhöhtes Rastmoment aufweist, das auf einen Wert ausgelegt ist, der als Haltemoment zum Offenhalten der Tür erforderlich ist. Auf diese Weise zeichnet sich der Aktuator durch eine besonders einfache und kostengünstige Bauart aus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt, mit einem durch das Signal über eine Steuereinrichtung angesteuerten elektrischen Motor, der in Abhängigkeit davon ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert, und einer Einrichtung zum Halten der Seitentür in einer beliebigen Offenstellung.
Kraftfahrzeugtüren, die nicht mit einem Aktuator versehen sind, werden durch Betätigung des Türgriffes und Druckausübung gegen die Tür geöffnet oder geschlossen. Die Tür nimmt dabei in Offenstellung neben einer Endstellung bestimmte Halte(Rast)-Positionen ein, in denen die Türbewegung gestoppt wird und zu einer Weiterbewegung ein entsprechender Widerstand überwunden werden muss. Um diese Haltepositionen zu realisieren, ist der Türöffnungs- bzw.

-schließmechanismus mit bestimmten Zusatzeinrichtungen, wie Bremsen, Blockiereinrichtungen u.dgl., versehen. Die Anordnung von derartigen Einrichtungen ist entsprechend aufwendig.

Ferner sind Türen von Kraftfahrzeugen bekannt, die mit entsprechenden Aktuatoren versehen sind. Ein solcher Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges ist eingangs beschrieben. Er bewirkt ein automatisches Öffnen und Schließen der Seitentür bei Signalansteuerung durch eine Betätigung des Türgriffes, eines Druckknopfes am Armaturenbrett oder durch eine Ansteuerung über Funk etc. Hierbei wird durch das Signal über eine Steuereinrichtung ein elektrischer Motor eines Aktuators angesteuert, der in Abhängigkeit hiervon ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment erzeugt. Die Tür wird auf diese Weise geöffnet oder geschlossen, wobei dies in eine beliebige Stellung, beispielsweise eine Endstellung oder beliebige Zwischenstellung, durchgeführt werden kann. Eine geeignete Sensoreinrichtung kann hierbei beispielsweise die zu erreichende Türposition vorgeben.
Auch bei derartigen Türen, die mit einem Aktuator versehen sind, ist es bekannt, bestimmte Haltestellen zum Offenhalten der Tür zu generieren, wozu beispielsweise zusätzliche Bremseinrichtungen etc. vorgesehen sind, die zusätzlich zum Aktuator oder innerhalb des Aktuators vorgesehen sein können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der sich durch eine besonders einfache und kostengünstige Bauart auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Aktuator der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Halteeinrichtung durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist, der so ausgebildet ist, dass er im stromlosen Zustand ein erhöhtes Rastmoment aufweist, das auf einen Wert ausgelegt ist, der als Haltemoment zum Offenhalten der Tür erforderlich ist.
Es ist bekannt, dass elektrische Motoren ein sogenanntes parasitäres Drehmoment, auch als Rastmoment bezeichnet, aufweisen. Wenn der Motor stromlos wird und in einer bestimmten Stellung zum Stillstand kommt, muss zuerst ein derartiges Drehmoment bzw. Rastmoment überwunden werden, um den Motor wieder in Betrieb zu nehmen. Die vorliegende Erfindung nutzt diese Tatsache aus, indem sie gezielt den elektrischen Motor des Aktuators mit einem erhöhten Rastmoment ausstattet, das so groß ist, dass sich in einer beliebigen Stellung des Motors, die einer entsprechenden Offenstellung der Fahrzeugtür entspricht, ein Haltemoment ergibt, welches nötig bzw. ausreichend ist, um die Tür bewegungslos offenzuhalten. Mit anderen Worten, um die Tür weiter zu bewegen (sowohl in Öffnungs- als auch in Schließrichtung) muss erst eine durch das Rastmoment bzw. Haltemoment erzeugte Gegenkraft überwunden werden. Bestimmte Haltepositionen der Tür können daher erreicht und eingehalten werden, ohne dass spezielle Zusatzeinrichtungen, wie Bremseinrichtungen, Blockadeeinrichtungen u.dgl., im Aktuator oder zusätzlich zum Aktuator vorgesehen werden müssen.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Aktuator hat daher keine Zusatzeinrichtung, die eine Halteposition der Tür festlegt, sondern der elektrische Motor selbst fixiert diese Halteposition, indem bei einem erneuten Anlaufen des Motors das entsprechend erhöhte Rastmoment überwunden werden muss. Die Tür kann sich somit nicht ohne weiteres weiterbewegen und nimmt wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik eine Rastposition ein.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Aktuator ist im Bereich des Türscharniers an der Fahrzeugkarosse befestigt und gibt das Drehmoment seines elektrischen Motors über ein geeignetes Getriebe auf das Türscharnier zum Drehen desselben ab. Hierbei wird beispielsweise ein Bolzen im Türscharnier gedreht, so dass die Tür geöffnet bzw. geschlossen wird. Die Tür wird dabei bis auf einen maximalen Winkel von beispielsweise 70° geöffnet.
Mit anderen Worten, bei der vorliegenden Erfindung ist der elektrische Motor des Türaktuators so ausgebildet, dass sich beim Stoppen des Motors ein verstärktes Rastmoment ergibt, das ein Verbleiben der Tür in der entsprechenden Halteposition bewirkt.
Vorzugsweise ist der elektrische Motor des Aktuators als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet.
Um das erhöhte Rastmoment des elektrischen Motors zu realisieren, ist bei einer Ausführungsform desselben der Luftspalt des elektrischen Motors besonders klein ausgebildet. Bei einer anderen Lösung weist der elektrische Motor besonders wenige Nuten und Pole auf. Durch diese baulichen Maßnahmen gelingt es, das Rastmoment des Motors so zu erhöhen, dass dieses als Haltemoment zum Offenhalten der Tür verwendet werden kann.
Auch kann der erfindungsgemäß ausgebildete Aktuator eine bestimmte Haltepositionen der Seitentür vorgebende Sensoreinrichtung aufweisen. Ist beispielsweise ein Gegenstand vorhanden, der ein weiteres Öffnen der Tür behindert bzw. verhindert, gibt der Sensor ein geeignetes Signal an eine Steuereinrichtung, die den elektrischen Motor in eine bestimmte Halteposition steuert, in der die Tür aufgrund des erhöhten Rastmomentes offengehalten wird.
Es versteht sich, dass das Rastmoment des elektrischen Motors über das zugehörige Getriebe in ein Haltemoment der Tür in einer gewünschten Position umgewandelt wird. Mit anderen Worten, das maximale Drehmoment im unbestromten Zustand des elektrischen Motors wird über das Getriebe in das entsprechende Haltemoment für die Tür gewandelt. Daher ist das Getriebe vorzugsweise so ausgebildet, dass das entsprechende Rastmoment des elektrischen Motors verstärkt wird und in einem verstärkten Haltemoment resultiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Aktuators, der in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist;
2 eine stark schematisierte Seitenansicht des Aktuators;
3 eine stark schematisierte Draufsicht des Aktuators in der geschlossenen Stellung der Tür;
4 eine stark schematisierte Draufsicht des Aktuators im geöffneten Zustand der Tür;
5 einen stark schematisierten Schnitt durch einen elektrischen Motor des Aktuators; und
6 ein Diagramm, das das Rastmoment in Abhängigkeit vom Drehwinkel zeigt.

Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel geht es um einen Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt. Der Aktuator weist einen durch das Signal über eine Steuereinrichtung angesteuerten elektrischen Motor auf, der in Abhängigkeit vom Signal ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert.
1 zeigt den Aktuator 1 im eingebauten Zustand an der A-Säule eines Kraftfahrzeuges.
2 zeigt den Aktuator 1 in einer stark schematisierten Seitenansicht. Der Aktuator 1 besitzt einen elektrischen Motor (nicht speziell gezeigt), der eine sich in der Figur nach oben erstreckende Antriebswelle 2 aufweist, die ein entsprechendes Drehmoment ausübt. Die Welle 2 betätigt einen auf einem Gleitelement 3 gelagerten Dreharm 6, der in einer Fahrzeugtür befestigt ist. Der entsprechende Mechanismus wird über einen Arm 7 gehalten, der an der A-Säule eines Kraftfahrzeuges befestigt ist, wie bei 4 gezeigt.
Eine Drehung der Motorwelle 2 bewirkt somit ein Verschwenken des Dreharmes 6 und damit ein Öffnen oder Schließen der Fahrzeugtür.
Die 3 und 4 zeigen jeweils eine schematisierte Draufsicht auf den Aktuator 1 mit entsprechendem Betätigungsmechanismus (Getriebe) für die Fahrzeugtür, wobei 3 den Arm 6 bei geschlossener Tür und 4 den Arm 6 bei geöffneter Tür zeigt.
Der hier dargestellte und beschriebene Aktuator 1 weist ferner eine Einrichtung zum Halten der Fahrzeugseitentür in einer beliebigen Offenstellung auf, die durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist. Hierbei ist der elektrische Motor so ausgebildet, dass er im stromlosen Zustand ein erhöhtes Rastmoment aufweist, das auf einen Wert ausgelegt ist, der als Haltemoment zum Offenhalten der Fahrzeugtür erforderlich ist. Hierbei wird das Rastmoment des Motors über den vorgesehenen Getriebemechanismus noch zum Haltemoment verstärkt.
5 zeigt einen schematisierten Teilschnitt durch einen elektrischen Motor des Aktuators 1. Der Motor weist einen Rotor 9 und einen Stator 8 auf, welche durch einen Luftspalt 10 voneinander getrennt sind. Durch eine entsprechend kleine Ausbildung des Luftspaltes 10 wird ein Rastmoment des elektrischen Motors erzeugt, das, ggf. durch Verstärkung über das zugehörige Getriebe, zu einem Haltemoment der Fahrzeugtür wird, welches zum Offenhalten der Tür in einer bestimmten Rastposition ausreicht. Im Diagramm der 6 ist das Rastmoment des Motors in Abhängigkeit vom Drehwinkel dargestellt, wobei hier ein maximales Rastmoment von 0,14 Nm als Haltemoment generiert wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das maximale Rastmoment von 0,14 Nm mit dem Übersetzungsverhältnis des zugehörigen Getriebes von 375 multipliziert, so dass ein Türhaltemoment von 52 Nm resultiert. Das zum Öffnen der Tür bzw. zum Weiterbewegen der Tür aus einer Halteposition erforderliche Drehmoment beträgt 62 Nm. Das vom Rastmoment erzeugte und über das Getriebe verstärkte Haltemoment von 52 Nm ist daher ausreichend, um ein Offenhalten der Tür zu bewirken.

Claims

Aktuator (1) für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt, mit einem durch das Signal über eine Steuereinrichtung angesteuerten elektrischen Motor, der in Abhängigkeit davon ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert, und einer Einrichtung zum Halten der Seitentür in einer beliebigen Offenstellung, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist, der so ausgebildet ist, dass er im stromlosen Zustand ein erhöhtes Rastmoment aufweist, das auf einen Wert ausgelegt ist, der als Haltemoment zum Offenhalten der Tür erforderlich ist.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist.
Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (10) des elektrischen Motors besonders klein ausgebildet ist.
Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor besonders wenige Nuten und Pole aufweist.
Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine bestimmte Haltepositionen der Seitentür vorgebende Sensoreinrichtung aufweist.
Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastmoment des elektrischen Motors über das zugehörige Getriebe in ein Haltemoment der Tür in einer gewünschten Position umgewandelt wird.