DE102021200263A1

DE102021200263A1 - Fahrzeugtüraktuator, Fahrzeugtür und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021200263A1
Application number: DE102021200263.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Noll; Vinzent Kremina; Charalampos KIORKTSIDIS
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2022-07-14
Also published as: WO2022152520A1

Abstract

Es wird ein Fahrzeugtüraktuator 2 zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür FT um einen Drehpunkt D eines Türgelenks vorgeschlagen.Der Fahrzeugtüraktuator 2 weist dabei ein Gehäuse 4 mit einem E-Motor 6 und einem durch den E-Motor 6 unmittelbar oder mittelbar antreibbaren Wälzgewindetriebs 8, 10, W auf, dessen relativ zum Gehäuse 4 und in einer Längsrichtung des Wälzgewindetriebs 8, 10, W drehrichtungsabhängig ein- oder ausfahrbarer Arm an einem Ende mit einer Fahrzeugkarosserie K unter Ausbildung eines Aktuatorgelenks 14 verbindbar ist.Es wird ferner eine Fahrzeugtür mit einem solchen Fahrzeugtüraktuator sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugtür bzw. einem solchen Fahrzeugtüraktuator vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugtüraktuator, eine Fahrzeugtür mit einem solchen Fahrzeugtüraktuator sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugtür.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, einen kompakten und kostengünstigen Fahrzeugtüraktuator bereitzustellen, der eine Fahrzeugtür elektromotorisch öffnet und schließt.
Diese Aufgabe wird durch einen gemäß Anspruch 1 vorgeschlagenen und unter Schutz gestellten Fahrzeugtüraktuator gelöst.
Es wird ein Fahrzeugtüraktuator zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür um einen Drehpunkt eines Türgelenks vorgeschlagen. Der Fahrzeugtüraktuator weist dabei ein Gehäuse mit einem Elektromotor (E-Motor) und einem durch den E-Motor unmittelbar oder mittelbar antreibbaren Wälzgewindetrieb auf. Der Wälzgewindetrieb wiederum weist einen relativ zum Gehäuse und in einer Längsrichtung des Wälzgewindetriebs drehrichtungsabhängig ein- oder ausfahrbaren Arm auf, welcher an einem Ende mit einer Fahrzeugkarosserie unter Ausbildung eines Aktuatorgelenks verbindbar ist.
Unter einem Wälzgewindetrieb ist dabei ein Schraubentrieb mit Wälzköpern - auch Schraubengetriebe genannt - zu verstehen, bei welchem Wälzkörper zwischen einer Gewindespindel und einer Mutter verwendet werden, die als solche bei einer Drehbewegung zwischen der Gewindespindel und der Mutter abrollen und dabei eine Kraft zwischen der Gewindespindel und der Mutter übertragen. Ein solcher Wälzgewindetrieb überträgt demnach eine elektromotorische Dreh- bzw. Rotationsbewegung in eine gewünschte lineare Bewegung.
Der Wälzgewindetrieb kann dabei z.B. in Gestalt eines Kugelgewindetriebs (mit Kugeln als Wälzkörper), Rollengewindetriebs (mit Rollen als Wälzkörper) oder Planetenwälzgewindetriebs (mit Planetengewinderollen als Wälzköper) - auch Planetenrollengewindetrieb genannt - ausgebildet sein.
Der vorgeschlagene Fahrzeugtüraktuator zeichnet sich durch seine Kompaktheit aus. Zudem erzielt der vorgeschlagene Wälzgewindetrieb eine hohe Kraftverstärkung, so dass entsprechend hohe Antriebsmomente erzeugt werden können, ohne dass es dazu einer Hintereinanderschaltung mehrerer teurer Verzahnungs- bzw. Getriebestufen bedarf. Hinzu kommt ein Ausbleiben einer sog. Selbsthemmung des vorgeschlagenen Wälzgewindetriebs. Dies hat den Vorteil, dass es auch keiner zusätzlichen Komponenten - etwa in Gestalt einer Rutschkupplung - bedarf, um diese Selbsthemmung für den Fall bzw. Notfall, dass der E-Motor unbestromt ist, umgehen und somit eine Fahrzeugtür von Hand öffnen zu können. Insofern wird diesem Sicherheitsaspekt begegnet, ohne dabei zusätzlichen Aufwand betreiben zu müssen.
Des Weiteren zeichnet sich der vorgeschlagene Wälzgewindetrieb im Vergleich zu einem mehrstufigen Verzahnungsgetriebe durch seine Robustheit aus. D.h., dass er im Vergleich zu etwa einem Zahnstangentrieb oder einem Planetenradgetriebe deutlich höhere Kraftspitzen aufnehmen kann, welche sich ggf. regelungstechnisch nicht unterbinden lassen.
Hinzu kommt eine vorteilhaft geringe Geräuschentwicklung eines solchen Wälzgewindetriebs.
Dabei kann entweder die Mutter oder die Gewindespindel des Wälzgewindetriebs unmittelbar oder mittelbar antreibbar sein, um den besagten Arm ein- oder auszufahren bzw. die besagte Linearbewegung zu bewirken. Demnach kann entweder die Mutter oder die Gewindespindel als der mit der Fahrzeugkarosserie verbindbare, ausfahrbare Arm fungieren.
Je nach bauräumlicher Anforderung können der E-Motor und der Wälzgewindetrieb zueinander in Reihe oder auch zueinander parallel angeordnet sein, oder alternativ dazu auch quer zueinander angeordnet sein und beispielsweise orthogonal zueinander liegen.
Es wird ferner eine Fahrzeugtür mit einem solchen Fahrzeugtüraktuator vorgeschlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 8).
Unter einer Fahrzeugtür ist dabei eine Front- oder Hecktür oder auch eine Heckklappe eines Fahrzeugs zu verstehen.
Des Weiteren wird ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugtür bzw. mit einem solchen Fahrzeugtüraktuator vorgeschlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 9).
Unter einem Fahrzeug ist dabei jede Art von Fahrzeug zu verstehen, welches entweder verbrennungsmotorisch und/oder elektromotorisch betrieben wird, insbesondere aber Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge.
Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figurendarstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen, teilweise schematisch:

1 einen Fahrzeugtüraktuator gemäß einer vorgeschlagenen, ersten Ausführungsform,
2 einen weiteren Fahrzeugtüraktuator in einer Gebrauchslage,
3 einen Fahrzeugtüraktuator gemäß einer vorgeschlagenen, zweiten Ausführungsform sowie
4 einen Fahrzeugtüraktuator gemäß einer vorgeschlagenen, dritten Ausführungsform.

1 zeigt einen Fahrzeugtüraktuator 2 mit einem Gehäuse 4, welches einen E-Motor 6 und einen parallel dazu angeordneten Wälzgewindetrieb in Gestalt eines Kugelgewindetriebs 8, 10, W (W = Wälzkörper in Gestalt von Kugeln) umfasst, welcher durch den E-Motor 6 über eine Getriebestufe bzw. eine diese Getriebestufe bildende Zahnradpaarung 16, 18 (Antriebsrad 16, Abtriebsrad 18) antreibbar ist. Das Zahnrad bzw. Abtriebsrad 18 treibt dabei einen Rohrabschnitt 12 an, mit welchem das Abtriebsrad 18 gekoppelt ist und welcher einerseits eine Kugelumlaufgewindespindel 8 - im Folgenden einfach nur Gewindespindel 8 genannt - aufnimmt und andererseits über eine erste Lagerstelle bzw. Festlagerung 20_F und eine zweite Lagerstelle bzw. Loslagerung 20_L durch das Gehäuse 4 aufgenommen ist.
Die mit der Zahnradpaarung 16, 18 tatsächlich erzielte Über- oder Untersetzung ist dabei unerheblich bzw. vernachlässigbar, zumal der Kugelgewindetrieb 8, 10, W eine sehr hohe Kraftverstärkung erreicht. Dadurch kann auf zwischengeschaltete Zahnradpaarungen zu diesem Zweck vorteilhafterweise verzichtet werden. Die vorgeschlagene Zahnradpaarung 16, 18 dient daher lediglich zur Umlenkung des Drehmomentenflusses, um eine kompakte Ausführung zu ermöglichen, bei welcher der E-Motor 6 und der Kugelgewindetrieb 8, 10 zueinander parallel angeordnet sind. Die beiden Zahnräder 16, 18 könnten daher z.B. gleich groß oder in etwa gleich groß ausgeführt und dabei schräg oder gerad verzahnt sein.
Die Umlenkung des besagten Drehmomentenflusses für eine solche Parallelanordnung ließe sich dabei alternativ auch durch einen Riementrieb oder einen Kettentrieb bewirken.
Der Rohrabschnitt 12 wiederum ist mit einer Kugelumlaufgewindemutter 10 - im Folgenden einfach nur Mutter 10 genannt - gekoppelt und treibt diese an. In dieser vorgeschlagenen Ausführung sind der Rohrabschnitt 12 sowie die Mutter 10 ortsfest zum Gehäuse 4 ausgeführt, so dass die Gewindespindel 8 je nach ihrer Drehrichtung relativ zum Gehäuse 4 und in einer Längsrichtung des Kugelgewindetriebs 8, 10, W ein- oder ausfahrbarer ist, und somit eine gewünschte Linearbewegung ausführt. Die Gewindespindel 8 bildet dabei einen ein- oder ausfahrbaren Arm, welcher an einem seiner beiden Enden mit einer Fahrzeugkarosserie K unter Ausbildung eines Aktuatorgelenks 14 verbindbar ist (siehe auch 2).
In einer alternativen Ausführung können die besagten Lagerstellen auch gegeneinander ausgetauscht sein. D.h., dass in der 1 die Lage der Festlagerung 20_F rechts und die Lage der Loslagerung 20_L links vorgesehen sein kann. In der Gebrauchslage des Fahrzeugtüraktuators 2 (vgl. 2) wird über den Rohrabschnitt 12 und die beiden Lagenstellen 20_F, 20_L eine entsprechende Reaktionskraft in das Aktuatorgehäuse 4 eingeleitet.
2 zeigt eine Fahrzeugtür FT, in welcher der Fahrzeugtüraktuator 2 verbaut ist. Veranschaulicht ist dabei einerseits die Anbindung der Fahrzeugtür FT an die Fahrzeugkarosserie K über ein Scharniergelenk bzw. Türgelenk, um dessen Drehpunkt D die Fahrzeugtür FT auf- oder zuschwenkbar ist. Tatsächlich bedarf es zur Aufnahme der Fahrzeugtür FT zweier solcher Aufnahmepunkte, welche das Gewicht der Fahrzeugtür FT aufnehmen, wobei in der 2 der Einfachheit halber nur einer dieser beiden Aufnahmepunkte, nämlich der Drehpunkt D zu sehen ist.
Andererseits ist auch die Anbindung des Fahrzeugtüraktuators 2 an die Fahrzeugkarosserie K über das besagte Aktuatorgelenk 14 veranschaulicht. Veranschaulicht ist ferner die Anbindung des Fahrzeugtüraktuators 2 an die Fahrzeugtür FT, und zwar über eine Lagerstelle L, über welche der Fahrzeugtüraktuator 2 mit der Fahrzeugtür FT in Wirkverbindung steht.
Im Unterschied zum Türgelenk mit dem Drehpunkt D nimmt das Aktuatorgelenk 14 nicht die Fahrzeugtür FT bzw. ihr Gewicht auf. Das Aktuatorgelenk 14 fungiert dabei vielmehr lediglich als Krafteinleitungspunkt an der Fahrzeugkarosserie K, an welchem sich der Fahrzeugtüraktuator 2 zur Aufschwenkung der Fahrzeugtür FT abstützt bzw. wegdrückt oder gegenüber welchem sich der Fahrzeugtüraktuator 2 zur Zuschwenkung der Fahrzeugtür FT heranzieht.
3 zeigt eine alternative Ausführung, bei welcher der E-Motor 6 quer zum Kugelgewindetrieb 8, 10, W angeordnet ist. Die Längsachse des E-Motors 6 schließt dabei mit der Längsachse des Kugelgewindetriebs 8, 10, W einen Winkel α von z.B. 90° ein. Dieses Konstruktionsprinzip ermöglicht selbstverständlich auch davon abweichende Winkel α, d.h. auch spitze oder stumpfe Winkel α. Je nach bauräumlicher Anforderung bedient man sich dazu einer entsprechend ausgebildeten Kegelradpaarung 16, 18 (Antriebsrad 16, Abtriebsrad 18). Das Abtriebsrad 18 ist dabei - im Unterschied zur 1 - unmittelbar bzw. direkt mit der Mutter 10 gekoppelt und treibt diese an.
4 zeigt eine Ausführung mit einem im Vergleich zu 1 verkürzten Rohrabschnitt 12. Wie auch bei der 1 und 3 sind die Mutter 10 sowie der mit ihr gekoppelte Rohrabschnitt 12 ortsfest zum Gehäuse 4 ausgeführt, so dass die Gewindespindel 8 relativ zum Gehäuse 4 linear verstellbar bzw. ein- und ausfahrbar ist.
Im Unterschied zur 3 ist der Kugelgewindetrieb 8, 10, W über eine dem Rohrabschnitt 12 sowie eine der Mutter 10 zugeordnete Lagerstelle 20_L, 20_F in dem Gehäuse 4 aufgenommen, wobei es sich jeweils um ein Loslager oder Festlager handeln kann.
In einer weiteren Ausführung wird anstelle solch zweier Lagerstellen nur eine einzige Lagerstelle zur Aufnahme der Mutter 10 vorgeschlagen, über welche eine entsprechende Reaktionskraft in das Aktuatorgehäuse 4 einleitbar ist. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.

Claims

Fahrzeugtüraktuator (2) zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür (FT) um einen Drehpunkt (D) eines Türgelenks, welcher ein Gehäuse (4) mit einem E-Motor (6) sowie einen durch den E-Motor (6) unmittelbar oder mittelbar antreibbaren Wälzgewindetrieb (8, 10, W) aufweist, dessen relativ zum Gehäuse (4) und in einer Längsrichtung des Wälzgewindetriebs (8, 10, W) drehrichtungsabhängig ein- oder ausfahrbarer Arm an einem Ende mit einer Fahrzeugkarosserie (K) unter Ausbildung eines Aktuatorgelenks (14) verbindbar ist.
Fahrzeugtüraktuator nach Anspruch 1, wobei entweder eine Mutter (10) oder eine Gewindespindel (8) des Wälzgewindetriebs (8, 10, W) unmittelbar oder mittelbar antreibbar ist.
Fahrzeugtüraktuator nach Anspruch 2, wobei der Wälzgewindetrieb in Gestalt eines Kugelgewindetriebs (8, 10, W), Rollengewindetriebs oder Planetenwälzgewindetriebs ausgebildet ist.
Fahrzeugtüraktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der E-Motor (6) und der Kugelgewindetrieb (8, 10) zueinander in Reihe angeordnet sind.
Fahrzeugtüraktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der E-Motor (6) und der Kugelgewindetrieb (8, 10) zueinander parallel angeordnet sind.
Fahrzeugtüraktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der E-Motor (6) und der Kugelgewindetrieb (8, 10) quer zueinander angeordnet sind.
Fahrzeugtüraktuator nach Anspruch 6, wobei der E-Motor (6) orthogonal zum Kugelgewindetrieb (8, 10) angeordnet ist (α = 90°).
Fahrzeugtür mit einem Fahrzeugtüraktuator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug mit einer Fahrzeugtür (FT) nach Anspruch 8 oder einem Fahrzeugtüraktuator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7.