DE10117935A1 - Verfahren zum automatischen Betätigen einer Fahrzeugtür und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum automatischen Betätigen einer Fahrzeugtür und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Betätigen einer Fahrzeugtür (1), insbesondere einer Seitentür oder einer Heckklappe eines Kraftfahrzeuges, von einer ersten in eine zweite Stellung mittels eines mit einer Steuereinrichtung (6) verbundenen Antriebes (5; 26), der über mindestens ein Übertragungselement (12; 30) auf die Fahrzeugtür (1) wirkt. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. DOLLAR A Um zu erreichen, daß eine in ihrer ersten Stellung befindliche, automatisch betätigbare Fahrzeugtür (1) auf einfache Weise auch bei unterschiedlicher Neigung der Straße, auf dem das entsprechende Kraftfahrzeug steht, mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in ihre zweite Stellung verschwenkt wird, schlägt die Erfindung vor, nach Aktivierung des Antriebes (5) die Geschwindigkeit der jeweiligen Fahrzeugtür (1) innerhalb eines vorgegebenen Schwenkwinkelbereiches zu messen und mit einer vorgegebenen Sollwertkurve zu vergleichen. Sofern die gemessene Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür (1) von der vorgegebenen Sollwertkurve abweicht, wird die Geschwindigkeit der Fahrzeugtür (1) so lange verändert, bis sie den durch die Sollwertkurve vorgegebenen Geschwindigkeitswert erreicht hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Betätigen einer Fahrzeugtür, ins­ besondere einer Seitentür oder einer Heckklappe eines Kraftfahrzeuges, von einer ersten in eine zweite Stellung, nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Die Erfin­ dung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Als Fahrzeugtür im Sinne dieser Erfindung wird zusammenfassend jedes verschwenkbare Teil eines Fahrzeuges zum Verschließen einer Öffnung bezeichnet. Es kann sich bei der Fahrzeugtür daher sowohl um eine Seiten- oder Hecktür als auch um einen Kofferraum­ deckel, eine Motorhaube, eine Dachklappe oder dgl. handeln.
Es sind bereits Kraftfahrzeuge mit automatisch betätigbaren Heckklappen vorgeschlagen worden. Dabei wird beispielsweise vom Fahrer des Fahrzeuges durch eine entsprechende Betätigung eines in der Instrumententafel vorgesehenen Schalters oder eines Funkschalters die Heckklappe geschlossen oder geöffnet. Hierzu wirkt das von dem Schalter erzeugte Schaltsignal auf eine elektronische Steuereinrichtung, die ihrerseits elektrische Steuersig­ nale zur Aktivierung eines Elektromotors erzeugt, der dann seinerseits eine Welle antreibt, die über Übertragungselemente auf die Heckklappe wirkt und diese verschwenkt.
Als nachteilig hat es sich bei diesen bekannten Fahrzeugen erwiesen, daß die Fahrzeugtür, je nach Neigung des Untergrundes, auf dem das Fahrzeug steht, unterschiedlich schnell geschlossen wird, weil sich der in bezug auf die Drehachse der Heckklappe verschiebende Massenschwerpunkt der Fahrzeugtür und damit das durch die Schwerkraft auf die Fahr­ zeugtür wirkende Drehmoment stark verändern kann. Dadurch wird aber der Antrieb zum Betätigen der Fahrzeugtür unterschiedlich stark belastet, was zu einer Änderung der Schließgeschwindigkeit führt und häufig unerwünscht ist. Insbesondere bei Kraftfahrzeu­ gen, die an einem Hang stehen und deren jeweilige Heckklappe der Hangkuppe zugewandt ist, werden von dem Antrieb häufig nur relativ langsam geschlossen.
Bei Kraftfahrzeugen, bei denen der Elektromotor die Fahrzeugtür nur während eines ersten Schwenkbereiches verschwenkt und anschließend dann abgeschaltet oder ausgekuppelt wird, kann es bei ungünstiger Hanglage überdies vorkommen, daß die Fahrzeugtür ihre geschlossene Lage überhaupt nicht erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens anzugeben, mit dessen Hilfe die automatisch betätigbare Fahr­ zeugtür eines Kraftfahrzeuges auch bei unterschiedlicher Neigung der Straße, auf dem das entsprechende Kraftfahrzeug steht, mit gleichmäßiger Geschwindigkeit von einer ersten in eine zweite Stellung verschwenkbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 12 ge­ löst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Un­ teransprüche.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, nach Aktivierung des Antriebes die Geschwindigkeit, mit der die jeweilige Fahrzeugtür von ihrer ersten in ihre zweite Stellung verschwenkt wird, laufend oder in vorgegebenen zeitlichen Abständen zu messen und mit einer vorgegebenen winkelabhängigen Sollwertkurve zu vergleichen. Sofern die gemessene Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür von der Sollwertkurve abweicht, wird durch Regelung des Stromes die Drehzahl des Motors und damit die Geschwindigkeit der Fahrzeugtür auf den vorgegebenen Sollwert gebracht, so daß diese sich mit der vorgegebe­ nen Geschwindigkeit in ihre zweite Stellung bewegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist ferner den Vorteil auf, daß es auch sonstige Ein­ flüsse auf Elemente des Antriebes, wie Reibkräfte, Federkräfte Versorgungsspannungen, Temperaturänderungen, Verschleiß der einzelnen Elemente etc., kompensiert.
Zur Messung der Geschwindigkeit der Fahrzeugtür hat es sich insbesondere bei Verwen­ dung eines elektromechanischen Antriebes als vorteilhaft erwiesen, wenn die Drehzahl der zum Verschwenken durch den Motor angetriebenen Welle (z. B. Abtriebswelle des Motors, Welle eines Zwischengetriebes oder Abtriebswelle einer zwischen Motor bzw. Zwischen­ getriebe und Übertragungselementen angeordneten Kupplung) gemessen wird. Die Mes­ sung kann dabei etwa durch Verwendung eines Potentiometers, eines Magnet-Sensors (Hall-Sensors) oder eines optischen Sensors erfolgen, der eine Kodierung auf der Welle abtastet.
Die Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür wird also mit den vorstehend erwähnten Sensoren nicht direkt gemessen, sondern es wird der zeitliche Verlauf der Bewegung eines Antriebs­ elementes erfaßt. Aus diesen Werten bestimmt dann die Steuereinrichtung die Ist- Geschwindigkeit der Fahrzeugtür und vergleicht sie mit der für die jeweilige Winkelstel­ lung der Fahrzeugtür vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit, um gegebenenfalls den Motor­ strom entsprechend anzupassen.
Um insbesondere ein sicheres Schließen der Fahrzeugtür gegen den Druck der Türdichtun­ gen zu gewährleisten, hat es sich ferner als zweckmäßig erwiesen, wenn mit der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung die Fahrzeugtür bis in eine geschlossene Stellung bewegt wird. Nach Erreichen dieser Stellung wird dann der Antrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgeschaltet oder entkuppelt und eine im Türschloß oder im Bereich des Türschlosses angeordnete, an sich bekannte motorische Schließhilfe (vgl. z. B. die DE 199 10 031 A1) aktiviert. Diese verschiebt den Schließbolzen bzw. den Schließbügel und zieht dadurch die Fahrzeugtür gegen den Druck der Türdichtung in ihre geschlossene Endlage.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Ansicht einer Heckklappe im Bereich des Dachträgers eines entsprechenden Kraftfahrzeuges mit einem elektromechanischen Antrieb und einer Steuereinrichtung für diesen Antrieb;
Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht mit einem hydraulischen Antrieb und
Fig. 3 die Weiterbildung eines Teiles des in Fig. 2 dargestellten hydraulischen An­ triebes.
In Fig. 1 ist mit 1 die Heckklappe eines Kraftfahrzeuges bezeichnet, die über Scharnierbü­ gel 2 an dem Dachträger 3 des entsprechenden Fahrzeuges verschwenkbar angeordnet ist. Die Heckklappe 1 befindet sich in ihrer geöffneten Stellung.
In Fig. 1 ist ferner eine erfindungsgemäße Vorrichtung 4 dargestellt, die im wesentlichen aus einem Antrieb 5 und einer mit dem Antrieb 5 verbundenen Steuereinrichtung 6 besteht. Der Antrieb 5 umfaßt einen Elektromotor 7, welcher über eine Kupplung 8 die Spindel 9 (Welle) eines Spindelantriebes 10 antreibt, dessen Spindelmutter 11 über ein Übertra­ gungselement 12 auf den Scharnierbügel 2 wirkt.
An der Spindel 9 ist ein Permanentmagnet 13 befestigt, der mit einem Hall-Sensor 14 zu­ sammenwirkt, welcher über eine elektrische Leitung 15 mit der einen Mikroprozessor 16 enthaltenden Steuereinrichtung 6 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 6 ist außerdem über elektrische Leitungen 17-20 mit dem Elektromotor 7, einem Schalter 21 zur Einleitung des automatischen Schließens der Heckklappe 1, einem Schalter 22 zum Abschalten des Mo­ tors 7 des Antriebes 5, sobald die Heckklappe 1 eine erste Geschlossene Stellung erreicht hat, und einer motorischen Schließhilfe 23 verbunden.
Soll die Heckklappe 1 geschlossen werden, so wird durch Betätigung des Schalters 21 über die Steuereinrichtung 6 der Elektromotor 7 aktiviert. Dieser dreht über die Kupplung 8 die Spindel 9 des Spindelantriebes 10, dessen Spindelmutter 11 dann durch axiale Verschie­ bung über das Übertragungselement 12 und den Scharnierbügel 2 die Heckklappe 1 nach unten verschwenkt.
Dabei wird gleichzeitig mit Hilfe des Hall-Sensors 14 die entsprechenden magnetischen Impulse erfaßt. Die Sensorwerte werden über die Leitung 15 der Steuereinrichtung 6 zuge­ führt, dessen Mikroprozessor 16 dann einen Drehzahlwert bzw. die Ist-Schließgeschwin­ digkeit der Fahrzeugtür ermittelt, sobald die Fahrzeugtür 1 um einen Schwenkwinkel innerhalb eines vorgegebenen Schwenkwinkelbereiches 100 verschwenkt wurde.
Der jeweilige Drehzahlwert bzw. die daraus ermittelte Schließgeschwindigkeit wird mit einem entsprechenden winkelabhängigen Sollwert verglichen. Liegt der gemessene Dreh­ zahlwert unter bzw. über dem Sollwert, so erfolgt mit Hilfe der Steuereinrichtung 6 über die Leitung 17 eine Erhöhung bzw. Verringerung des Motorstromes, so daß dieser die Drehzahl der Spindel 9 und damit auch die Ist-Geschwindigkeit der Heckklappe 1 auf den vorgegebenen Sollwert erhöht bzw. erniedrigt.
Sobald die Heckklappe 1 ihre erste geschlossene Stellung erreicht hat, d. h., sobald eine in der Heckklappe 1 angeordnete und mit 24 angedeutete Schließfalle einen in der Fahrzeug­ karosserie verschiebbar gelagerten Schließbolzen 25 umfaßt hat, bewirkt der mit der Steu­ ereinrichtung 6 über die Leitung 19 verbundene Schalter 22 ein Abschalten des Elektro­ motors 7.
Gleichzeitig wird über die Steuereinrichtung 6 die motorische Schließhilfe 23 aktiviert, die dann in an sich bekannter Weise den Schließbolzen 25 zur Fahrzeuginnenseite hin ver­ schiebt und damit die Fahrzeugtür in ihre Endlage zieht.
Die Erfindung ist keineswegs auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel be­ schränkt. So kann als Antrieb beispielsweise auch ein hydraulischer Antrieb verwendet werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel gibt Fig. 2 wieder:
Dabei ist mit 1 wiederum die Heckklappe, mit 2 der Scharnierbügel, mit 3 der Dachträger des entsprechenden Fahrzeuges und mit 6 die elektronische Steuereinrichtung bezeichnet. Der Antrieb ist mit dem Bezugszeichen 26 versehen und umfaßt eine durch einen Elektro­ motor 27 angetriebene Pumpe 28 mit nachgeschalteter Ventileinrichtung (nicht dargestellt) und einen Schubmotor 29, dessen Kolbenstange 30 auf den Scharnierbügel 2 wirkt. Die Ansteuerung der nicht separat dargestellten Ventileinrichtung erfolgt beispielsweise mit Hilfe der Steuereinrichtung 6.
Der Verschwenkweg der Heckklappe 1 wird in diesem Fall durch ein Potentiometer 31 gemessen, welches die Drehbewegung des Scharnierbügels 2 erfaßt. Über die Leitung 15 werden die Sensormeßwerte zur Auswertung auf die Steuereinrichtung 6 übertragen und dort die Ist-Geschwindigkeit der Heckklappe 1 ermittelt. Der Regelungsablauf erfolgt dann entsprechend dem im Zusammenhang mit dem vorstehenden Ausführungsbeispiel be­ schriebenen Ablauf. Dabei kann anstatt des Ventiles der Pumpe 28 auch der Elektromotor 27 geregelt werden (die entsprechende Verbindung zwischen der Steuereinrichtung und dem Elektromotor ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt).
Anstatt den Verschwenkweg mit einem Potentiometer zu messen, kann auch ein optischer Wegaufnehmer verwendet werden, welcher eine Kodierung auf der Kolbenstange oder auf einem weiteren, mit der Kolbenstange verbundenen Übertragungselement abtastet.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die in Fig. 2 mit 28 bezeichnete Pumpe für den hydraulischen Antrieb durch einen Zylinder 32 mit (nicht dargestelltem) Kolben (Geberzylinder) ersetzt wird, welcher durch den Elektromotor 27 mit einem nach­ geschalteten Spindelantrieb 33 verschiebbar ist.
Bezugszeichenliste
1
Heckklappe, Fahrzeugtür
2
Scharnierbügel
3
Dachträger
4
Vorrichtung
S Antrieb
6
Steuereinrichtung
7
Elektromotor, Motor
8
Kupplung
9
Welle, Spindel
10
Spindelantrieb
11
Spindelmutter
12
Übertragungselement
13
Permanentmagnet
14
Sensor, Hall-Sensor
15
Leitung
16
Mikroprozessor
17-20
Leitungen
21
Schalter
22
Schalter
23
Schließhilfe
24
Schließfalle
25
Schließbolzen
26
Antrieb
27
Elektromotor
28
Pumpe
29
Schubmotor
30
Kolbenstange, Übertragungselement
31
Potentiometer, Sensor
32
Zylinder
33
Spindelantrieb
100
Schwenkwinkelbereich

Claims (21)

1. Verfahren zum automatischen Betätigen einer Fahrzeugtür (1), insbesondere einer Sei­ tentür oder einer Heckklappe eines Kraftfahrzeuges, von einer ersten in eine zweite Stellung mittels eines mit einer Steuereinrichtung (6) verbundenen Antriebes (5; 26), der über mindestens ein Übertragungselement (12; 30) auf die Fahrzeugtür (1) wirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß nach Aktivierung des Antriebes (5; 26) die Geschwindigkeit, mit der die Fahr­ zeugtür (1) von ihrer ersten in ihre zweite Stellung verschwenkt wird, laufend oder in vorgegebenen zeitlichen Abständen, innerhalb eines vorgegebenen Schwenkwinkel­ bereiches (100) der Fahrzeugtür (1), mit Hilfe mindestens eines Sensors (14; 31) ge­ messen wird,
daß die Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür (1) mit einer vorgegebenen winkelab­ hängigen Sollwertkurve verglichen wird, und
daß bei Abweichung der Ist-Geschwindigkeit von der Sollwertkurve durch Regelung des Antriebes (5; 26) mittels der Steuereinrichtung (6) die Geschwindigkeit der Fahr­ zeugtür (1) auf den vorgegebenen Sollwert gebracht wird, so daß diese sich mit der durch die Sollwertkurve vorgegebenen Geschwindigkeit in ihre zweite Stellung be­ wegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb (5) ein elek­ tromechanischer Antrieb verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb (26) ein hy­ draulischer Antrieb verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mes­ sung der Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür (1) die Drehzahl einer zum Verschwen­ ken der Fahrzeugtür durch den Antrieb (5) angetriebenen Welle (9) gemessen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mes­ sung der Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür (1) der Drehwinkel eines Scharnierbü­ gels (2) der Fahrzeugtür (1) gemessen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahl- oder Drehwinkelmessung der Welle oder des Scharnierbügels ein Potentiometer (31) ver­ wendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlmessung der Welle ein Hall-Sensor (14) verwendet wird, welcher die Änderungen des Magnetfeldes eines an der Welle (9) angeordneten Permanentmagnetes (13) mißt.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlmessung der Welle ein optischer Sensor verwendet wird, der eine Kodierung auf der Welle abtastet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mes­ sung der Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür (1) die Verschiebung eines zum Ver­ schwenken der Fahrzeugtür (1) verschiebbaren Übertragungselementes (30) gemessen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Ver­ schiebung des Übertragungselementes ein optischer Sensor verwendet wird, der eine Kodierung auf dem Übertragungselement abtastet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugtür (1) von dem Antrieb (5; 26) in eine erste geschlossene Stellung bewegt wird, bei welcher die Schloßelemente von Fahrzeugtür und Fahrzeugkarosserie inein­ andergreifen, daß dann der Antrieb (5; 26) abgeschaltet oder entkuppelt wird und daß anschließend die Fahrzeugtür (1) mittels einer motorischen Schließhilfe (23) in eine zweite geschlossene Stellung gezogen wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Sensor (14; 31) vorgesehen ist, welcher elektrische Signale er­ zeugt, die zur Geschwindigkeit der sich von ihrer ersten in ihre zweite Stellung be­ wegenden Fahrzeugtür (1) repräsentativ sind,
daß der Sensor (14; 31) mit einer Steuereinrichtung (6) verbunden ist, welche einen Mikroprozessor (16) enthält, der innerhalb eines vorgegebenen Schwenkwinkelbe­ reiches (100) aus den gemessenen Sensorsignalen jeweils die Geschwindigkeit der Fahrzeugtür (1) ermittelt und diese Ist-Geschwindigkeitswerte mit einer vorgegebe­ nen winkelabhängigen Sollwertkurve vergleicht und
daß die Steuereinrichtung (6) mit dem Antrieb (5; 26) in Wirkverbindung steht, der­ art, daß bei Abweichung der Ist-Geschwindigkeit von der Sollwertkurve der Antrieb (5; 26) so lange eine Veränderung der Geschwindigkeit der Fahrzeugtür (1) bewirkt, bis diese den durch die Sollwertkurve vorgegebenen Sollwert erreicht hat.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Antrieb (5) um einen elektromechanischer Antrieb handelt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechanische Antrieb (5) einen Elektromotor (7) umfaßt, welcher eine Welle (9) antreibt, die über Übertragungselemente (12) auf die Fahrzeugtür (1) wirkt, und daß die Steuereinrich­ tung (6) zur Regelung des Antriebes mit dem Elektromotor (7) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Antrieb (26) um einen hydraulischen Antrieb handelt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische An­ trieb (26) einen Elektromotor (27), eine Pumpe (28) und einen Schubmotor (29) umfaßt, dessen Kolbenstange (30) direkt oder über ein weiteres mit der Kolbenstange (30) verbundenes Übertragungselement auf die Fahrzeugtür (1) wirkt, und daß die Steuer­ einrichtung (6) zur Regelung des Antriebes (26) auf den Elektromotor (27) oder eine mit der Pumpe (28) verbundene Ventileinrichtung wirkt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sensor (14) um einen Sensor zur Drehzahlmessung der zum Schließen der Fahrzeugtür (1) durch den Motor (7) angetriebenen Welle (9) handelt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (9), des­ sen Drehzahl gemessen werden soll, ein Permanentmagnet (13) angeordnet ist und daß es sich bei dem Sensor um einen Hall-Sensor (14) handelt, der die Änderungen des Magnetfeldes des an der Welle (9) angeordneten Permanentmagnetes (13) mißt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sensor um einen optischen Sensor handelt, der eine Kodierung an einer Welle (9) oder an einem sich verschiebenden Übertragungselement (30) abtastet.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sensor um ein Potentiometer (31) handelt.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6) mit einer motorischen Schließhilfe (23) elektrisch verbunden ist, die durch die Steuereinrichtung (6) aktivierbar ist, sobald die Fahrzeugtür (1) ihre erste geschlossene Stellung erreicht hat.
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