DE102009006948A1

DE102009006948A1 - Vorrichtung und Verfahren zur elektromotorischen Betätigung einer Tür

Info

Publication number: DE102009006948A1
Application number: DE102009006948A
Authority: DE
Inventors: Uwe Reddmann
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-31
Also published as: DE102009006948B4

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur elektromotorischen Betätigung einer Tür, insbesondere Kraftfahrzeugtür (1). Diese verfügt in ihrem grundsätzlichen Aufbau über einen Elektromotor (19) und eine Antriebsvorrichtung (4 bis 10) mit angeschlossenem Verbindungselement (12) zur Beaufschlagung der Tür. Erfindungsgemäß verfügt die Antriebsvorrichtung (4 bis 10) über eine Reibvorrichtung (4, 5) zur Übertragung eines maximalen Antriebsmomentes. Durch eine Feder (6) der Antriebsvorrichtung (4 bis 10) wird die Schließkraft (F) nach Maßgabe des Stellweges (s) der Tür unterschiedlich stark ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektromotorischen Betätigung einer Tür, insbesondere einer Kraftfahrzeugtür, mit einem Elektromotor, und mit einer Antriebsvorrichtung mit angeschlossenem Verbindungselement zur Beaufschlagung der Tür über eine Reibvorrichtung.
Eine Vorrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus wird beispielsweise in der DE 198 44 265 C2 beschrieben. Die dort realisierte Antriebsvorrichtung ist als Sicherheitskupplung ausgebildet und verfügt über zusammenwirkende Kupplungselemente. Die Kupplungselemente kuppeln über einen Schließmechanismus mit vorgegebener Drehmomentbegrenzung. Dabei weist der Schließmechanismus für die Kupplungselemente eine Kupplungsfeder auf, welche die erforderliche Schließkraft zur Verfügung stellt. Auf diese Weise soll ein vollständiges und zuverlässiges Öffnen und Schließen der Heckklappe unter Verwirklichung eines Klemmschutzes ermöglicht werden.
Der genannte Stand der Technik hat sich bewährt und kann grundsätzlich auch allgemein bei einer Tür, insbesondere Kraftfahrzeugtür zum Einsatz kommen und ist nicht notwendigerweise auf eine Heckklappe beschränkt. Dabei sorgt der elektromotorische Antrieb dafür, dass an dieser Stelle bisher eingesetzte Seilzugvorrichtungen obsolet werden.
Bei der Kupplungsfeder handelt es sich in der Regel um mehrere Tellerfedern. Im Falle eines zu hohen Drehmomentes werden die Kupplungselemente auseinandergedrückt. Zu diesem Zweck verfügen die Kupplungselemente auf ihren einander zugewandten Seiten über ineinander greifende nockenartige Ausformungen und Anformungen. Der Stand der Technik greift folglich auf relativ komplex aufgebaute Kupplungselemente bzw. Kupplungsscheiben zurück. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Vorrichtung so weiter zu entwickeln, dass der konstruktive Aufwand und damit die Kosten verringert sind. Außerdem soll ein besonders geeignetes Verfahren zur elektromotorischen Betätigung einer Tür, insbesondere Kraftfahrzeugtür zur Verfügung gestellt werden.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur elektromotorischen Betätigung einer Tür, insbesondere Kraftfahrzeugtür, im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung über eine Reibvorrichtung zur Übertragung eines maximalen Drehmomentes verfügt.
In einer Weiterführung der erfinderischen Lösung ist die von einer Feder aufgebaute Schließkraft der Antriebsvorrichtung nach Maßgabe des Stellweges der Tür unterschiedlich stark ausgebildet. Anders ausgedrückt, wird die von der Feder aufgebaute Schließkraft der Antriebsvorrichtung über den Stellweg der Tür respektive Kraftfahrzeugtür gesehen variiert. Das geschieht in der Weise, dass die Vorspannung der Feder eine entsprechende Änderung erfährt. Tatsächlich wird die Vorspannung der Feder und damit die von ihr aufgebaute Schließkraft mittels des Verbindungselementes verändert. Tatsächlich arbeitet in dieser Ausführung der Elektromotor auf die durch die Feder vorgespannte Antriebsvorrichtung, an welche das Verbindungselement angeschlossen ist und hierdurch die von dem Verbindungselement beaufschlagte Tür zu den gewünschten Stellbewegungen veranlasst.
Zu diesem Zweck ist das Verbindungselement regelmäßig als Zahnstange ausgeführt, welche mit einem Ritzel kämmt, das seinerseits mit einer Abtriebswelle verbunden ist. An die Abtriebswelle ist ein Lamellenpaket angeschlossen, welches die antreibende Wirkung erzeugt und Drehbewegungen des Elektromotors über das Lamellenpaket die Abtriebswelle, das Ritzel und die Zahnstange schließlich auf die Tür respektive Kraftfahrzeugtür überträgt. Als Folge hiervon erfährt die Tür bzw. Kraftfahrzeugtür die gewünschte elektromotorische Betätigung oder Verstellung..
Im Detail verfügt die Antriebsvorrichtung über wenigstens eine stationäre Reiblamelle und eine mit der Tür mitbewegte Reiblamelle. Die bewegliche Reiblamelle wird mittels der Feder an die stationäre Reiblamelle angelegt, oder umgekehrt. Dabei sind in der Regel mehrere konzentrisch im Vergleich zu der bereits angesprochenen Abtriebswelle angeordnete stationäre Reiblamellen und bewegliche Reiblamellen vorgesehen, und zwar in abwechselnder Anordnung. Diese mehreren stationären Reiblamellen und beweglichen Reiblamellen bilden das bereits erwähnte Lamellenpaket.
Die Reiblamellen sind in Eingriff und in der Lage, Drehbewegungen des Motors bzw. Elektromotors über die Abtriebswelle, das Ritzel, das Verbindungselement bzw. die Zahnstange schließlich auf die Tür zu übertragen. Auf diese Weise erreicht die Erfindung, dass die Schließkraft der Antriebsvorrichtung über einen relativ großen Stellweg der Tür gesehen konstant bleibt. Da wie bei einem Reibantrieb üblich nur ein maximales Drehmoment übertragen werden kann ist eine Überlastung des Elektromotors bei Auftreten eines Hindernisses nicht möglich und im Sinne des Einklemmschutzes vorteilhaft.
Mit Hilfe eines Drehscharniers ist die üblicherweise als Kraftfahrzeug-Schwenktür ausgebildete Tür an eine Karosserie drehbeweglich und verschwenkbar angeschlagen. Darüber hinaus lassen sich Bewegungen des Elektromotors über seine aufgenommene Stromstärke oder einen e an dieser Stelle realisierten Drehwinkelsensor abfragen. Sobald an dieser Stelle ein Schlupf der Reiblamellen festgestellt wird, weil Drehbewegungen des Motors nicht (mehr) in entsprechende Schwenkbewegungen der Tür umgesetzt werden, sorgt beispielsweise eine Steuereinheit dafür, dass der Elektromotor – gegebenenfalls nach einer bestimmten Zeitspanne – abgeschaltet wird, um diesen und auch die Antriebsvorrichtung vor Beschädigungen zu schützen.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung in der Ausführung mit einer beim Öffnen der Tür vorgespannten Feder besteht darin, dass ein besonders wirksamer Klemmschutz zur Verfügung gestellt wird. Denn die Vorspannung der Feder und die entsprechend aufgebaute Schließkraft für die Antriebsvorrichtung nimmt beginnend in der Position ”geöffnet” der Tür bis zur Stellung ”geschlossen” über den Stellweg der Tür kontinuierlich ab. D. h., die Schließkraft für die Antriebsvorrichtung ist in der Position ”geöffnet” der Tür am größten und in deren Stellung ”geschlossen” am kleinsten bzw. sogar Null oder nahezu Null. Dadurch lässt sich die Tür respektive Kraftfahrzeugtür in der Nähe der Stellung ”geschlossen” praktisch kraftlos hin- und herbewegen, und zwar über einen (geringfügigen) Stellweg. Dadurch wird ein insbesondere nahe dieser Position mögliches Einklemmen praktisch verhindert. Denn der Elektromotor kann nur noch eine geringe Antriebskraft bzw. ein geringes Antriebsmoment – wenn überhaupt – übertragen, weil die auf das Lamellenpaket wirkende Schließkraft Null oder nahezu Null ist, so dass die Lamellen durchrutschen. Auf diese Weise werden nicht nur Hindernisse beim Öffnungsvorgang problemlos beherrscht, sondern auch ein wirksamer Einklemmschutz beim Schließvorgang zur Verfügung gestellt.
Dies lässt sich im Detail wie folgt realisieren. Zunächst einmal greift die Erfindung vorteilhaft auf lediglich eine Feder zurück, die meistens konzentrisch im Vergleich zu der Abtriebswelle angeordnet ist. Es ist folglich nicht erforderlich, mit mehreren Tellerpaketen zu arbeiten. Etwaige Verkantungen der Reiblamellen lassen sich auf diese Weise wirksam verhindern. Dies umso mehr, als die Reiblamellen wie die Feder konzentrisch im Vergleich zu der mit der Tür verbundenen Abtriebswelle angeordnet sind. Regelmäßig wird dabei die Feder zwischen einerseits dem Lamellenpaket bzw. den Reiblamellen und andererseits einer Gewindehülse eingespannt.
Diese Gewindehülse sorgt dafür, dass die Feder beaufschlagt wird und ihre (variierende) Vorspannung aufweist. Tatsächlich ist die Gewindehülse drehfest und axial verschiebbar in einem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse nimmt in der Regel die gesamte Antriebsvorrichtung in seinem Innern auf. Meistens verfügt die Gewindehülse über ein Innengewinde, welches mit einem Außengewinde auf der Abtriebswelle kämmt. Dabei wird die Abtriebswelle regelmäßig im Innern der Gewindehülse aufgenommen bzw. von der Gewindehülse umschlossen.
Die Gewindehülse ist im Sinne eines Linearstellelementes an die Abtriebswelle angeschlossen. Drehbewegungen der Abtriebswelle führen also dazu, dass die Gewindehülse durch das Zusammenspiel ihres Innengewindes mit dem Außengewinde der Abtriebswelle eine Linearbewegung vollführt. Diese Linearbewegung wird durch die drehfeste und axial verschiebbare Lagerung in dem Gehäuse unterstützt. Als Folge hiervon ändert sich die Vorspannung der Feder und folglich auch die auf die Antriebsvorrichtung wirkende Schließkraft.
Tatsächlich wird ein Verlauf der Schließkraft bzw. eines zugehörigen Schließmomentes über den Stellweg der Tür bzw. Kraftfahrzeugtür beobachtet, welches durch wenigstens zwei verschiedene Steigungen gekennzeichnet ist. So nimmt die Schließkraft zunächst mit geringer Steigung entlang des Stellweges der Tür von der Position ”geöffnet” bis zur Position ”geschlossen” ab. Nach einem Schaltpunkt oder allgemein einem exponierten Punkt oder einer exponierten Stelle entlang dieses Stellweges wird dann die Steigung deutlich größer, so dass die Schließkraft auf Werte von Null oder nahezu Null in der Nähe der Position ”geschlossen” der Tür gefallen ist. Dadurch lässt sich die Tür insbesondere nahe oder in ihrer Stellung ”geschlossen” praktisch rein manuell bewegen, so dass ein Einklemmen de facto nicht möglich ist. Im Übrigen begünstigt diese Vorgehensweise den Eingriff einer optionalen Zuziehhilfe, welche die zuvor quasi kraftlos gestellte Tür ergreift und in ihre geschlossene Position überführt. Ähnliches mag für eine Ausstellvorrichtung gelten, die die Tür problemlos von ihrer geschlossenen Position aus gesehen ausstellt, wobei keine Kräfte der Antriebsvorrichtung insgesamt überwunden werden müssen.
Die beobachteten wenigstens zwei unterschiedlichen Steigungen diesseits und jenseits des Schaltpunktes weisen einen jeweils linearen Verlauf auf. Das lässt sich darauf zurückführen, dass mit zunehmender oder abnehmender Vorspannung die von der Feder auf die Antriebsvorrichtung bzw. das Lamellenpaket einwirkende Kraft ebenfalls linear steigt oder sinkt. Gleiches gilt für die Reibkraft zwischen den Lamellen, so dass sich der insgesamt lineare Zusammenhang zwischen dem Stellweg der Tür und der Schließkraft für die Antriebsvorrichtung erklärt.
Dabei sorgt in jedem Fall das Verbindungselement dafür, dass nicht nur mit seiner Hilfe die Tür beaufschlagt wird und den gewünschten Antrieb erfährt, sondern zugleich die Schließkraft für die Antriebsvorrichtung bzw. das Lamellenpaket variiert wird. Denn mit der Bewegung des Verbindungselementes geht – wie beschrieben – eine Änderung der Vorspannung der Feder und damit eine Variation der Schließkraft der Antriebsvorrichtung einher.
Um nun die zuvor beschriebenen unterschiedlichen Steigungen zu realisieren, ist zusätzlich zu der Gewindehülse ein Schaltrad zwischen der Gewindehülse und der Feder zwischengeschaltet. Dieses Schaltrad verfügt über ein Innengewinde, welches mit einem Außengewinde der bereits angesprochenen Gewindehülse kämmt, oder umgekehrt. Die Steigung dieser Gewindepaarung ist deutlich größer bemessen als diejenige der Gewindepaarung des Außengewindes an der Abtriebswelle, welches mit dem Innengewinde der Gewindehülse wechselwirkt.
Normalerweise wird das Schaltrad zusammen mit der Gewindehülse synchron mitbewegt, wenn die Abtriebswelle eine Drehung erfährt. Dies lässt sich auf die selbsthemmende Auslegung der Gewindepaarung zwischen dem Innengewinde des Schaltrades und dem Außengewinde der Gewindehülse zurückführen. Erfährt jedoch das Schaltrad eine Beaufschlagung, so lässt sich die Vorspannung der Feder drastisch variieren. Denn das Schaltrad ist bekanntermaßen zwischen der Gewindehülse und der Feder zwischengeschaltet. Auf diese Weise wird die von der Feder auf die Antriebsvorrichtung ausgeübte Schließkraft deutlich variiert.
Um eine Beaufschlagung des Schaltrades zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, dass das Verbindungselement das betreffende Schaltrad zumindest teilweise während der Türbewegung in dem Sinne beaufschlagt, dass die von der Feder aufgebaute Schließkraft im Vergleich zu von Bewegungen der Gewindehülse herrührenden Änderungen deutlich variiert wird. Sobald also das Schaltrad ins Spiel kommt, nimmt die Schließkraft entlang des Stellweges der Tür von der Position ”geöffnet” bis zur Stellung ”geschlossen” deutlich stärker ab, als wenn nur die Gewindehülse den Drehbewegungen der Abtriebswelle folgt.
Auf diese Weise erreicht die Erfindung, dass die Schließkraft der Antriebsvorrichtung über einen relativ großen Stellweg der Tür gesehen größtenteils konstant bleibt und nur geringfügig sinkt und erst bei Annäherung an die Position ”geschlossen” eine drastische Verringerung erfährt. Dadurch trägt die Erfindung dem Umstand Rechnung, dass im Bereich der Stellung ”geschlossen” der Tür ein Einklemmen überhaupt auftreten kann und insofern ein wirksamer Einklemmschutz benötigt wird. Dieser wird gleichsam automatisch zur Verfügung gestellt, weil die Schließkraft für die Antriebsvorrichtung bzw. das Lamellenpaket in der Stellung ”geschlossen” der Tür praktisch auf Null oder nahezu Null reduziert wird.
Zugleich ist über den gesamten Stellweg der Tür eine nur geringe Antriebsleistung des Elektromotors erforderlich, weil die Tür keine zusätzliche Bremsvorrichtung oder etwaige Feststeller erfordert. Die Antriebsvorrichtung ist in der Stellung ”geschlossen” oder nahe dieser Position der Tür ohnehin geöffnet oder nahezu geöffnet, wobei in diesem Bereich – wenn überhaupt – ein Einklemmen befürchtet werden muss. Dadurch kann zusammenfassend mit einem relativ gering dimensionierten Elektromotor gearbeitet werden, der zugleich kostengünstig und robust aufgebaut ist. Das reduziert den konstruktiven Aufwand und erhöht die Funktionssicherheit.
Sollte der regelmäßig selbsthemmend ausgeführte Elektromotor nicht zum Einsatz kommen oder nicht bestromt werden, so besteht ergänzend noch die Möglichkeit, dass die Antriebsvorrichtung die Funktion einer Reibbremsvorrichtung übernimmt. In diesem Fall fungiert die Antriebsvorrichtung mit angeschlossenem Verbindungselement zur Beaufschlagung der Tür alternativ oder zusätzlich als Reibbremsvorrichtung, welche beispielsweise manuelle, jedenfalls nichtmotorische Türbewegungen dämpft. Das drückt der Verwendungsanspruch 16 aus. Dabei ist die von der Feder aufgebaute Schließkraft der Antriebsvorrichtung in diesem Fall als Schließkraft für die synonyme Reibbremsvorrichtung ausgestaltet. Entsprechend den vorangestellten Erläuterungen ist diese Bremskraft bzw. Schließkraft nach Maßgabe des Stellweges der Tür unterschiedlich stark ausgebildet.
Im Ergebnis wird eine Vorrichtung zur elektromotorischen Betätigung einer Tür, insbesondere Kraftfahrzeugtür, letztlich als ein Türantrieb respektive Kraftfahrzeugtürantrieb zur Verfügung gestellt. Dieser zeichnet sich in seiner bevorzugten Ausführungsform durch eine spezielle und mit Hilfe einer Feder vorgespannte Antriebsvorrichtung aus. Tatsächlich wird nämlich die Schließkraft dieser Antriebsvorrichtung über den Stellweg der Tür gesehen variiert. Hierfür sorgt die Tür selbst, indem entsprechende Türbewegungen in eine Änderung der Vorspannung der Feder und folglich der Schließkraft der Antriebsvorrichtung umgesetzt werden.
Auf diese Weise lässt sich die Schließkraft der Antriebsvorrichtung in der Nähe der Position ”geschlossen” der Tür auf Null oder nahezu Null reduzieren, so dass die Tür in diesem Bereich nur rein manuell bewegt wird und auch bewegt werden kann. Ein Einklemmen findet praktisch nicht statt bzw. kann problemlos beherrscht werden. Dadurch wird ein wirksamer Einklemmschutz zur Verfügung gestellt, und zwar bei konstruktiv einfachem und preisgünstigem Aufbau.
Hierzu trägt ergänzend der Umstand bei, dass die Antriebsvorrichtung beispielsweise bei nicht beaufschlagtem Motor, bei entferntem Motor oder auch bei abgekoppeltem Motor gleichzeitig die Funktion einer Reibbremsvorrichtung übernehmen kann. In diesem Fall wird mit Hilfe der Feder nicht die Schließkraft der Antriebsvorrichtung verändert, sondern vielmehr die auf die dann realisierte Reibbremsvorrichtung ausgeübte Bremskraft. Die zuvor als Antriebslamellen fungierenden Reiblamellen bzw. das Lamellenpaket übernimmt dann anstelle einer antreibenden Funktion eine bremsende Funktion. Hierdurch lässt sich der konstruktive Aufwand nochmals deutlich reduzieren, weil mit praktisch ein und derselben Vorrichtung einerseits ein Antrieb der Tür und andererseits eine stufenlose Bremsvorrichtung zur Verfügung gestellt wird. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
1 eine Antriebsvorrichtung für eine Kraftfahrzeugtür in perspektivischer Ansicht,
2 und 3 andere Ansichten des Gegenstandes nach 1,
4 einen Schnitt durch die Antriebsvorrichtung nach den 1 bis 3 und
5A und 5B verschiedene Kennlinien des mit der dargestellten Antriebsvorrichtung erzeugten Reibmomentes bzw. Brems momentes in Abhängigkeit vom Stellweg der Kraftfahrzeugtür.
In den Figuren ist eine Tür in der Ausgestaltung als Kraftfahrzeugtür 1 dargestellt. Die Kraftfahrzeugtür 1 ist lediglich in der 3 angedeutet und als Kraftfahrzeug-Schwenktür 1 ausgebildet. Zu diesem Zweck ist die Kraftfahrzeugtür bzw. Kraftfahrzeug-Schwenktür 1 an eine Kraftfahrzeugkarosserie 2 bzw. eine A-Säule der Kraftfahrzeugkarosserie 2 im Beispielfall drehgelenkig angeschlossen, und zwar über ein Drehscharnier 3. Folgerichtig kann die Tür respektive Kraftfahrzeugtür 1 gegenüber der Karosserie 2 Schwenkbewegungen bzw. Drehbewegungen um das Drehscharnier 3 vollführen, die durch einen Pfeil in der 3 angedeutet sind und zu einem Stellweg s der Kraftfahrzeugtür 1 korrespondieren, wie er in den Diagrammen nach den 5A und 5B auf der X-Achse abgetragen ist.
Die Tür bzw. Kraftfahrzeugtür oder Kraftfahrzeug-Schwenktür 1 lässt sich zwischen einer Position ”geöffnet” und ”geschlossen” hin- und herbewegen. Dabei mag beispielsweise ein Anschlag dafür sorgen, dass der zugehörige Stellweg s begrenzt ist, wie dies im einleitend bereits genannten Stand der Technik nach der DE 10 2005 060 709 A1 im Detail beschrieben wird. Die Position des Stellweges s = 0 mm korrespondiert zur Stellung ”geöffnet” der Kraftfahrzeugtür 1, während im Beispielfall der 5A und 5B der absolvierte Stellweg von s = 85 mm die Position ”geschlossen” der Kraftfahrzeugtür 1 kennzeichnet. Die vorgenannten Werte sind selbstverständlich nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen.
Man erkennt, dass zu dem Stellweg s ein bestimmtes Reibmoment bzw. Schließmoment M bzw. eine Reibkraft respektive Schließkraft F einer von einem Elektromotor E beaufschlagten Antriebsvorrichtung 4 bis 10 gehören, wie sie auf der Y-Achse der 5A und 5B gegenüber dem Stellweg s auf der X-Achse abgetragen sind. Um nun das gezeigte Reibmoment M bzw. die zuge hörige Reibkraft F darstellen zu können, ist die Antriebsvorrichtung 4 bis 10 mit einer hinsichtlich ihrer Vorspannung veränderbare Feder 6 ausgerüstet. Die Antriebsvorrichtung 4 bis 10 überträgt und dämpft Bewegungen der Kraftfahrzeugtür 1 entsprechend den in den 5A und 5B dargestellten Kennlinien.
Zu diesem Zweck handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 4 bis 10 um eine solche, die durch die Feder 6 als Bestandteil der Antriebsvorrichtung 4 bis 10 vorgespannt wird. Nach dem Ausführungsbeispiel ist die Feder 6 in die Antriebsvorrichtung 4 bis 10 integriert, was selbstverständlich nicht zwingend ist. Die gesamte Antriebsvorrichtung 4 bis 10 wird in einem Gehäuse 11 aufgenommen, so dass ein kompaktes Bauteil zur Verfügung steht. Zur Ableitung der Kraft der Antriebsvorrichtung 4 bis 10 dient ein Verbindungselement 12, welches die Kraftfahrzeugtür 1 mit der Karosserie bzw. Kraftfahrzeugkarosserie 2 verbindet. Das Verbindungselement 12 ist mit der Antriebsvorrichtung 4 bis 10 verbunden, so dass auf diese Weise die Antriebsvorrichtung 4 bis 10 eine variierende Schließkraft F erfährt. Für den Antrieb der Kraftfahrzeugtür 1 sorgt der Elektromotor E.
Das Verbindungselement 12 ist im Bereich eines nachfolgend noch zu erörternden Drehhebels 19 beabstandet von dem einen oder den mehreren Drehscharnieren 3 an die Karosserie bzw. Kraftfahrzeugkarosserie 2 angeschlossen. Die Antriebsvorrichtung 4 bis 10 befindet sich im Innern der Kraftfahrzeugtür oder kann an dieser angebracht sein. Drehbewegungen des Elektromotors E werden nun unter Zwischenschaltung der Antriebsvorrichtung 4 bis 10 auf die Kraftfahrzeugtür 1 übertragen.
Tatsächlich kämmt das Verbindungselement bzw. die Zahnstange 12 mit einem Ritzel 13, welches seinerseits drehfest mit einer Abtriebswelle 10 als Bestandteil der Antriebsvorrichtung 4 bis 10 verbunden ist. Mit Hilfe des Elektromotors E wird bei geschlossener Antriebsvorrichtung 4 bis 10 das Ritzel 13 in Rotationen versetzt. Als Folge hiervon bewegt sich die gesamte Antriebsvorrichtung 4 bis 10 entlang des Verbindungselementes 12 bzw. der Zahnstange 12 und überstreicht die Kraftfahrzeugtür 1 den in 3 dargestellten Stellweg s. Dabei arbeitet der Elektromotor E üblicherweise in dem Sinne, dass die Kraftfahrzeugtür 1 beginnend in ihrer Position ”geschlossen” (s = 85 mm) bis in ihre Stellung ”offen” (s = 0 mm) überführt wird.
Man erkennt bei einer vergleichenden Betrachtung der 5A und 5B, dass das Reibmoment bzw. Schließmoment M an der Antriebsvorrichtung 4 bis 10 in oder nahe der Position ”geschlossen” sehr klein oder praktisch gleich Null ist. Dadurch gewährleistet die beschriebene Vorrichtung, dass die Kraftfahrzeugtür bzw. Kraftfahrzeug-Schwenktür 1 in der Position geschlossen beispielsweise manuell bewegt werden kann bzw. in dieser Position eine Schließvorrichtung oder Schließhilfe eingreifen kann, ohne dass große hemmende oder bremsende Kräfte überwunden werden müssen. Ansonsten sorgt der Elektromotor E üblicherweise dafür, dass die Kraftfahrzeugtür bzw. Kraftfahrzeug-Schwenktür 1 meistens von ihrer Stellung ”offen” bis zur Position ”geschlossen” oder in ihre Nähe überführt wird. Selbstverständlich ist auch eine andere umgekehrte Vorgehensweise denkbar. – Das Reibmoment bzw. Schließmoment M korrespondiert allgemein zu einer Reibkraft F bzw. einer Schließkraft F, die erforderlich ist, damit die Antriebsvorrichtung 4 bis 10 die beschriebenen Bewegungen des Elektromotors E als Schwenkbewegungen auf die Kraftfahrzeugtür 1 überträgt und auch übertragen kann.
Die Antriebsvorrichtung 4 bis 10 setzt sich im Detail u. a. aus der bereits angesprochenen Abtriebswelle 10 sowie der im Vergleich zu der Abtriebswelle 10 konzentrisch angeordneten Feder 6 zusammen. Des Weiteren ist die Antriebsvorrichtung 4 bis 10 mit mehreren im Vergleich zum Gehäuse 11 stationären Reiblamellen 4 ausgerüstet, die radial fest im Gehäuse 11 der Antriebsvorrichtung 4 bis 10 bzw. einer an dieser Stelle realisierten Antriebstrommel angeordnet sind. Diese stationären Reiblamellen 4 Wechselwirken mit bewegbaren Reiblamellen 5. Tatsächlich sind die bewegbaren Reiblamellen 5 radial fest mit der Abtriebswelle 10 verbunden und rotieren folglich mit der Abtriebswelle 10. Im Ausführungsbeispiel sind jeweils mehrere konzentrisch im Vergleich zu der mit der Kraftfahrzeugtür 1 verbundenen Abtriebswelle 10 angeordnete stationäre Reiblamellen 4 und bewegliche Reiblamellen 5 realisiert, und zwar in sich abwechselnder Anordnung. Das erkennt man insbesondere in der Schnittdarstellung nach 4. Die Reiblamellen 4, 5 bilden insgesamt ein Lamellenpaket bzw. Reiblamellenpaket 4, 5. Die mit der Antriebstrommel verbundenen stationären Reiblamellen 4 werden durch den Elektromotor E zu Drehungen veranlasst. Dieser kämmt hierzu außenseitig mit dem Gehäuse 11.
Die Feder 6, bei welcher es sich um eine Schraubenfeder mit wendelartigen Schraubengängen handelt, beaufschlagt nun entweder die stationären Reiblamellen 4 oder die beweglichen Reiblamellen 5. Jedenfalls sorgt die Feder 6 dafür, dass in Abhängigkeit von ihrer Vorspannung die miteinander wechselwirkenden Reiblamellen 4, 5 mehr oder minder stark aneinander angelegt werden und mit zunehmender Vorspannung der Feder 6 eine steigende Reibkraft F und damit auch ein wachsendes Reibmoment M erzeugen. Die Antriebsvorrichtung 4 bis 10 wird nun beim Übergang von der Position ”offen” zur Stellung ”geschlossen” der Kraftfahrzeugtür 1 zunehmend geöffnet und überträgt die Bewegungen des Elektromotors E auf die Abtriebswelle 10, das Ritzel 13, das Verbindungselement 12 und schließlich auf die Kraftfahrzeugtür 1.
Die Feder 6 stützt sich einerseits an dem aus den Reiblamellen 4, 5 gebildeten Lamellenpaket 4, 5 und andererseits an einer Druckhülse 9 im Beispielfall ab. Diese ebenfalls konzentrisch zur Abtriebswelle 10 angeordnete Druckhülse 9 wird in axialer Richtung im Vergleich zur Abtriebswelle 10 hin- und herbewegt, wie ein Doppelpfeil in 4 andeutet. Auf diese Weise lässt sich die Vorspannung der Feder 6 ändern und damit die Reibkraft F und folglich das Reibmoment M variieren.
Das geschieht im Detail wie folgt. Die Druckhülse 9 wird nach dem Ausführungsbeispiel der 4 über ein Schaltrad 8 in Verbindung mit einer Gewindehülse 7 beaufschlagt. Tatsächlich ist die Gewindehülse 7 drehfest in dem Gehäuse 11 angeordnet und lässt sich – wie die Druckhülse 9 – axial verschieben. Das Schaltrad 8 ist zwischen der Gewindehülse 7 und der Feder 6 bzw. Druckhülse 9 zwischengeschaltet. Drehbewegungen der Abtriebswelle 10 werden nun über ein an der Abtriebswelle 10 vorgesehenes Außengewinde 14 auf die Gewindehülse 7 übertragen, die mit einem korrespondierenden Innengewinde 15 ausgerüstet ist und die Abtriebswelle 10 in ihrem Innern aufnimmt. Da die Gewindehülse 7 drehfest und axial verschiebbar in dem Gehäuse 11 angeordnet ist, führen diese Drehbewegungen der Abtriebswelle 10 dazu, dass die Gewindehülse 7 im Sinne eines Linearstellelementes mit Hilfe der Abtriebswelle 10 in axialer Richtung eine Verstellung erfährt. Das geschieht mit relativ kleinerer Übersetzung, weil das Außengewinde 14 und das zugehörige Innengewinde 15 eine geringe Steigung aufweisen.
Dabei ist insgesamt die Auslegung so getroffen, dass die Gewindehülse 7 beim Öffnen der Tür bzw. Kraftfahrzeugtür 1 beginnend in deren Stellung ”geschlossen” zunehmend in Richtung auf die Feder 6 verstellt wird und über das Schaltrad 8 und die Druckhülse 9 die Feder 6 mit einer wachsenden Vorspannung beaufschlagt. Bei diesem Vorgang bewegen sich die Gewindehülse 7 und das Schaltrad 8 synchron. Hierzu korrespondiert ein von der Position ”geschlossen” (s = 85 mm in den 5A und 5B) anwachsendes Reibmoment M bzw. eine entsprechend ansteigende Reibkraft bzw. Schließkraft F in Richtung auf die Stellung ”offen” der Kraftfahrzeugtür 1 (s = 0 mm). – Umgekehrt wird die Gewindehülse 7 und mit ihr das Schaltrad 8 sowie die Druckhülse 9 von der Feder 6 unter gleichzeitiger Verringerung ihrer Vorspannung wegbewegt, wenn die Tür von der Stellung ”geöffnet” in die Position ”geschlossen” überführt wird.
Anhand der Reibmomentkennlinie nach den 5A und 5B erkennt man, dass das von der vorgespannten Feder 6 in Verbindung mit dem Lamellenpaket 4, 5 auf die Antriebsachse 10 und folglich die über das Ritzel 13 und die Zahnstange 12 angeschlossene Kraftfahrzeugtür 1 ausgeübte Reibmoment M nicht streng linear über den Stellweg s verläuft. Einen solchen linearen Verlauf würde man allgemein erwarten, weil mit zunehmender Vorspannung der Feder 6 auch die auf das Lamellenpaket 4, 5 ausgeübte Federkraft linear ansteigt, was dort zu ebenfalls linear steigenden Reibkräften führt. Daraus resultiert normalerweise ein Verlauf des Reibmomentes M bzw. der Reibkraft F über den Stellweg s entlang einer Steigung. Tatsächlich werden jedoch wenigstens zwei verschiedene Steigungen t₁ und t₂ des Reibmomentes M bzw. der Reibkraft F über den Stellweg s beobachtet. Der Wechsel von der Steigung t₁ zur Steigung t₂ des Reibmomentes M bzw. der Reibkraft F über den Stellweg s geschieht an einer exponierten Stelle des Stellweges s, die nach dem Ausführungsbeispiel zu einem Schaltpunkt S korrespondiert.
Der Schaltpunkt S und folglich der Wechsel der Steigungen t₁ zu t₂ wird im Rahmen der Erfindung wie folgt realisiert. Man erkennt, dass das Schaltrad 8 mit der Gewindehülse 7 über ein Gewinde 16, 17 verbunden ist. Dabei korrespondiert das Gewinde 16 zu einem Innengewinde 16 des Schaltrades 8, wohingegen das Gewinde 17 ein Außengewinde 17 auf der Gewindehülse 7 markiert. Das Außengewinde 17 findet sich auf einem Schaft 18 der Gewindehülse 7, welcher das Schaltrad 8 trägt. Im Vergleich zum Gewinde 14, 15 verfügt das Gewinde 16, 17 zwischen dem Schaltrad 8 und der Gewindehülse 7 über eine deutlich größere Steigung.
Als Folge hiervon sorgt eine Betätigung des Schaltrades 8 dafür, dass die am Schaltrad 8 anliegende Druckhülse 9 eine ausgeprägte Verschiebung in axialer Richtung A mit relativ großer Übersetzung erfährt. Das heißt, Drehungen des Schaltrades 8 führen dazu, dass die Vorspannung der Feder 6 nachhaltig und über den Stellweg s der Kraftfahrzeugtür 1 gesehen stark geändert wird, weshalb sich die hierdurch erreichte geänderte Steigung t₂ erklärt. Demgegenüber korrespondiert die Steigung t₁ zur Vorspannung, welche durch das Wechsel spiel der Gewinde 14, 15 zwischen der Abtriebswelle 10 und der Gewindehülse 7 verursacht wird. – Ohne Beaufschlagung bewegt sich das Schaltrad 8 zusammen mit der Gewindehülse 7, weil die Gewindepaarung 16, 17 mit einer entsprechenden Selbsthemmung ausgerüstet ist.
Der Schaltpunkt S und folglich die Variation der Vorspannung der Feder 6 mit Hilfe des Schaltrades 8 wird erreicht bzw. erfindungsgemäß realisiert, indem das Verbindungselement bzw. die Zahnstange 12 einen Drehhebel 19 betätigt, welcher an dem Schaltrad 8 angreift. Das geschieht erst dann, wenn sich die Kraftfahrzeugtür 1 in der Nähe der Position ”geschlossen” (s = 85 mm) befindet. Auf diese Weise wird erreicht, dass das von der Antriebsvorrichtung 4 bis 10 erzeugte Reibmoment M bzw. die Reibkraft F nahe der geschlossenen Position der Kraftfahrzeugtür 1 auf Null oder nahezu Null fällt. Dadurch wird das Öffnen und Schließen der Kraftfahrzeugtür 1 in dieser Stellung deutlich erleichtert. Ebenso kann eine eventuell realisierte Zuziehhilfe mit im Vergleich zum Stand der Technik deutlich geringerer Kraft arbeiten und folglich mit einem kleiner dimensionierten Motor ausgerüstet werden. Das reduziert die Kosten und steigert die Funktionssicherheit.
Insgesamt wird insbesondere anhand der 5A und 5B deutlich, dass die erfindungsgemäß ausgelegte Antriebsvorrichtung 4 bis 10 stufenlos arbeitet und zugleich eine variable Schließkraft F auf die Antriebsvorrichtung 4 bis 10 ausübt. Auf diese Weise wird die Bedienung erleichtert, und zwar sowohl die manuelle als auch die motorische.
Die erfinderische Lösung ist nicht auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel beschränkt, die Antriebsvorrichtung (4 bis 10) ist beispielsweise auch ohne die Feder (6) vorteilhaft mit einem maximalen Antriebsmoment einsetzbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19844265 C2 [0002]
- DE 102005060709 A1 [0034]

Claims

Vorrichtung zur elektromotorischen Betätigung einer Tür, insbesondere Kraftfahrzeugtür (1), mit einem Elektromotor (19), und mit einer Antriebsvorrichtung (4 bis 10) mit angeschlossenem Verbindungselement (12) zur Beaufschlagung der Tür, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (4 bis 10) über eine Reibvorrichtung (4, 5) zur Übertragung eines maximalen Antriebsmomentes verfügt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (4 bis 10) wenigstens eine stationäre Reiblamelle (4) und eine mit der Tür mitbewegte Reiblamelle (5) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere konzentrisch im Vergleich zu einer mit der Tür verbundenen Abtriebswelle (10) angeordnete stationäre Reiblamellen (4) und bewegliche Reiblamellen (5) in abwechselnder Anordnung realisiert sind und ein Lamellenpaket (4, 5) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibvorrichtung (4, 5) von einer Feder (6) beaufschlagt wird, wodurch das Antriebsmoment der Antriebsvorrichtung (4 bis 10) nach Maßgabe des Stellweges (s) der Tür unterschiedlich stark ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Feder (6) und damit die von ihr aufgebaute Schließkraft (F) mittels des Verbindungselementes (12) verändert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (6) konzentrisch im Vergleich der Abtriebswelle (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (6) mittels einer Gewindehülse (7) beaufschlagt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse (7) drehfest und axial verschiebbar in einem Gehäuse (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse (7) im Sinne eines Linearstellelementes an die Abtriebswelle (10) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltrad (8) zwischen der Gewindehülse (7) und der Feder (6) zwischengeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12) das Schaltrad (8) zumindest teilweise während der Türbewegungen in dem Sinne beaufschlagt, dass die von der Feder (6) aufgebaute Schließkraft (F) im Vergleich zu von Bewegungen der Gewindehülse (7) herrührenden Änderungen deutlich variiert wird.
Tür, insbesondere Kraftfahrzeugtür, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Verfahren zur elektromotorischen Betätigung einer Tür, insbesondere Kraftfahrzeugtür (1), wonach mit Hilfe eines Elektromotors (19) und einer Antriebsvorrichtung (4 bis 10) mit angeschlossenem Verbindungselement (12) eine Tür beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Tür über eine Reibvorrichtung (4, 5) mit einem maximalen Moment angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Zusammenwirken der Reibvorrichtung (4, 5) mit einer Feder (6) der Antriebsvorrichtung (4, 10) je nach dem von der Tür überstrichenen Stellweg (s) zwischen einer ”geöffneten” und einer ”geschlossenen” Position ein variables Antriebsmoment für die Antriebsvorrichtung (4 bis 10) aufgebaut wird und die Schließkraft (F) beginnend in der Position ”geöffnet” der Tür bis zur Stellung ”geschlossen” über den Stellweg (s) der Tür kontinuierlich abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkraft (F) mit zunächst geringer und nach einem Schaltpunkt (S) dann größerer Steigung entlang des Stellweges (s) der Tür von der Position ”geöffnet” bis zur Position ”geschlossen” abnimmt.
Verwendung einer mit einem Elektromotor (19) beaufschlagten Antriebsvorrichtung (4 bis 10) mit angeschlossenem Verbindungselement (12) zur Beaufschlagung einer Tür, insbesondere Kraftfahrzeugtür (1), als Reibbremsvorrichtung (4 bis 10), welche nichtmotorische Bewegungen der Tür dämpft, wobei die von einer Feder (6) aufgebaute Schließkraft bzw. Bremskraft (F) der Antriebsvorrichtung bzw. Reibbremsvorrichtung (4 bis 10) nach Maßgabe des Stellweges (s) der Tür unterschiedlich stark ausgebildet ist.