DE102016015409A1

DE102016015409A1 - Kraftfahrzeugtür mit Feststelleinrichtung

Info

Publication number: DE102016015409A1
Application number: DE102016015409.8A
Authority: DE
Inventors: Jörg Linnenbrink; Stefan Adamik; Andreas Ziganki; Uwe Reddmann; Johannes Ehrlich; Holger Böse
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-06-28
Also published as: EP3559384A1; KR20190099482A; JP2020504792A; WO2018113847A1; CN110199074A; US20210131155A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugtür mit einer Feststelleinrichtung (1), gekennzeichnet durch eine magnetorheologischen Flüssigkeit für ein Halten der Kraftfahrzeugtür, wobei in der Feststelleinrichtung eine Spule (10) für ein Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit vorhanden ist, die benachbart zu einem flüssigkeitsdichten Innenraum angeordnet ist, wobei der Innenraum ein oder mehrere Komponenten (2, 3, 4) umfasst, die relativ zu anderen ein oder mehreren Komponenten (18, 23, 24) des Innenraums bewegt werden können, wobei eine Relativbewegung zwischen diesen Komponenten (2, 3, 4; 18, 23, 24) durch Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit zumindest gebremst wird und durch das Bremsen der Relativbewegung ein Halten der Kraftfahrzeugtür bewirkt wird. Die Spule ist Teil eines so gewählten schaltbaren Hartmagneten, dass dadurch eine sedimentationsstabile magnetorheologische erhalten wird.Durch den Gegenstand der Erfindung kann eine Kraftfahrzeugtür zuverlässig in frei wählbarer Stellung gehalten werden.Die Erfindung betrifft außerdem eine Feststelleinrichtung für eine Kraftfahrzeugtür.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugtür mit einer Feststelleinrichtung, die eine magnetorheologischen Flüssigkeit für ein Halten der Kraftfahrzeugtür umfasst. Die Erfindung betrifft ferner eine solche Feststelleinrichtung für ein Halten der Tür bzw. Klappe eines Kraftfahrzeugs in einer geöffneten Stellung.
Eine magnetorheologische Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, die sich beim Anlegen eines hinreichend starken Magnetfeldes verfestigt. Eine magnetorheologische Flüssigkeit umfasst eine Trägerflüssigkeit mit darin verteilten magnetisch polarisierbaren Partikeln. Durch Anlegen eines Magnetfeldes werden die Partikel polarisiert. Durch Ausrichtung der polarisierten Partikel wird die Suspension dickflüssiger. Je größer die Feldstärke des angelegten Magnetfelds ist, umso dickflüssiger wird die magnetorheologische Flüssigkeit.
Diese Eigenschaft einer magnetorheologischen Flüssigkeit wird bei Kupplungen und dergleichen genutzt. Befindet sich die magnetorheologische Flüssigkeit in einem nicht verfestigten Zustand, so kann ein Teil der Kupplung relativ zu einem anderen Teil der Kupplung bewegt werden. Durch ein zunehmendes Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit wird die Bewegungsmöglichkeit zunehmend gebremst.
Kupplungen mit magnetorheologischen Substanzen sind zum Beispiel aus den Druckschriften DE 102015204688 A1 , WO 2013053344 A1 , DE 102005011826 A1 , US 2012085613 A , DE 102008022268 A1 , DE 102007020867 A1 , WO 07022910 A2 , WO 2013/064621 A1 bekannt.
Bei Kraftfahrzeugtüren ist bekannt, diese in geöffneten Stellungen halten zu können. So kann eine Kraftfahrzeugtür regelmäßig in einer halbgeöffneten Stellung gehalten werden. Um eine Kraftfahrzeugtür aus einer solchen halb geöffneten Stellung heraus zu schwenken, muss eine erhöhte Kraft aufgewendet werden. Durch ein solches Halten in einer halbgeöffneten Stellung soll verhindert werden, dass sich eine Kraftfahrzeugtür unplanmäßig weiter öffnet, was bei einer Kollision mit einem benachbarten Gegenstand wie Mauer oder Kraftfahrzeug Beschädigungen zur Folge haben kann.
Nachteilhaft an den üblichen Lösungen ist, dass eine Kraftfahrzeugtür nicht in einer frei wählbaren geöffneten Stellung gehalten werden kann.
Aus der Druckschrift WO 2013/053344 A1 ist eine Feststelleinrichtung für Kraftfahrzeugtüren bekannt, durch die eine Kraftfahrzeugtür in einer frei wählbaren geöffneten Stellung gehalten werden kann. Dazu umfasst die Feststelleinrichtung eine mit einem Hydraulikmedium gefüllte Kammer, Verdrängungskörper und Ventil. Solche Feststelleinrichtungen haben sich allerdings in der Praxis nicht hinreichend bewährt. Insbesondere ist die Haltekraft regelmäßig zu gering.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kraftfahrzeugtür mit einer Feststelleinrichtung bereitzustellen, die technisch einfach ist sowie zuverlässig und dauerhaft die Tür des Kraftfahrzeugs in einer gewünschten geöffneten Stellung zu halten vermag.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Kraftfahrzeugtür mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Feststelleinrichtung für eine solche Kraftfahrzeugtür umfasst die Merkmale des Nebenanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe weist eine Kraftfahrzeugtür eine Feststelleinrichtung auf, die eine magnetorheologischen Flüssigkeit für ein Halten der Kraftfahrzeugtür umfasst. In der Feststelleinrichtung ist ein schaltbarer Hartmagnet mit einer Spule für ein Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit vorhanden. Die Spule ist benachbart zu einem flüssigkeitsdichten Innenraum angeordnet. Der Innenraum umfasst beweglich gelagerte Komponenten, die relativ zu anderen Komponenten des Innenraums bewegt werden können. Eine Relativbewegung zwischen diesen Komponenten kann durch Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit zumindest gebremst werden. Wird die Flüssigkeit hinreichend verfestigt, so kann eine Relativbewegung dadurch verhindert werden. Durch das Bremsen oder Verhindern der Relativbewegung wird ein Halten der Kraftfahrzeugtür bewirkt.
Eine Kraftfahrzeugtür kann somit großer Kraft gehalten werden. Außerdem ist ein Halten der Kraftfahrzeugtür in einer beliebig geöffneten Stellung also stufenlos möglich. Die magnetorheologische Flüssigkeit wird durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an der Spule verfestigt.
Durch den schaltbaren Hartmagneten wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine so gewählte Mindestmagnetkraft bereitgestellt, dass die magnetorheologische Flüssigkeit sedimentationsstabil ist. Ein nachteilhaftes Ablagern von Teilchen und damit einhergehende Funktionsstörungen und/oder Behinderungen werden so zuverlässig vermieden. Die Spule ist also Teil eines so gewählten schaltbaren Hartmagneten, dass dadurch eine sedimentationsstabile magnetorheologische Flüssigkeit erhalten wird.
Die erforderliche Mindestmagnetkraft wird in einer Ausgestaltung durch einen Permanentmagneten des schaltbaren Hartmagneten bereitgestellt. Es ist aber auch möglich, dass mittels eines durch die Spule fließenden Stroms die Mindestmagnetkraft eingestellt wird oder ist, um so eine sedimentationsstabile magnetorheologische Flüssigkeit zu erhalten. Vorteilhaft ist der fließende Strom ein pulsierender elektrischer Strom, um so mit Hilfe von periodischen Strompulsen und geringer elektrischer Leistung längerfristige Sedimentationen zu vermeiden und damit einhergehende Störungen oder Behinderungen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Sensor vorhanden, mit dem Sedimentationen in der magnetorheologischen Flüssigkeit detektiert werden können. Es kann sich um einen optischen Sensor handeln. Möglich ist aber auch, dass der Sensor über Leitfähigkeitsmessungen Sedimentationen zu detektieren vermag. In Abhängigkeit von Sedimentationen, die durch den Sensor ermittelt werden, wird die Magnetkraft des schaltbaren Hartmagneten so eingestellt, dass Sedimentationen entgegengewirkt und so eine sedimentationsstabile magnetorheologische Flüssigkeit erhalten wird.
In einer Ausgestaltung werden periodisch Strompulse vorgesehen, um so mit geringem energetischen Aufwand eine sedimentationsstabile Flüssigkeit zu erhalten, bei der längerfristige Ablagerungen von Teilchen vermieden werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Drehmoment, welches für ein Öffnen der Tür aufgewendet werden muss, nur über die Magnetkraft des schaltbaren Hartmagneten einstellbar. Der technische Herstellungsaufwand wird so gering gehalten. Eine kompakte Bauweise ist möglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Haltekraft des schaltbaren Hartmagneten durch Stromimpulse eingestellt, um so besonders genau eine gewünschte Haltekraft erhalten zu können und um so einen unnötig hohen elektrischen Energieaufwand zu vermeiden.
Die Spule umfasst in einer Ausführungsform einen Spulenkern, mit dem die Wirkung des Magnetfeldes, welches durch die Spule erzeugt werden kann, geeignet verstärkt werden kann. Spule und Spulenkern bilden den schaltbaren Hartmagneten. Vorzugsweise besteht der Magnetkern aus einem Permanentmagneten und zwar zum Beispiel aus AINiCo. Im Fall des Permanentmagneten genügen geringe elektrische Leistungen, um die magnetorheologische Flüssigkeit hinreichend für ein Halten der Kraftfahrzeugtür zu verfestigen. Wird eine entsprechend entgegengesetzte Spannung in einer Ausgestaltung der Erfindung angelegt, so kann dadurch die Wirkung des Permanentmagneten abgeschwächt werden. Es kann so bei Bedarf die Beweglichkeit der Kraftfahrzeugtür erleichtert werden.
Die Spule ist vorzugsweise in einem Innenraum angeordnet, dessen Innenwände aus magnetisierungsbarem Material und zwar insbesondere aus einem magnetisierbaren Stahl bestehen. Dieser Innenraum wird auch unterer Innenraum genannt. Durch Anlegen einer entsprechenden elektrischen Spannung an die Spule kann so die magnetorheologische Flüssigkeit weiter verbessert mit geringer elektrischer Leistung verfestigt werden. Der Innenraum, in dem die Spule angeordnet ist, wird vorzugsweise durch zwei Scheiben und einem Innenwandabschnitt einer Kappe gebildet. Die Kappe kann dann insbesondere relativ zu einer Scheibe gedreht werden. Die andere Scheibe dient vorzugsweise als Deckel, mit dem ein weiterer Innenraum innerhalb der Kappe geschaffen wird. In diesem weiteren Innenraum befindet sich dann die magnetorheologische Flüssigkeit. Der weitere Innenraum, der auch oberer Innenraum genannt wird, ist dann flüssigkeitsdicht verschlossen. Die Innenwände des weiteren Innenraums bestehen dann vorzugsweise ebenfalls aus einem magnetisierbaren Material, umso weiter verbessert mit geringer elektrischer Leistung die magnetorheologische Flüssigkeit verfestigen zu können.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist also eine Kappe durch den genannten Deckel flüssigkeitsdicht verschlossen. Kappe und Deckel bilden den weiteren bzw. oberen Innenraum, in dem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet. Die Kappe ist bei dieser Ausführungsform eine Komponente, die relativ zu ein oder mehreren anderen Komponenten dieses Innenraums bewegt werden kann. Eine Kappe im Sinne der vorliegenden Erfindung ist zu einer Stirnseite hin geöffnet. Die andere Stirnseite ist zumindest weit überwiegend geschlossen. Vorzugsweise ist diese vollständig geschlossen, um Verunreinigungen im Raum, der von der Kappe eingeschlossen wird, zu vermeiden.
Die Kappe ist vorzugsweise mit einer Bremsscheibe drehfest verbunden, um eine hohe Bremswirkung erzielen zu können. Die Bremsscheibe erstreckt sich vorzugsweise von einer hohlzylinderförmigen Innenwand der Kappe aus radial nach innen in den Innenraum hinein. In einer Ausgestaltung reicht die Bremsscheibe an eine Hülse und/oder an eine Achse heran, ohne jedoch Hülse oder Achse zu berühren. Es verbleibt also ein Spalt zwischen der Bremsscheibe und der Hülse bzw. der Achse.
Grundsätzlich bestehen die Bremsscheibe, die Hülse und/oder die Achse aus einem nicht magnetisierbaren Material, umso nachteilhafte magnetische Kurzschlüsse zu vermeiden. Ein erwünschtes Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit und damit eine Bremswirkung könnten durch einen solchen magnetischen Kurzschluss nachteilhaft beeinträchtigt werden.
Die Kappe und/ oder die Bremsscheibe bestehen vorzugsweise aus einem magnetisierungsbaren Material und zwar insbesondere aus einem magnetisierungsbaren Stahl, umso weiter verbessert mit geringer elektrischer Leistung die magnetorheologische Flüssigkeit verfestigen zu können.
Die Kappe und die Bremsscheibe sind vorzugsweise durch eine aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Komponente voneinander getrennt sind. Hierdurch kann ebenfalls ein nachteilhafter magnetischer Kurzschluss vermieden werden, der ein gewünschtes Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit und damit eine Bremswirkung nachteilhaft beeinträchtigen könnte.
Die aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Komponente verbindet die Kappe und die Bremsscheibe drehfest miteinander, um mit geringem Bauraum und mit einer geringen Zahl an Teilen die beiden genannten Komponenten miteinander drehfest zu verbinden. Eine Drehbewegung der Kappe kann durch die Bremsscheibe bei Bedarf besonders gut gebremst werden.
Die Bremsscheibe grenzt an zumindest eine ortsfeste Oberfläche an und zwar so, dass zwischen der Oberfläche und der Bremsscheibe ein Spalt verbleibt, in dem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet. Wird die magnetorheologische Flüssigkeit in dem Spalt verfestigt, so wird dadurch eine Bewegung der Bremsscheibe gebremst. Vorzugsweise befindet sich die Bremsscheibe zwischen zwei ortsfesten Oberflächen und zwar insbesondere zwischen zwei Scheiben. Relativ zu der Bremsscheibe sind die beiden Scheiben dann also ortsfest angebracht. Zwischen den zwei Scheiben und der Bremsscheibe verbleiben Zwischenräume in Form von Spalten, in denen sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet. Die Bremsscheibe kann relativ zu den zwei Scheiben bewegt werden. Weiter verbessert kann bei dieser Ausgestaltung gebremst werden. Die Breite der Spalte ist gering und beträgt vorzugsweise weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,5 mm, umso effektiv bremsen zu können.
Die vorgenannten ortsfesten Oberflächen bzw. die ein oder mehreren Scheiben bestehen vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material und zwar insbesondere aus einem magnetisierbaren Stahl, umso weiter verbessert mit geringer elektrischer Leistung bremsen zu können.
Die ein oder mehrere Scheiben sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung mit einer Hülse drehfest verbunden. Relativ zu der Bremsscheibe ist die Hülse ortsfest befestigt.
Die Hülse besteht vorzugsweise aus einem nicht magnetisierbaren Material und zwar insbesondere aus Kunststoff, um einen magnetischen Kurzschluss und damit einhergehende Beeinträchtigungen der Bremswirkung zu vermeiden.
Die Feststelleinrichtung umfasst in einer Ausgestaltung eine Grundplatte, die aus nicht magnetisierbarem Material besteht. Durch diese Grundplatte kann die Feststelleinrichtung an einem Kraftfahrzeug angebracht oder mit einer Tür eines Kraftfahrzeugs verbunden werden, ohne Leistungsverluste hinsichtlich der Bremswirkung in Kauf nehmen zu müssen.
Die Grundplatte kann ein oder mehrere Bohrungen umfassen, die eine ortsfeste Befestigung der Grundplatte an dem Kraftfahrzeug oder der Kraftfahrzeugtür ermöglichen.
In einer Ausgestaltung ist eine Achse vorzugsweise drehfest mit der Kappe verbunden. Die Achse besteht vorzugsweise aus einem nicht magnetisierbaren Material, um Leistungsverluste bei der Bremswirkung zu vermeiden. Die Achse kann der drehbeweglichen Lagerung der Kappe dienen. Ist die Achse mit der Kappe drehfest verbunden, so kann die Achse als Abtrieb genutzt werden. In diesem Fall ist die Achse so aus der Feststelleinrichtung herausgeführt, dass der herausgeführte Teil der Achse als Abtrieb genutzt werden kann.
Der Raum, in dem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet, ist in einer Ausgestaltung im Schnitt mäanderförmig. Nach außen wird dieser Raum durch die genannte Kappe und den genannten Deckel begrenzt. Darüber hinaus wird die Mäanderform durch die genannten Scheiben sowie durch die Bremsscheibe bereitgestellt. Bei dieser Ausgestaltung kann mit besonders großer Kraft gebremst werden, da dann auch Wandbereiche des oberen Innenraums zur Bremswirkung beitragen.
In einer Ausgestaltung wird durch die Achse eine verschließbare Leitung bereitgestellt, über die dafür vorgesehen Bereiche im oberen Innenraum mit der magnetorheologische Flüssigkeit gefüllt werden können. Die Leitung führt also von einer Außenseite zu den Bereichen des oberen Innenraums, die für die magnetorheologische Flüssigkeit vorgesehen sind. Die Leitung ist verschließbar. Eine alternative oder ergänzende Möglichkeit besteht darin, dass eine Zuleitung in der Kappe vorgesehen ist, die von außen zu den Bereichen führt, die mit der magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt werden sollen. Diese Zuleitung ist dann ebenfalls verschließbar ausgestaltet.
Flächen, die an die die magnetorheologische Flüssigkeit grenzen, sind vorzugsweise mit einem nicht magnetisierbaren Material wie Kunststoff beschichtet, um Ablagerungen an magnetisierbaren Oberflächen zu vermeiden.
Die Erfindung betrifft auch eine Feststelleinrichtung mit einem oder mehreren der vorgenannten Merkmale, also unabhängig von einer Fahrzeugtür.
Die Erfindung betrifft daher insbesondere auch eine Feststelleinrichtung mit den Merkmalen des Nebenanspruchs. Der davon abhängige Anspruch umfasst weitere Merkmale, die vorteilhaft mit dem Gegenstand des Nebenanspruchs kombiniert werden können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen

1: eine erste perspektivische Ansicht einer Feststelleinrichtung im teilweise aufgeschnittenen Zustand;
2: eine zweite perspektivische Ansicht der Feststelleinrichtung;
3: weitere Ansicht der Feststelleinrichtung;
4: vergrößerter Ausschnitt;

Die in den 1 und 2 gezeigte Feststelleinrichtung 1 zeigt miteinander drehfest verbundene Komponenten 2, 3 und 4, die drehbar gelagert sind. Die Komponenten 2, 3 und 4 verhalten sich also wie ein starrer Körper. Diese Komponenten 2, 3 und 4 sind rotationssymmetrisch aufgebaut und zwar um die Achse 5 herum. Die Komponenten 2, 3 und 4 können um die Längsachse der Achse 5 herum rotieren.
Die Komponente 2 ist ein kappenartiges Gehäuse - auch „Kappe“ genannt -, das aus einem magnetisierbaren Material und zwar im Ausführungsbeispiel aus einem magnetisierbaren Stahl besteht. Die Kappe 2 umfasst einen zylinderförmigen Mantel, der an einer Stirnseite geschlossen und an der anderen Stirnseite geöffnet ist. Die Kappe 2 kann einteilig oder mehrteilig gefertigt sein. Ist die Kappe 2 mehrteilig gefertigt, so besteht diese aus getrennt hergestellten Einzelteilen, die anschließend fest miteinander fest verbunden worden sind.
Die überwiegend oder vollständig aus magnetisierbarem Material bestehende Kappe 2 ist zu einer Seite hin geöffnet und weist einen Öffnungsrand 13 (siehe 3) auf, der an eine Grundplatte 6 grenzt. Die Kappe 2 und die Grundplatte 6 schließen einen Raum ein. Auf der Grundplatte 6, die aus nicht magnetisierbarem Material besteht, ist eine Scheibe 7 aus einem magnetisierbaren Material und zwar wie die Kappe bestehend aus einem magnetisierbaren Stahl angebracht. Der äußere Rand 8 der Scheibe 7 grenzt an die Innenwand 9 der Kappe 2 an (siehe 3). Hierdurch wird erreicht, dass die Innenwände des Raums, der durch die Kappe 2 und die Grundplatte 6 bereitgestellt wird, vollständig aus magnetisierbarem Material bestehen. Es wird so ein Käfig aus magnetisierbarem Material bereitgestellt, der die angestrebte Wirkung des durch die Spule 10 erzeugbaren Magnetfelds verstärkt, um so mit geringem Energieaufwand bremsen und eine zugehörige Kraftfahrzeugtür halten zu können.
Auf der Scheibe 7 ist eine Spule 10 angebracht. Die Spule 10 grenzt an den äußeren Rand der Scheibe 7 an und befindet sich im Raum, der durch die Grundplatte 6 sowie durch die Kappe 2 bereitgestellt ist. Der Raum ist zweigeteilt und umfasst einen oberen und einen unteren Innenraum. Der untere Innenraum grenzt an die Scheibe 7 an. Im unteren Innenraum befindet sich die Spule 10. Die Innenwände des unteren Innenraums bestehen aus einem magnetisierbaren Stahl, um die angestrebte Wirkung des durch die Spule 10 erzeugbaren Magnetfelds geeignet zu verstärken.
Ein elektrischer Anschluss 11, über den die Spule 10 während des Betriebs mit Strom versorgt werden kann, führt von der Außenseite durch die Grundplatte 6 sowie durch die Scheibe 7 hindurch zur Spule 10 und ist mit den Spulenenden elektrisch leitend verbunden. Innerhalb der Spule 10 befindet sich ein Kern 12 in Form eines Permanentmagneten, der aus AINiCo besteht. Fließt durch die Spule 10 ein Strom, so kann in Abhängigkeit von der Stromrichtung das magnetische Feld des Permanentmagneten 12 verstärkt oder geschwächt werden. Spule 10 und Kern 12 bilden den schaltbaren Hartmagneten. Über den elektrischen Anschluss werden auch bei Nichtgebrauch durch eine nicht dargestellte Steuereinheit periodisch elektrische Impulse an die Spule 10 übertragen, um so längerfristige Ablagerungen von Teilchen (Sedimentation) in der magnetorheologischen Flüssigkeit zu vermeiden.
Um einen magnetischen Kurzschluss geeignet zu vermeiden, ist die Komponente 3 eine Hülse aus nicht magnetisierbarem Material, die an der benachbarten Innenwand der Kappe 2 befestigt ist. Die Hülse 3 umgreift mit Hilfe von zwei nach innen abstehenden Vorsprüngen 14 U-förmig die Komponente 4, wodurch die Komponente 4 mit der Hülse 3 fest verbunden ist. Die Komponente 4 ist eine Scheibe mit einer zentralen Bohrung für die Durchführung der Achse 5. Die Komponente 4 wirkt als Bremsscheibe und wird daher auch Bremsscheibe 4 genannt. Die Hülse 3 besteht aus Kunststoff und schützt dadurch die metallische Oberfläche vor Ablagerungen.
Der durch Kappe 2 und Grundplatte 6 bereitgestellte Raum ist durch eine Scheibe 15 unterteilt. Die Scheibe 15 wird Deckel 15 genannt, da diese Scheibe 15 als Deckel für den so bereitgestellten oberen Innenraum dient. Zumindest Bereiche des oberen Innenraums, in dem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet, sind flüssigkeitsdicht nach außen abgedichtet ist. Mit oberem Innenraum ist Bereich gemeint, der an die geschlossene Stirnseite der Kappe 2 angrenzt. Damit der Deckel 15 geeignet flüssigkeitsdicht abzudichten vermag, umfasst der Deckel 15 am äußeren Rand eine umlaufende Ringdichtung 16, die gegen einen stufenförmigen Vorsprung 17 der Kappe 2 gepresst ist.
In diesen oberen Innenraum führt die Achse 5 hinein und zwar durch eine Hülse 18 sowie durch umlaufende Ringdichtungen 19 hindurch. Die Hülse 18 erlaubt eine Drehung der Achse 5 und ist also mit dieser nicht fest verbunden. Die Hülse 18 besteht aus Kunststoff und somit aus einem nicht magnetisierbaren Material. Die Hülse 18 umfasst eine Vertiefung 20 - wie diese in der 4 gezeigt wird -, in die die Ringdichtungen 19 hineinreichen. An den Grund einer jeden Vertiefung 20 grenzt die jeweilige Ringdichtung 19 flüssigkeitsdicht an. Eine jede Ringdichtung 19 umfasst ferner eine umlaufende Lippe 22 (vergleiche Figur vier), die an einer stufenförmigen Ausnehmung des Deckels 15 bzw. an einer in der 4 gezeigten stufenförmigen Ausnehmung 21 flüssigkeitsdicht anliegt.
Mit der Hülse 18 sind zwei Scheiben 23 und 24 drehfest verbunden. Ausgehend von der Achse 5 erstrecken sich die beiden Scheiben 23 und 24 radial in den oberen Innenraum hinein und zwar derart, dass sich die Bremsscheibe 4 zwischen den beiden Scheiben 23 und 24 befindet. Es verbleibt ein kleiner spaltförmiger Abstand zwischen den Scheiben 23 und 24 und sämtlichen Innenwänden des oberen Teils des Innenraums. Auch verbleibt ein kleiner spaltförmiger Zwischenraum zwischen der Hülse 3 und den Scheiben 24 und 25. Außerdem verbleibt ein spaltförmiger Abstand zwischen der Bremsscheibe 4 und den Scheiben 23 und 24. Ferner reicht die Bremsscheibe 4 nur so weit in Richtung Hülse 18, dass ein spaltförmiger Abstand zwischen der Bremsscheibe 4 und der Hülse 18, durch die die Achse 5 hindurchgeführt ist, verbleibt. Es ist so ein Raum 25 vorhanden, der im Querschnitt mäanderförmig ist.
Dieser im Querschnitt mäanderförmige Raum 25 ist nicht nur zum Deckel 15 hin flüssigkeitsdicht abgedichtet, sondern auch zur geschlossenen Stirnseite der Kappe 2 hin und zwar in gleicher Weise, wie dies in der 4 in ausschnittsweise vergrößert gezeigt ist. Der mäanderförmige Raum 25 ist durch eine magnetorheologische Flüssigkeit ausgefüllt.
Die genannten Dichtungen bestehen aus ein oder mehreren Elastomeren.
Zwischen dem Außenrand des Deckels 15 sowie der Spule 10 zur angrenzenden Innenwand der Kappe 2 hin verbleibt ein Spalt 26, um eine Rotationsbewegung der Kappe 2 nicht zu behindern.
Im Ausführungsbeispiel ist die Kappe 2 mit einem am Außenumfang umlaufenden Zahnrad 27 versehen. Das Zahnrad 27 kann beispielsweise mit einer Schnecke verbunden sein, die wiederum durch einen Antrieb beispielsweise elektrisch angetrieben werden kann. Hierdurch ist es möglich, mithilfe des Antriebs die Kappe 2 um die Achse 5 zu rotieren. Das Zahnrad besteht vorzugsweise aus einem nicht magnetisierbaren Material, um eine Bremswirkung nicht nachteilhaft zu beeinträchtigen.
Die aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Grundplatte 6 umfasst drei seitlich abstehende Laschen 28, durch die Bohrungen 29 durchführen. Die Grundplatte kann so mithilfe von durch die Löcher 29 hindurchführenden Schraub- oder Nutverbindungen an einem Kraftfahrzeug angebracht werden.
Die Achse 5 wird durch zwei Lagerbuchsen 30 gelagert. Die Achse 5 ist drehfest mit der Kappe 2 verbunden, sodass der nach außen führende Teil der Achse 5 (siehe 1) als Abtrieb genutzt werden kann. Die eine Lagerbuchse 30 ist beim geschlossenen stirnseitigen Ende der Kappe 2 angeordnet. Die andere Lagerbuchse 30 reicht in den Permanentmagneten 12 hinein.
Soll der nach außen führende Teil der Achse 5 als Abtrieb genutzt werden kann, dann ist die Achse 5 drehfest mit der Kappe 2 verbunden. In diesem Fall verbindet die in der 4 gezeigte Lagerbuchse 30, die bei der geschlossenen Stirnseite der Kappe 2 angeordnet ist, die Kappe 2 mit der Achse 5. Die Achse 5 ist dann in der Hülse 18 drehbar gelagert, kann also relativ zu der dann ortsfesten Hülse 18 gedreht werden. Um Reibungsverluste während einer Drehbewegung gering zu halten, umfasst die Hülse 18 angrenzend an einen Flansch 32 der Hülse 30 eine umlaufende vorstehende Nase 31. Der radial abstehende Flansch 32 der Hülse 30 liegt dann auf der Nase 31 auf, wie dies vergrößert in der 4 zu sehen ist. Die Hülse 18 kann dann fest mit der unteren Lagerbuchse 30 verbunden sein, die wiederum dann mit dem Permanentmagneten 12 fest verbunden sein kann. Alternativ oder ergänzend kann dann die Hülse 18 zwecks ortsfester Anbringung mit dem Deckel 15 drehfest verbunden sein. Der Deckel 15 kann dann nicht zusammen mit der Kappe 2 gedreht werden und ist dann seinerseits ortsfest angebracht, so zum Beispiel drehfest mit der Spule 10 und/oder dem magnetischen Kern 12 der Spule verbunden. Spule 10 und magnetischer Kern bzw. Permanentmagnet 12 sind drehfest an der Grundplatte 6 angebracht und zwar mittels der Scheibe 7.
Die Wandbereiche, an die die magnetorheologischen Flüssigkeit grenzt, sind mit einem nicht magnetisierbaren Material und zwar insbesondere mit Kunststoff beschichtet, um nachteilhafte Ablagerungen an magnetisierbaren Oberflächen zu vermeiden.
Durch Anlegen einer Spannung an die Spule 10 kann das Magnetfeld des Permanentmagneten 12 gesteigert oder reduziert werden. Es ist so möglich, eine rotierende Bewegung der Kappe 2 bis zum Stillstand abzubremsen oder aber die Beweglichkeit zu erhöhen. Der Aufbau sorgt insgesamt dafür, dass mit geringen elektrischen Strömen gearbeitet werden kann und dennoch ein hinreichend großes magnetisches Feld auf die magnetorheologische Flüssigkeit ausgeübt werden kann, um die magnetorheologische Flüssigkeit zu verfestigen. Durch das Verfestigen kann eine derart hohe Bremskraft erzeugt werden, dass dadurch eine Fortsetzung einer Rotationsbewegung einer Tür oder Klappe stark gebremst oder sogar praktisch vollständig verhindert wird. Im Grundzustand, in dem keine Spannung an der Spule 10 anliegt, ist eine Rotationsbewegung möglich, aber kann relativ schwergängig sein.
Die Kraftfahrzeugtür umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Sensoren zum Beispiel ein oder mehrere Näherungssensoren, mit denen das Öffnen einer Tür oder Klappe ermittelt wird. Durch eine Steuerung kann dann eine solche Spannung an die Spule 10 angelegt werden, dass dadurch die Beweglichkeit der Kappe 2 erhöht wird. Dann kann die Tür mit besonders geringem Kraftaufwand für ein Öffnen, aber auch für ein Schließen, verschwenkt werden, so zum Beispiel mithilfe eines elektrischen Antriebs, der mit einer Schnecke in das Zahnrad 27 eingreift. Über das vorstehende Ende der Achse 5, welches in der 1 gezeigt wird, kann dann die Rotationsbewegung in eine Kraftfahrzeugtür für eine Bewegung in Öffnungs- oder Schließrichtung eingeleitet werden. Ist die gewünschte Stellung der Tür erreicht worden, so wird entweder eine entgegengesetzte Spannung angelegt oder aber es wird keine Spannung angelegt. Im erstgenannten Fall wird die Tür mit einer besonders hohen Haltekraft gehalten und zwar in einer beliebigen gewünschten Stellung. Im zweitgenannten Fall kann die Tür zumindest vergleichsweise schwergängig weiterbewegt werden und wird also ebenfalls in dieser Stellung mit einer gewissen Haltekraft gehalten.
Um die Tür in einer Ausführungsform vollautomatisiert öffnen und schließen zu können, umfasst diese ein oder mehrere Näherungssensoren, die an eine Annäherung an ein Hindernis zu erkennen vermögen. In Abhängigkeit davon wird eine Öffnungsbewegung der Tür schließlich vor Erreichen des Hindernisses gestoppt, um so eine Beschädigung zu vermeiden.
Bezugszeichenliste

1:: Feststelleinrichtung
2:: Kappe
3:: Hülse
4:: Bremsscheibe
5:: Achse
6:: Grundplatte
7:: magnetisierbare Platte
8:: Außenrand der magnetisierbaren Scheibe
9:: Innenwand der Kappe
10:: Spule
11:: elektrische Anschlussleitung
12:: Spulenkern, permanent Magnet
13:: Öffnungsrand der Kappe
14:: Vorsprung
15:: Deckel
16:: umlaufender Dichtungsring
17:: Stufe
18:: Hülse
19:: umlaufender Dichtring
20:: Ausbuchtung
21:: Stufe
22:: vorstehende Lippe des umlaufenden Dichtrings
23:: Scheibe
24:: Scheibe
25:: mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllter Raum
26:: Spalt
27:: Zahnrad
28:: Lasche der Grundplatte
29:: Bohrung in der Lasche
30:: Lagerbuchse
31:: vorstehende Nase
32:: Flansch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015204688 A1 [0004]
WO 2013053344 A1 [0004]
DE 102005011826 A1 [0004]
US 2012085613 A [0004]
DE 102008022268 A1 [0004]
DE 102007020867 A1 [0004]
WO 07022910 A2 [0004]
WO 2013/064621 A1 [0004]
WO 2013/053344 A1 [0007]

Claims

Kraftfahrzeugtür mit einer Feststelleinrichtung (1), gekennzeichnet durch eine magnetorheologischen Flüssigkeit für ein Halten der Kraftfahrzeugtür, wobei in der Feststelleinrichtung ein schaltbarer Hartmagnet umfassend eine Spule (10) für ein Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit vorhanden ist, die benachbart zu einem flüssigkeitsdichten Innenraum angeordnet ist, wobei der Innenraum ein oder mehrere Komponenten (2, 3, 4) umfasst, die relativ zu anderen ein oder mehreren Komponenten (18, 23, 24) des Innenraums bewegt werden können, wobei eine Relativbewegung zwischen diesen Komponenten (2, 3, 4; 18, 23, 24) durch Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit zumindest gebremst wird und durch das Bremsen der Relativbewegung ein Halten der Kraftfahrzeugtür bewirkt wird.
Kraftfahrzeugtür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, durch den schaltbaren Hartmagneten eine so gewählte Mindestmagnetkraft bereitgestellt ist, dass die magnetorheologische Flüssigkeit sedimentationsstabil ist.
Kraftfahrzeugtür nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment, welches für ein Öffnen der Tür aufgewendet werden muss, nur über die Magnetkraft des schaltbaren Hartmagneten einstellbar ist.
Kraftfahrzeugtür nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Steuereinrichtung, durch die Stromimpulse in die Spule (10) während eines Betriebs eingeleitet werden können.
Kraftfahrzeugtür nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, Stromimpulse periodisch wiederkehrend während eines Betriebs in die Spule (10) einzuleiten werden.
Kraftfahrzeugtür nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (10) einen Spulenkern (12) als schaltbaren Hartmagnet umfasst, der ein Permanentmagnet ist und insbesondere aus AINiCo besteht.
Kraftfahrzeugtür nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (10) in einem Innenraum angeordnet ist, dessen Innenwände aus magnetisierungsbarem Material und zwar insbesondere aus einem magnetisierbaren Stahl bestehen.
Kraftfahrzeugtür nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kappe (2) durch einen Deckel (15) flüssigkeitsdicht verschlossen ist und Kappe (2) und Deckel (15) den Innenraum bilden, in dem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet, und die Kappe (2) eine Komponente ist, die relativ zu ein oder mehreren anderen Komponenten (18, 23, 24) des Innenraums bewegt werden kann.
Kraftfahrzeugtür nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (2) mit einer Bremsscheibe (4) drehfest verbunden ist.
Kraftfahrzeugtür nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (2) und/ oder die Bremsscheibe (4) aus einem magnetisierungsbaren Material und zwar insbesondere aus einem magnetisierungsbaren Stahl bestehen.
Kraftfahrzeugtür nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (2) und die Bremsscheibe (2) durch eine aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Komponente (3) voneinander getrennt sind.
Kraftfahrzeugtür nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Komponente (3) die Kappe (2) und die Bremsscheibe (2) drehfest miteinander verbindet.
Kraftfahrzeugtür nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (4) sich zwischen zwei Scheiben (23, 24) befindet, die Bremsscheibe (4) relativ zu den zwei Scheiben (23, 24) bewegt werden kann und ein Zwischenraum (25) zwischen den Scheiben (23, 24) und der Bremsscheibe (4) vorhanden ist, in dem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet.
Kraftfahrzeugtür nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anderen ein oder mehreren Komponenten ein oder mehrere Scheiben (23, 24) umfassen, die aus einem magnetisierbaren Material und zwar insbesondere aus einem magnetisierbaren Stahl bestehen, wobei die ein oder mehrere Scheiben (23, 24) mit einer Hülse (18) drehfest verbunden sind.
Kraftfahrzeugtür nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (18) aus einem nicht magnetisierbaren Material und zwar insbesondere aus Kunststoff besteht.
Kraftfahrzeugtür nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (1) eine Grundplatte (6) umfasst, die aus nicht magnetisierbarem Material besteht.
Kraftfahrzeugtür nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (6) ein oder mehrere Bohrungen (29) umfasst, die eine ortsfeste Befestigung der Grundplatte (6) ermöglichen.
Kraftfahrzeugtür nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Achse (5) drehfest mit der Kappe (2) verbunden ist und die Achse (5) aus der Feststelleinrichtung so herausgeführt ist, dass die Achse (5) als Abtrieb genutzt werden kann.
Feststelleinrichtung (1) für das Halten einer Kraftfahrzeugtür gekennzeichnet durch eine magnetorheologischen Flüssigkeit für ein Halten der Kraftfahrzeugtür, wobei in der Feststelleinrichtung eine Spule (10) für ein Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit vorhanden ist, die benachbart zu einem flüssigkeitsdichten Innenraum angeordnet ist, wobei der Innenraum ein oder mehrere Komponenten (2, 3, 4) umfasst, die relativ zu anderen ein oder mehreren Komponenten (18, 23, 24) des Innenraums bewegt werden können, wobei eine Relativbewegung zwischen diesen Komponenten (2, 3, 4; 18, 23, 24) durch Verfestigen der magnetorheologischen Flüssigkeit zumindest gebremst wird und durch das Bremsen der Relativbewegung ein Halten der Kraftfahrzeugtür bewirkt wird, wobei die Spule (10) einen Spulenkern (12) umfasst, der ein Permanentmagnet ist und insbesondere aus AINiCo besteht und die Spule (10) in einem Innenraum angeordnet ist, dessen Innenwände aus magnetisierungsbarem Material und zwar insbesondere aus einem magnetisierbaren Stahl bestehen und eine Kappe (2) durch einen Deckel (15) flüssigkeitsdicht verschlossen ist und Kappe (2) und Deckel (15) den Innenraum bilden, in dem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet, und die Kappe (2) eine Komponente ist, die relativ zu ein oder mehreren anderen Komponenten (18, 23, 24) des Innenraums bewegt werden kann, wobei die Spule (10) Teil eines schaltbaren Hartmagneten ist und der Hartmagnet so gewählt und / oder elektrisch angesteuert ist, dass Ablagerungen in der magnetorheologischen Flüssigkeit vermieden werden.
Feststelleinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (2) mit einer Bremsscheibe (4) drehfest verbunden ist, die Kappe (2) und/ oder die Bremsscheibe (4) vorzugsweise aus einem magnetisierungsbaren Material und zwar insbesondere aus einem magnetisierungsbaren Stahl bestehen, die Kappe (2) und die Bremsscheibe (2) vorzugsweise durch eine aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Komponente (3) voneinander getrennt sind und die aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Komponente (3) die Kappe (2) und die Bremsscheibe (2) drehfest miteinander verbindet, die Bremsscheibe (4) sich vorzugsweise zwischen zwei Scheiben (23, 24) befindet und die Bremsscheibe (4) relativ zu den zwei Scheiben (23, 24) bewegt werden kann und ein Zwischenraum (25) zwischen den Scheiben (23, 24) und der Bremsscheibe (4) vorhanden ist, in dem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet und die zwei Scheiben (23, 24) vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material und zwar insbesondere aus einem magnetisierbaren Stahl bestehen, wobei die ein oder mehrere Scheiben (23, 24) mit einer Hülse (18) drehfest verbunden sind und die Hülse (18) vorzugsweise aus einem nicht magnetisierbaren Material und zwar insbesondere aus Kunststoff besteht und die Feststelleinrichtung (1) vorzugsweise eine Grundplatte (6) umfasst, die aus nicht magnetisierbarem Material besteht und die Grundplatte (6) vorzugsweise ein oder mehrere Bohrungen (29) umfasst, die eine ortsfeste Befestigung der Grundplatte (6) ermöglichen und eine Achse (5) vorzugsweise drehfest mit der Kappe (2) verbunden ist und die Achse (5) aus der Feststelleinrichtung so herausgeführt ist, dass die Achse (5) als Abtrieb genutzt werden kann.