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Die Erfindung betrifft eine Türantriebsvorrichtung zum Verstellen oder Feststellen einer Fahrzeugtür relativ zu einer Fahrzeugkarosserie.
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Eine derartige Türantriebsvorrichtung umfasst eine elektromotorische Antriebseinrichtung, die ausgebildet ist, einen Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie herzustellen, um die Fahrzeugtür relativ zur Fahrzeugkarosserie zu verstellen oder festzustellen.
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Die elektromotorische Antriebseinrichtung kann insbesondere bestromt werden, um eine Verstellkraft zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie zu bewirken und somit diese Fahrzeugteile relativ zueinander zu verstellen. Wird die Antriebseinrichtung nicht bestromt, so kann die Antriebseinrichtung dennoch ausgebildet sein, beispielsweise aufgrund einer Selbsthemmung die Fahrzeugtür in Position zu halten, sodass die Fahrzeugtür zum Beispiel in einer geöffneten Stellung festgestellt sein kann.
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Beim Verstellen einer Fahrzeugtür - insbesondere beim Schließen einer Fahrzeugtür - ist eine Einklemmschutzerkennung durchzuführen, im Rahmen derer erkannt wird, ob beispielsweise ein Objekt beim Schließen zwischen der Fahrzeugtür und einer Fahrzeugkarosserie eingeklemmt werden könnte. Ebenso ist beim Öffnen dafür Sorge zu tragen, dass die Fahrzeugtür keine übermäßig großen Kräfte auf Objekte, die sich im Verstellweg befinden, ausübt.
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Eine Einklemmschutzerkennung wird herkömmlich beispielsweise durch Überwachung des Motorstroms oder der Motordrehzahl durchgeführt, um anhand einer Änderung des Motorstroms oder der Motordrehzahl zu erkennen, ob ein Einklemmfall vorliegt. Im Rahmen eines Einklemmschutzes ist dabei dafür zu sorgen, dass die Kraftwirkung auf ein gegebenenfalls eingeklemmtes Objekt nicht übermäßig groß ist, um Beschädigungen an dem Objekt auszuschließen.
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Wünschenswert ist daher eine zuverlässige Kraftmessung im Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie.
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Wünschenswert ist hierbei zudem, anhand einer Kraftmessung eine Steuerung zu ermöglichen, beispielsweise um einen Verstellwunsch eines Nutzers zu erkennen. Greift ein Nutzer beispielsweise an einer geöffneten Fahrzeugtür an, um diese manuell zu bewegen, so kann dies anhand einer Kraftmessung gegebenenfalls erkannt werden, was ausgenutzt werden kann, um beispielsweise die Antriebseinrichtung für ein manuelles Bewegen freizuschalten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Türantriebsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Türantriebsvorrichtung bereitzustellen, die eine zuverlässige Kraftmessung bei einem Verstellen oder Feststellen einer Fahrzeugtür ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach ist an einem Ort im Kraftfluss zumindest ein Kraftsensor zum Erzeugen eines eine Kraft anzeigenden Messsignals angeordnet.
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Es ist ein beispielsweise als Piezosensor ausgebildeter Kraftsensor im Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie angeordnet. Der Kraftfluss wird über die Antriebseinrichtung hergestellt, wobei über die Antriebseinrichtung beispielsweise eine Verstellkraft zum Verstellen der Fahrzeugtür relativ zur Fahrzeugkarosserie bereitgestellt oder eine Feststellkraft zum Feststellen der Fahrzeugtür relativ zur Fahrzeugkarosserie bewirkt wird. Das Verstellen oder Feststellen der Fahrzeugtür erfolgt somit durch Kraftwirkung über die Antriebseinrichtung. Im Rahmen des Kraftflusses laufen die Kraftlinien zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie über die Antriebseinrichtung, wobei in diesem Kraftfluss an einem oder an mehreren Orten ein oder mehrere Kraftsensoren angeordnet sind.
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Bei einem Piezosensor wird ein auf den Piezosensor ausgeübter Druck in ein Spannungssignal umgesetzt. Das Spannungssignal kann zum Bestimmen der auf den Piezosensor ausgeübten Kraft ausgewertet werden, wobei aus der so gemessenen Kraft Rückschlüsse zum Beispiel auf die (Gesamt-)Verstellkraft oder die (Gesamt- )Feststellkraft gezogen werden können.
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Die Antriebseinrichtung kann beispielsweise ortsfest an der Fahrzeugtür angeordnet sein. Über die Antriebseinrichtung wird der Kraftfluss zu der Fahrzeugkarosserie hergestellt, beispielsweise indem die Antriebseinrichtung auf ein mit der Fahrzeugkarosserie verbundenes Verstellteil, zum Beispiel in Form eines Fangbands, einwirkt.
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Die Antriebseinrichtung weist beispielsweise ein Gehäuse auf, das sich im Kraftfluss befindet. Das Gehäuse kann beispielsweise an der Fahrzeugtür festgelegt sein, sodass über das Gehäuse Kräfte in die Fahrzeugtür eingeleitet werden.
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Generell kann der Kraftsensor zwischen stationären Teilen, über die beim Verstellen oder Feststellen Kraft fließt, angeordnet sein. Beispielsweise kann der Kraftsensor an einer Befestigungsstelle des Gehäuses angeordnet sein, über die das Gehäuse an der Fahrzeugtür festgelegt ist. Alternativ kann der Kraftsensor beispielsweise zwischen Gehäusehälften des Gehäuses angeordnet sein, beispielsweise an einer Befestigungsstelle, über die die Gehäusehälften zueinander abgestützt oder fest miteinander verbunden sind. Eine solche Befestigungsstelle kann beispielsweise zwischen Gehäusedomen verwirklicht sein, die bei aneinander angesetzten Gehäusehälften zueinander abgestützt sind. Bei einer Kraftwirkung auf die Fahrzeugtür kommt es zu einer Kraftwirkung (auch) auf das Gehäuse, die zu einer Verspannung im Gehäuse führt. Diese Verspannung kann durch den Kraftsensor aufgenommen werden und führt zu einem Messsignal, das ausgewertet werden kann, um eine Kraft im Kraftfluss zu bestimmen.
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Ein Kraftsensor kann auch an ganz anderen Orten im Kraftfluss angeordnet sein. Ein Kraftsensor kann insbesondere an der Fahrzeugkarosserie oder auch an der Fahrzeugtür angeordnet sein oder beispielsweise an einem Verstellteil, das gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie gekoppelt ist und mit der in diesem Fall zum Beispiel stationär an der Fahrzeugtür angeordneten Antriebseinrichtung zusammenwirkt.
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Die Türantriebsvorrichtung umfasst, in einer Ausgestaltung, ein Verstellteil, das ein Gelenk zum schwenkbaren Anordnen an einem der Fahrzeugteile, also an der Fahrzeugkarosserie oder der Fahrzeugtür, aufweist. Das Verstellteil ist derart an dem zugeordneten Fahrzeugteil anzuordnen, dass bei einem Verstellen der Fahrzeugtür sich das Verstellteil relativ zu dem jeweils anderen Fahrzeugteil, also der Fahrzeugtür oder der Fahrzeugkarosserie, bewegt. An dem anderen Fahrzeugteil ist ein Abtriebselement anzuordnen, das mit dem Verstellteil in Wirkverbindung steht und zum Bewegen des Verstellteils relativ zu dem anderen Fahrzeugteil antreibbar ist. Die elektromotorische Antriebseinrichtung dient in diesem Fall zum Antreiben des Abtriebselements und weist hierzu einen Antriebsmotor und ein den Antriebsmotor mit dem Antriebselement koppelndes Getriebe auf.
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Das Getriebe kann, in einer Ausführungsform, eine Schalteinrichtung aufweisen, mit der das Getriebe zwischen einem Kopplungszustand, in dem der Antriebsmotor mit dem Abtriebselement gekoppelt ist, einem Freilaufzustand, in dem die Kopplung zwischen dem Antriebsmotor und dem Abtriebselement derart unterbrochen ist, dass das Abtriebselement unabhängig von dem Antriebsmotor bewegbar ist, und einem Bremszustand, in dem das Abtriebselement unabhängig von dem Antriebsmotor bewegbar ist, dabei aber gebremst wird, geschaltet werden kann. Das Getriebe ermöglicht somit sowohl eine elektromotorische Verstellung der Fahrzeugtür zur Fahrzeugkarosserie als auch ein manuelles Verstellen. Soll die Fahrzeugtür elektromotorisch verstellt werden, wird das Getriebe in seinen Kopplungszustand gebracht, sodass eine Kopplung zwischen dem Antriebsmotor und dem Abtriebselement hergestellt ist und durch Antreiben des Abtriebselements die Fahrzeugtür elektromotorisch verstellt werden kann. Soll die Fahrzeugtür manuell bewegt werden, wird das Getriebe hingegen in den Freilaufzustand oder den Bremszustand gebracht, sodass das Abtriebselement von dem Antriebsmotor entkoppelt ist und in dem Freilaufzustand frei (d.h. reibungsarm), in dem Bremszustand hingegen in definiert gebremster Weise bewegbar ist. Das Abtriebselement kann somit unabhängig von dem Antriebsmotor bewegt werden, was ein manuelles Verstellen der Fahrzeugtür ermöglicht, ohne dass dabei der Antriebsmotor mit bewegt werden muss.
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Der Kraftfluss besteht hierbei (zumindest) in dem Kopplungszustand. Im Kopplungszustand kann eine Relativkraft zwischen den Fahrzeugteilen zum Verstellen der Fahrzeugtür oder eine Feststellkraft zum Feststellen bewirkt werden.
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Das Verstellteil kann beispielsweise nach Art eines Fangbands ausgebildet sein. Das Abtriebselement kann demgegenüber beispielsweise als drehbare Seiltrommel verwirklicht sein, die über ein Kraftübertragungselement in Form eines (ausschließlich) Zugkräfte übertragenden Zugseils mit dem Verstellteil gekoppelt ist. Bei Verstellen des Verstellteils wird die Seiltrommel entlang des Verstellteils bewegt und verdreht sich hierbei. Ein elektromotorisches Verstellen der Fahrzeugtür kann dann durch Antreiben der Seiltrommel erfolgen. Durch Entkuppeln des Getriebes kann die Seiltrommel in einen Freilauf geschaltet werden, sodass auch ein manuelles Verstellen des Verstellteils möglich ist, unabhängig von einer die Seiltrommel antreibenden Antriebsvorrichtung.
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Die Schalteinrichtung weist, in einer Ausgestaltung, einen Bremstopf, einen Träger, zu dem der Bremstopf bewegbar ist, ein Paar von verstellbar an dem Träger angeordneten Schaltelementen und ein mit einem Stellantrieb verbundenes, um eine Schwenkachse verschwenkbar an dem Träger angeordnetes Stellelement auf. Durch Verschwenken des Stellelements können die Schaltelemente zum Schalten der Schalteinrichtung relativ zum Bremstopf bewegt werden, um die Schaltelemente insbesondere in Anlage oder außer Anlage mit dem Bremstopf zu bringen. Mittels einer solchen Schalteinrichtung können Getriebeteile zum Übertragen einer Verstellkraft miteinander gekuppelt werden. Durch Entkuppeln der Schalteinrichtung können die Getriebeteile hierbei in einen Freilauf geschaltet werden, sodass ein Getriebeteil unabhängig von einem anderen Getriebeteil bewegt werden kann, um die eine Fahrzeugtür manuell unabhängig von der Antriebseinrichtung zu bewegen.
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Das Schalten des Getriebes zwischen den unterschiedlichen Zuständen erfolgt mittels der Schalteinrichtung. In dem Kopplungszustand, in dem die Schaltelemente mit vergleichsweise großer Kraft in Anlage mit dem Bremstopf gedrückt werden, ist der Bremstopf in seiner Lage zu dem Träger und damit zu dem Gehäuseabschnitt des Getriebes, an dem der Träger angeordnet ist, festgelegt, sodass der Bremstopf und damit auch das mit dem Bremstopf verbundene Getriebeelement nicht zu dem Träger bewegt werden kann. Das Getriebeelement wird auf diese Weise festgehalten, sodass über das Getriebe ein Kraftfluss zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement hergestellt ist und somit das Abtriebselement zum Antreiben über die Antriebsvorrichtung verstellt werden kann, abtriebsseitige Kräfte hingegen gesperrt und somit das Abtriebselement (bei nicht bestromter Antriebseinrichtung) festgestellt ist.
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In dem Bremszustand hingegen sind die Schaltelemente zwar in Anlage mit dem Bremstopf, ermöglichen aber eine Bewegung des Bremstopfs unter Reibung relativ zu den Schaltelementen, sodass durch diese reibende, bremsende Anlage zwar das Getriebeelement bewegbar ist, dabei aber gebremst wird. In dieser Bremsstellung kann somit das Abtriebselement grundsätzlich unabhängig von der Antriebseinrichtung bewegt werden, wird dabei aber gebremst.
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In dem Freilaufzustand schließlich sind die Schaltelemente außer Anlage mit dem Bremstopf. Dies ermöglicht ein freies Verstellen des Bremstopfs relativ zu dem Träger, sodass der Kraftübertragungsstrang zwischen dem Abtriebselement und der Antriebsvorrichtung unterbrochen ist und somit das Abtriebselement unabhängig von der Antriebsvorrichtung verstellt werden kann. In der Freilaufstellung ist ein Verstellen des Abtriebselements somit in leichtgängiger, reibungsarmer Weise möglich.
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Anzumerken ist hierzu, dass in dem Freilaufzustand die Schaltelemente nicht notwendigerweise vollständig außer Anlage mit dem Bremstopf sind. Denkbar und möglich ist auch, dass die Schaltelemente in dem Freilaufzustand in schleifender, jedoch nur geringfügig bremsender Anlage mit dem Bremstopf sind.
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Die Schaltelemente können vorzugsweise über ein Stellelement, das mit einem elektromotorischen Stellantrieb verbunden ist, zwischen ihren unterschiedlichen Stellungen verstellt werden. Der Stellantrieb kann beispielsweise über ein Ritzelgetriebe das mit einem Hebel verbundene Stellelement antreiben, sodass durch Verstellen des Stellelements die Schaltelemente bewegt werden können.
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Das Getriebe kann in einer konkreten Ausgestaltung als Planetenradgetriebe ausgebildet sein.
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Grundsätzlich sind unterschiedliche Varianten eines solchen Planetenradgetriebes denkbar und möglich. Beispielsweise kann das Planetenradgetriebe einstufig oder auch mehrstufig, insbesondere zweistufig, ausgebildet sein.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung zum Verstellen oder Feststellen einer Fahrzeugtür relativ zu einer Fahrzeugkarosserie gelöst. Bei dem Verfahren stellt eine elektromotorische Antriebseinrichtung einen Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie her, um die Fahrzeugtür relativ zu der Fahrzeugkarosserie zu verstellen oder festzustellen. Hierbei ist vorgesehen, dass zumindest ein an einem Ort im Kraftfluss angeordneter Kraftsensor ein eine Kraft anzeigendes Messsignal erzeugt.
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Die vorangehend für die Türantriebsvorrichtung beschriebenen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen finden analog auch auf das Verfahren Anwendung, sodass diesbezüglich auf das vorangehend Ausgeführte verwiesen werden soll.
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Die Türantriebsvorrichtung kann vorzugsweise eine Steuereinrichtung umfassen, die ausgebildet ist, dass Messsignal zum Steuern der Türantriebsvorrichtung auszuwerten. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise das Messsignal zum Bestimmen einer Motordrehzahl, zum Bestimmen einer Verstellkraft für eine Einklemmschutzerkennung, zum Bestimmen einer akustischen Anregung an der Fahrzeugtür oder der Fahrzeugkarosserie und/oder zum Identifizieren eines durch einen Nutzer auf die Fahrzeugtür ausgeübten, vorbestimmten Steuerkommandos auswerten.
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Die Motordrehzahl kann beispielsweise aus einer Abfolge von Signalspitzen in dem durch den Kraftsensor ausgegebenen Messsignal abgeleitet werden. Solche Signalspitzen werden bei der Umdrehung einer Motorwelle erzeugt. Aus der Frequenz der Signalspitzen kann die Drehzahl abgeleitet werden.
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Eine Einklemmschutzerkennung kann beispielsweise dadurch vorgenommen werden, dass anhand des Messsignals eine Kraft bestimmt wird, um anhand einer unzulässigen Erhöhung der Kraft auf einen Einklemmfall zu schließen.
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Über den Kraftsensor können auch Vibrationen erfasst werden, die auf eine akustische Anregung an der Fahrzeugtür oder Karosserie hinweisen, sodass die Antriebsvorrichtung zum Einleiten von Gegenmaßnahmen gesteuert, beispielsweise in ihrer Drehzahl geregelt, werden kann.
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Es ist auch möglich, durch den Kraftsensor ein Steuerkommando zu erkennen, dass durch einen Nutzer bewirkt wird. Beispielsweise kann definiert sein, dass eine Fahrzeugtür bei Klopfen an der Fahrzeugtür geöffnet werden soll. So kann eine gegebenenfalls konfigurierbare Klopffolge definiert sein und in der Steuereinrichtung hinterlegt sein. Klopft ein Nutzer entsprechend der vordefinierten Klopffolge an der Fahrzeugtür, kann dies durch Auswertung des Messsignals des Kraftsensors identifiziert werden, sodass die Antriebseinrichtung zum Öffnen der Fahrzeugtür angesteuert werden kann. Auf diese Weise kann gegebenenfalls eine Türöffnung unabhängig von einem Türgriff bewirkt werden, sodass gegebenenfalls sogar auf einen Türgriff verzichtet werden kann.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugtür an einer Fahrzeugkarosserie, mit einem gelenkig an der Fahrzeugkarosserie angeordneten, bei einem Verschwenken der Fahrzeugtür relativ zu der Fahrzeugtür bewegten Verstellteil in Form eines Fangbands;
- 2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Türantriebsvorrichtung zum Verstellen und Feststellen einer Fahrzeugtür, mit einem einstufigen Planetenradgetriebe;
- 3 eine Ansicht der Türantriebsvorrichtung ohne ein Gehäuse; und
- 4 eine Ansicht der Planetenradstufe des Planetenradgetriebes.
- 5 eine Ansicht einer Baugruppe der Türantriebsvorrichtung mit einem Verstellteil, einem an dem Verstellteil angeordneten Zugseil und einer mit dem Zugseil verbundenen Seiltrommel;
- 6 eine gesonderte Ansicht der Seiltrommel;
- 7 eine gesonderte Ansicht der Seiltrommel mit daran angeordnetem Zugseil;
- 8A eine Ansicht einer Schalteinrichtung zum Schalten des Getriebes, in einem Kopplungszustand;
- 8B eine Ansicht der Schalteinrichtung, in einem Bremszustand;
- 8C eine Ansicht der Schalteinrichtung, in einem Freilaufzustand;
- 9 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugtür mit einer daran angeordneten Antriebseinrichtung und einem Kraftfluss zwischen der Fahrzeugtür und einer Fahrzeugkarosserie;
- 10 eine schematische Ansicht eines Gehäuses einer Antriebseinrichtung; und
- 11 eine weitere schematische Ansicht des Gehäuses der Antriebseinrichtung, mit zwischen Gehäusehälften angeordneten Kraftsensoren sowie mit Kraftsensoren, die an Befestigungsstellen zum Befestigen des Gehäuses an der Fahrzeugtür angeordnet sind.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 1 mit einer Fahrzeugkarosserie 10 und einer um einen Türscharnier 111 gelenkig an der Fahrzeugkarosserie 10 angeordneten Fahrzeugtür 11, die entlang einer Öffnungsrichtung O relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 verschwenkt werden kann, um eine Türöffnung freizugeben oder zu verschließen.
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Zwischen der Fahrzeugkarosserie 10 und der Fahrzeugtür 11 wirkt eine Türantriebsvorrichtung 2, die ein Verstellteil 21 in Form eines Fangbands aufweist und zum Feststellen und/oder Verstellen der Fahrzeugtür 11 relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 dient. Das Verstellteil 21 in Form des Fangbands ist um ein Gelenk 20 an der Fahrzeugkarosserie 10, beispielsweise an der A-Säule des Fahrzeugs 1, gelenkig angeordnet und bewegt sich bei einem Verschwenken der Fahrzeugtür 11 relativ zu der Fahrzeugtür 11. Das Verstellteil 21 ragt hierzu mit einem Ende 211 in einen Türinnenraum 110 der Fahrzeugtür 11 hinein und bewegt sich bei einem Verstellen der Fahrzeugtür 11 in diesem Türinnenraum 110.
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Perspektivische Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Türantriebsvorrichtung 2 dieser Art sind in 2 bis 8A-8C dargestellt. Das Verstellteil 21 in Form des Fangbands trägt an einem Ende 210 ein Gelenk 20, das an der Fahrzeugkarosserie 10, beispielsweise der A-Säule des Fahrzeugs 1, festgelegt werden kann, um auf diese Weise das Verstellteil 21 gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie 10 zu verbinden.
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Mit seinem vom Ende 210 abgewandten Ende 211 erstreckt sich das Verstellteil 21 in den Türinnenraum 110 der Fahrzeugtür 11 hinein. Das Verstellteil 21 steht hierbei mit der Fahrzeugtür 11 in Wirkverbindung, um die Fahrzeugtür 11 in einer eingenommenen Verstellposition relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 festzustellen und/oder eine elektromotorische oder manuelle Verstellung der Fahrzeugtür 11 relativ zur Fahrzeugkarosserie 10 zu ermöglichen.
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Der grundlegende Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer die Wirkverbindung zwischen der Fahrzeugtür 11 und der Fahrzeugkarosserie 10 herstellenden Baugruppe dieser Türantriebsvorrichtung 2 ist in 5 bis 7 dargestellt.
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An dem Verstellteil 21 ist ein flexibles, Zugkräfte übertragendes Kraftübertragungselement in Form eines Zugseils 22, beispielsweise eines Stahl- oder Kunststoffseils angeordnet. Das Zugseil 22 weist zwei unterschiedliche, getrennt voneinander ausgebildete Abschnitte 22A, 22B auf, die einerseits mit dem Verstellteil 21 und andererseits mit einem Abtriebselement in Form einer Seiltrommel 24 verbunden sind.
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Die Abschnitte 22A, 22B erstrecken sich entlang einer Lauffläche 215 des Verstellteils 21 und sind teilweise auf die Seiltrommel 24 aufgewickelt. Der erste Abschnitt 22A des Zugseils 22 erstreckt sich zwischen einer Befestigungseinrichtung 212 des Verstellteils 21 und der Seiltrommel 24 und ist mit einem Seilnippel 223 an einem Seilende in die als Nippelkammer ausgestaltete Befestigungseinrichtung 212 formschlüssig eingelegt. Der andere, zweite Abschnitt 22B erstreckt sich zwischen der Seiltrommel 24 und einer Einstelleinrichtung 23, die zum Einstellen der frei erstreckten Länge des Zugseils 22 an dem Verstellteil 21 dient.
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Die Seiltrommel 24 ist an einer längs entlang einer Längsachse L erstreckten Welle 34 angeordnet und ist um die Längsachse L drehbar. Die Seiltrommel 24 weist, wie aus der gesonderten Ansicht gemäß 6 ersichtlich, eine nach Art einer Gewinderille um die Seiltrommel 24 umlaufende Seilrille 241 auf, in der die Abschnitte 22A, 22B einliegen. Beidseitig ist diese Seilrillen 241 durch Laufringe 242, 243 begrenzt, die radial über die Seiltrommel 24 nach außen hin vorstehen und geschlossene Ringe darstellen, mit denen die Seiltrommel 24 derart in Anlage mit der Lauffläche 215 des Verstellteils 21 ist, dass beim Verdrehen der Seiltrommel 24 um die Längsachse L die Seiltrommel 24 an der Lauffläche 215 des Verstellteils 21 abrollt. An der Seiltrommel 24 sind, diametral gegenüberliegend und jeweils benachbart zu einem der Laufringe 242, 243, Befestigungseinrichtungen 244, 245 in Form von sogenannten Nippelkammern angeordnet, in denen ein jeweils zugeordneter Abschnitt 22A, 22B des Zugseils 22 mit einem Ende einliegt und somit schlupffrei an der Seiltrommel 24 gehalten ist.
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Bei einem Verdrehen der Seiltrommel 24 um die Längsachse L wird einer der Abschnitte 22A, 22B (abhängig von der Drehrichtung) auf die Seiltrommel 24 aufgewickelt, während der andere Abschnitt 22B, 22A von der Seiltrommel 24 abgewickelt wird. Das Zugseil 22 ändert hierbei seine Erstreckungslänge an dem Verstellteil 21 nicht. Vielmehr führt das Verdrehen der Seiltrommel 24 zu einem Verstellen des Verstellteils 21 entlang einer Verstellrichtung V relativ zu der Seiltrommel 24, sodass durch Antreiben der Seiltrommel 24 das Verstellteil 21 und damit die Fahrzeugtür 11 bewegt werden kann. Alternativ kann über die Seiltrommel 24 auch - bei einem manuellen Verstellen der Fahrzeugtür 11 - eine Bremswirkung bereitgestellt werden, um die Fahrzeugtür 11 in einer gerade eingenommenen Position festzustellen oder beim Verstellen die Verstellbewegung durch Bremsen zu beeinflussen.
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Die Seiltrommel 24 ist formschlüssig und auf diese Weise drehfest mit der Welle 34 verbunden. Die Welle 34 ist, wie nachfolgend noch erläutert werden soll, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Getriebes 30, über das zum Verstellen oder Feststellen auf die Seiltrommel 24 eingewirkt werden kann. Die Seiltrommel 24 ist in einem Seiltrommelgehäuse 380 eingefasst, das fest mit einem Gehäuse 38 der Türantriebsvorrichtung 2 verbunden ist. Das Seiltrommelgehäuse 380 lagert die Seiltrommel 24 drehbar und dient zudem zur definierten Führung der Seiltrommel 24 relativ zu dem Verstellteil 21.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 bis 8A-8C ist die Seiltrommel 24 mit einer Antriebseinrichtung 3 gekoppelt, deren Bestandteil das Getriebe 30 ist und die derart ausgestaltet ist, dass die Fahrzeugtür 1 elektromotorisch mittels der Antriebseinrichtung 3 oder manuell unabhängig von der Antriebseinrichtung 3 oder auch nach Art eines Servomotors elektromotorisch unterstützt durch die Antriebseinrichtung 3 verstellt werden kann. Das Getriebe 30 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als einstufiges Planetengetriebe ausgebildet und weist eine Planetenradstufe 32 mit Planetenrädern 321 auf, die an einem drehfest mit der Welle 34 verbundenen Trägerelement 320 um Drehachsen 322 drehbar angeordnet sind und mit einer Innenverzahnung 312 an einem Hohlrad 31 in Verzahnungseingriff stehen.
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Die Planetenräder 321 kämen mit einem Sonnenrad 326, das an einer Hohlwelle 327 angeordnet ist. Die Hohlwelle 327 ist an der Welle 34 freidrehend angeordnet und bildet ein Stirnrad 328 aus, das mit einer Antriebsschnecke 371 an einer durch einen Antriebsmotor 370 angetriebenen Motorwelle 37 kämmt. Die Hohlwelle 327 kann vorzugsweise einstückig mit dem daran angeformten Sonnenrad 326 und dem Stirnrad 328 ausgebildet sein. Grundsätzlich ist aber auch eine mehrteilige Bauform denkbar und möglich.
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Das Hohlrad 31 bildet die Innenverzahnung 312 zum Eingriff mit den Planetenrädern 321 aus. Das Hohlrad 31 ist hierbei über einen Lagerabschnitt 318 in Form einer Lagerbuchse an der Welle 34 drehbar gelagert und bildet an einem der Innenverzahnung 312 abgewandten, axialen Ende einen Bremstopf 42 aus, in dem Schaltelemente 430, 431 (siehe 8A bis 8C) einer Schalteinrichtung 4 angeordnet sind, die - angetrieben über einen Stellantrieb 40 und ein Schaltgetriebe 400-405 - zwischen unterschiedlichen Zuständen verstellbar sind.
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Die Schalteinrichtung 4 ist nach Art einer Trommelbremse ausgebildet und ist in unterschiedlichen Ansichten in 8A bis 8C dargestellt. Die Schaltelemente 430, 431 in Form von Bremsbacken mit daran angeordneten Bremsbelägen 434 sind an einem Träger 41 angeordnet, der ortsfest zu dem Gehäuse 38 angeordnet ist. Die Bremsbacken 430, 431 sind um eine durch ein Festlager ausgebildete Schwenkachse 432 (siehe zum Beispiel 8A) verschwenkbar an dem Träger 41 angeordnet und können zum Schalten des Getriebes 30 zwischen unterschiedlichen Stellungen verstellt werden.
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Zum Verstellen der Schaltelemente 430, 431 in Form der Bremsbacken ist ein Stellelement 44 vorgesehen, das verschwenkbar an dem Träger 41 angeordnet und mit einem Hebel 405 verbunden ist und über ein Ritzelgetriebe mit Ritzeln 401, 402, die über eine Welle 403 miteinander verbunden sind, verstellt werden kann. Ein erstes Ritzel 401 steht hierbei mit einer Antriebsschnecke 400 eines Stellantriebs 40 in Eingriff, während ein zweites Ritzel 402 mit einem Stellelement 404 in Form eines Zahnbogens, der fest mit dem Hebel 405 verbunden ist, kämmt. Angetrieben durch den Stellantrieb 40 kann das Stellelement 404 und darüber das auf die Bremsbacken 430, 431 einwirkende Stellelement 44 verstellt werden, sodass die Bremsbacken 430, 431 innerhalb des Bremstopfes 42 verstellt werden können.
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Über die Schalteinrichtung 4 kann das Getriebe 30 zwischen einem Kopplungszustand, einem Bremszustand und einem Freilaufzustand geschaltet werden.
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In dem Kopplungszustand (8A) ist der Bremstopf 42 durch sperrende Wirkung der Bremsbacken 430, 431 relativ zu dem Gehäuse 38 gesperrt, sodass das Hohlrad 31 relativ zu dem Gehäuse 38 festgehalten wird. In diesem Kopplungszustand ist ein Kraftfluss A (siehe 1) zwischen der Hohlwelle 327 und der Seiltrommel 24 hergestellt, sodass über das Getriebe 30 der Antriebsmotor 370 mit der Seiltrommel 24 gekoppelt ist und die Seiltrommel 24 elektromotorisch verstellt werden kann.
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In dem Kopplungszustand befinden sich die Bremsbacken 430, 431 in der Kopplungsstellung gemäß 8A und werden hierzu über den Stellantrieb 40 mittels des Stellelements 44 mit einer maximalen Kraft innenseitig in Anlage mit dem Bremstopf 42 gedrückt. Durch diese sperrende Anlage wird das Hohlrad 31 relativ zu dem Träger 41 und damit zu dem Gehäuse 38 festgehalten, sodass der Kraftfluss A zwischen dem Antriebsmotor 370 und der Seiltrommel 24 geschlossen ist und Verstellkräfte von dem Antriebsmotor 370 hin zu der Seiltrommel 24 übertragen werden können oder die Seiltrommel 24 (bei nicht bestromtem Antriebsmotor 370) in ihrer gerade eingenommenen Lage aufgrund einer Selbsthemmung des Getriebes 30 festgestellt ist.
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In dem Bremszustand (8B) werden die Bremsbacken 430, 431 hingegen mit - im Vergleich zum Kopplungszustand - reduzierter Kraft innenseitig gegen den Bremstopf 42 gedrückt, sodass das Hohlrad 31 nicht gesperrt, sondern (lediglich) in definierter Weise gebremst wird. Das Hohlrad 31 kann sich somit relativ zu dem Träger 41 verdrehen, wird dabei aber über die reibende Anlage der Bremsbacken 430, 431 an dem Bremstopf 42 gebremst. Durch eine solche Bremswirkung kann ein Bremsen der Bewegung der Fahrzeugtür 11 bewirkt werden, beispielsweise wenn bei manueller Verstellung die Fahrzeugtür 11 sich einer Endposition, beispielsweise der maximal geöffneten Stellung annähert. Über ein definiertes Bremsen kann auch eine zu schnelle Bewegung beispielsweise bei einem manuellen Zuschlagen der Fahrzeugtür 11 gebremst werden.
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In dem Freilaufzustand (8C) sind die Bremsbacken 430, 431 in einer Freilaufstellung und sind entsprechend von dem Bremstopf 42 entfernt, sodass der Bremstopf 42 nicht (mehr) gegenüber dem Gehäuse 38 festgestellt ist und auch keine (nennenswerte) Bremswirkung durch die Bremsbacken 430, 431 bewirkt wird. In diesem Freilaufzustand kann die Seiltrommel 24 grundsätzlich unabhängig vom Antriebsmotor 370 bewegt werden, ohne dass der Antriebsmotor 370 bei einer abtriebsseitigen Bewegung der Seiltrommel 24 mitbewegt wird. In diesem Freilaufzustand ist insbesondere ein leichtgängiges, manuelles Verstellen der Fahrzeugtür 11 unabhängig vom Antriebsmotor 370 möglich.
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Wie aus 8A bis 8C ersichtlich, sind die Bremsbacken 430, 431 über Vorspannelemente 433 in Form von Zugfedern in Richtung ihrer Freilaufstellung ( 8C) vorgespannt. Zum Verstellen der Bremsbacken 430, 431 aus der Freilaufstellung heraus drückt das Stellelement 44 die Bremsbacken 430, 431 auseinander und somit in Richtung des Bremstopfes 42. Dies erfolgt entgegen der Wirkung der Vorspannelemente 433. Zum Zurückstellen der Bremsbacken 430, 431 in Richtung der Freilaufstellung wird das Stellelement 44 zurück verschwenkt, wobei die Bremsbacken 430, 431 aufgrund der Wirkung der Vorspannelemente 433 dem Stellelement 44 nachfolgen und sich somit zurück in Richtung ihrer Freilaufstellung bewegen.
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Der Stellantrieb 40 ist vorzugsweise nach einem Schaltvorgang, also nach einem Verstellen der Schaltelemente 430, 431, stromlos, sodass die Fahrzeugbatterie durch den Stellantrieb 40 nicht übermäßig belastet wird. Um die Schalteinrichtung 4 hierbei in ihrer gerade eingestellten Stellung zu halten, ist beispielswiese der Eingriff der Antriebsschnecke 400 mit dem Ritzel 401 selbsthemmend.
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Wie schematisch in 2 für das Ausführungsbeispiel gemäß 2 bis 8A-8C eingezeichnet sowie wie weiter schematisch in 9 bis 11 dargestellt ist, sind an der Türantriebsvorrichtung 2 Kraftsensoren 5 vorgesehen, die dazu dienen, ein Messsignal aufzunehmen, dass eine Kraft im Kraftfluss A anzeigt. Die Kraftsensoren 5 können insbesondere als Piezosensoren ausgebildet sein und geben in diesem Fall bei Druck auf einen Kraftsensor 5 ein Spannungssignal aus, aus dem eine am Sensor 5 anliegende Kraft abgeleitet werden kann. An der Türantriebsvorrichtung 2 können hierbei ein oder mehrere Kraftsensoren 5 an einem oder an mehreren unterschiedlichen Orten vorgesehen sein, sodass über die Kraftsensoren 5 eine Kraft an der Türantriebsvorrichtung 2 bestimmt und überwacht werden kann.
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Beispielsweise können Kraftsensoren 5 an Befestigungsstellen 381 des Gehäuses 38 angeordnet sein, wie dies in 2 eingezeichnet ist. Die Kraftsensoren 5 können hierbei eine Kraft zwischen Gehäusehälften des Gehäuses 38 aufnehmen und sind hierzu beispielsweise zwischen den Gehäusehälften des Gehäuses 38 angeordnet. Ist das Gehäuse 38 über die Befestigungsstellen 381 mit der Fahrzeugtür 11 verbunden, können die Kraftsensoren 5 beispielsweise auch zwischen dem Gehäuse 38 und der Fahrzeugtür 11 angeordnet sein, um eine Kraft am Übergang zwischen dem Gehäuse 38 und der Fahrzeugtür 11 aufzunehmen.
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9 stellt schematisch einen Kraftfluss A dar, der über die Türantriebsvorrichtung 2 wirkt. Während die Antriebseinrichtung 3 über das Gehäuse 38 an Befestigungsstellen 381 mit der Fahrzeugtür 11 verbunden und somit an der Fahrzeugtür 11 festgelegt ist, ist das Verstellteil 21 gelenkig an der Fahrzeugkarosserie 10 angeordnet. Befindet sich die Schalteinrichtung 4 in ihrem Kopplungszustand, wie dies vorangehend beschrieben worden ist, und ist somit die Fahrzeugtür 10 in ihrer Position festgestellt (bei nicht bestromter Antriebseinrichtung 3) oder wird die Fahrzeugtür 11 durch Bestromen der Antriebseinrichtung 3 verstellt, so besteht der Kraftfluss A zwischen der Fahrzeugtür 11 und der Fahrzeugkarosserie 10.
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Bewirkt durch den Kraftfluss A kommt es beispielsweise zu Verspannungen im Gehäuse 38 der Antriebseinrichtung 3 oder auch zu einer Kraftwirkung zwischen dem Gehäuse 38 und der Fahrzeugtür 11 an den Befestigungsstellen 381. Eine Verspannung im Gehäuse 38 und auch eine Kraftwirkung zwischen dem Gehäuse 38 und der Fahrzeugtür 11 kann über ein oder mehrere Kraftsensoren 5 aufgenommen werden, um Messsignale zu erzeugen, die die Kraft im Kraftfluss A angeben.
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Angemerkt sei an dieser Stelle, dass Kraftsensoren 5 grundsätzlich an ganz unterschiedlichen Orten im Kraftfluss A angeordnet sein können. So können Kraftsensoren 5 an der Antriebseinrichtung 3, am Verstellteil 21 oder auch auf Seiten der Fahrzeugkarosserie 10, beispielsweise im Bereich der Anbringung des Gelenks 20, angeordnet sein, um eine durch den Kraftfluss A bewirkte Kraftwirkung aufzunehmen.
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Bei der beispielhaften, schematisch dargestellten Anordnung gemäß 10 und 11 ist das Gehäuse 38 der Antriebseinrichtung 3 durch Gehäusehälften 382 gebildet, die aneinander angesetzt sind und unterschiedliche Baugruppen der Antriebseinrichtung 3, wie sie vorangehend beschrieben worden sind, einfassen können. Die Gehäusehälften 382 können beispielsweise Befestigungsstellen in Form von Domen 383 aufweisen, die, bei aneinander angesetzten Gehäusehälften 382, abstützend in Anlage miteinander sind, wobei zwischen den Domen 383 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Kraftsensoren 5 angeordnet sind (siehe 11), anhand derer eine Verspannung im Gehäuse 38 erfasst und ausgewertet werden kann.
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Zusätzlich oder alternativ können Kraftsensoren 5 auch an Befestigungsstellen 384, über die das Gehäuse 38 an der Fahrzeugtür 11 festgelegt ist, angeordnet sein, wie dies in 11 dargestellt ist.
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Messsignale der Kraftsensoren 5 können über eine Steuereinrichtung 6 (siehe schematisch in 2) ausgewertet werden. Die Auswertung kann hierbei ganz unterschiedliche Funktionalitäten erfüllen und beispielsweise eine Drehzahlerkennung ermöglichen, einen Einklemmschutz bereitstellen oder auch einen Bedienung durch einen Nutzer unterstützen.
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So können die Messesignale der Kraftsensoren 5 beispielsweise ausgewertet werden, um die Drehzahl des Antriebsmotors 370 zu bestimmen. Hierzu können Signalspitzen im Messsignal der Kraftsensoren 5 ausgewertet werden, deren Frequenz mit der Drehzahl des Antriebsmotors 370 korreliert und die somit ein direktes Auslesen der Drehzahl ermöglichen. Dies ist analog zu einer Bestimmung der Drehzahl anhand einer Rippelerkennung im Motorstrom.
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Die Auswertung des Messsignals der Kraftsensoren 5 kann auch einen Einklemmschutz ermöglichen. Befindet sich bei einem Verstellen der Fahrzeugtür 11 ein Objekt im Verstellweg der Fahrzeugtür 11 und schlägt die Fahrzeugtür 11 an diesem Objekt an, so führt dies zu einer Erhöhung der Kraft im Kraftfluss A und damit zu einer Verspannung in der Fahrzeugtür 11 und dadurch auch im Gehäuse 38 der Antriebseinrichtung 3, was anhand des Messsignals der Kraftsensoren 5 identifizierbar ist. Dies kann die Erkennung eines Einklemmfalls ermöglichen oder einen Einklemmschutz (der zum Beispiel anhand einer Motorstrom- oder Drehzahlüberwachung durchgeführt werden kann) zumindest unterstützen.
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Anhand des Messsignals der Kraftsensoren 5 kann auch eine akustische Anregung an der Fahrzeugtür 11 oder der Fahrzeugkarosserie 10 erkannt werden, um die Antriebseinrichtung 3 so anzusteuern (beispielsweise in der Drehzahl zu regeln), dass eine akustische Anregung zumindest reduziert wird.
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Schließlich ist auch möglich, über das Messsignal der Kraftsensoren 5 eine Steuerung der Antriebseinrichtung 3 durch einen Nutzer zu ermöglichen. So kann ein Klopfsignal, mit dem ein Nutzer an der Fahrzeugtür 11 zu klopfen hat, vordefiniert sein. Klopft ein Nutzer entsprechend dieses vorbestimmten Klopfsignals, beispielsweise entsprechend einer vorbestimmten Klopffolge, an der Fahrzeugtür 11, kann dies in dem Messsignal der Kraftsensoren 5 erkannt und durch Mustererkennung identifiziert werden. Wird ein solches Klopfsignal identifiziert und ist in der Steuereinrichtung hinterlegt, dass dieses Klopfsignal beispielsweise zu einem Öffnen der Fahrzeugtür 11 führen soll, kann die Steuereinrichtung 6 die Antriebseinrichtung 3 entsprechend ansteuern. Ein Nutzer kann somit Steuerbefehle unabhängig von einem Türgriff und unabhängig von einer elektronischen Fernbedienung oder dergleichen durch einfaches Klopfen an der Fahrzeugtür bewirken.
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Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise auch ein Bewegungswunsch eines Nutzers bei manuellem Angreifen an der geöffneten, durch die Antriebseinrichtung 3 im Kopplungszustand festgestellten Fahrzeugtür 11 durch Auswertung des Messsignals der Kraftsensoren 5 ausgewertet und erkannt werden. Wird ein solcher Bewegungswunsch erkannt, kann die Steuereinrichtung 6 die Antriebseinrichtung 3 zum Entkuppeln, also zum Überführen in den Freilaufzustand, ansteuern, sodass die Fahrzeugtür 11 manuell bewegt werden kann.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch in gänzlich andersgearteter Weise umgesetzt werden.
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So können Kraftsensoren an ganz unterschiedlichen Orten im Kraftfluss zwischen einer Fahrzeugtür und einer Fahrzeugkarosserie angeordnet sein, um Messsignale aufzunehmen, die die Kraft im Kraftfluss und insbesondere auch eine Kraftänderung anzeigen. Anhand solcher Messsignale können ganz unterschiedliche Funktionalitäten auch über die hier beschriebenen Funktionalitäten hinaus verwirklicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 10
- Karosserie
- 11
- Fahrzeugtür
- 110
- Türinnenraum
- 111
- Türscharnier
- 2
- Türantriebsvorrichtung
- 20
- Gelenk
- 21
- Verstellteil (Fangband)
- 210, 211
- Ende
- 212
- Befestigungseinrichtung
- 213
- Öffnung
- 214
- Führungsbahn
- 215
- Lauffläche
- 22
- Flexibles Kraftübertragungselement (Zugseil)
- 22A, 22B
- Seilabschnitt
- 223
- Seilnippel
- 23
- Einstelleinrichtung
- 24
- Seiltrommel
- 240
- Öffnung
- 241
- Seilrille
- 242, 243
- Laufring
- 244, 245
- Befestigungseinrichtung (Nippelkammer)
- 3
- Antriebseinrichtung
- 30
- Getriebe
- 31
- Hohlrad
- 312
- Innenverzahnung
- 318
- Lagerabschnitt
- 32
- Planetenradstufe
- 320
- Trägerelement
- 321
- Planetenräder
- 322
- Drehachse
- 326
- Sonnenrad
- 327
- Hohlwelle
- 328
- Stirnrad
- 34
- Welle
- 37
- Motorwelle
- 370
- Antriebsmotor
- 371
- Antriebsschnecke
- 38
- Gehäuse
- 380
- Seiltrommelgehäuse
- 381
- Befestigungsstellen
- 382
- Gehäusehälften
- 383
- Befestigungsstelle (Befestigungsdom)
- 384
- Befestigungsstelle
- 4
- Schalteinrichtung
- 40
- Stellantrieb
- 400
- Antriebsschnecke
- 401, 402
- Ritzel
- 403
- Welle
- 404
- Stellelement
- 405
- Hebel
- 406
- Öffnung
- 41
- Träger
- 42
- Bremstopf
- 420
- Bremsfläche
- 430, 430
- Schaltelemente (Bremsbacken)
- 432
- Schwenkachse
- 433
- Spannfedern
- 434
- Bremsbelag
- 44
- Stellelement
- 5
- Kraftsensor (Piezosensor)
- 6
- Steuereinrichtung
- A
- Kraftfluss
- F
- Kraft
- L
- Längsachse
- O
- Öffnungsrichtung
- V
- Verstellrichtung
