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Die Erfindung betrifft eine Türfeststellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Mittels einer solchen Türfeststellvorrichtung kann eine Fahrzeugtür des Kraftfahrzeugs mit einem Bremsmoment beaufschlagt werden, damit die Fahrzeugtür im geöffneten Zustand selbstständig in einer vom Benutzer eingestellten Abstellposition verharrt. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Türfeststellvorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Türfeststellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs.
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Eine solche Türfeststellvorrichtung kann mechanisch ausgestaltet sein, zum Beispiel über Federn, die in sogenannten Rastpositionen jeweils ein Rastmoment aufbringen, um die Fahrzeugtür an einer Weiterbewegung zu hindern. Eine solche Permanentbremse setzt der Schwenkbewegung der Fahrzeugtür ein Permanentbremsmoment entgegen, dessen Wert derart eingestellt sein muss, dass das Permanentbremsmoment auch von einer schwächeren Person, zum Beispiel einem Kind oder einer älteren Person, überwunden werden kann, damit eine solche Person selbstständig das Kraftfahrzeug zum Beispiel im Notfall verlassen kann. Dieser Wert ist im Folgenden als Komfortwert bezeichnet. Er ist größer als 0 und kann in einem Bereich von 30 Newtonmeter bis 80 Newtonmeter liegen, insbesondere ist ein permanentes Türbremsmoment von 50 Newtonmeter üblich. Bei einer extremen Neigung des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel beim Parken an einem Hang, kann das Kraftfahrzeug bezüglich einer horizontalen Ebene eine Neigung von bis zu 30 % Steigung oder Gefälle aufweisen. In Verbindung mit einer schweren, langen Fahrzeugtür, bei welcher also der Schwerpunkt weiter als im Durchschnitt vom Drehpunkt des Scharniers der Fahrzeugtür entfernt ist, kann es vorkommen, dass das Permanentbremsmoment mit dem Komfortwert nicht mehr ausreicht, die Tür in der vorgesehenen Rastposition zu fixieren.
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Hier könnte man an eine elektrische Lösung denken, bei welcher ein Zusatzbremsmoment mittels einer elektrischen Türbremse zusätzlich aufgebracht wird. Hierbei ergibt sich aber das Problem, dass bei einem Versagen der elektrischen Türbremse das Zusatzbremsmoment wegfällt und sich damit die Fahrzeugtür selbstständig aufgrund ihrer eigenen Gewichtskraft und der Neigung des Kraftfahrzeugs in Bewegung setzt, also selbstständig eine Schwenkbewegung ausführt. Dies kann zum einen eine Person überraschen und zum anderen zu einem Schaden führen, wenn die sich selbstständig verschwenkende Fahrzeugtür zum Beispiel gegen ein Hindernis schlägt.
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Aus der
DE 20 2005 020 087 U1 ist eine elektrische Antriebseinheit für eine Fahrzeugtür bekannt, mittels welcher die Fahrzeugtür um eine Drehachse oder Schwenkachse geschwenkt werden kann. Bei Ausfall einer Spannungsversorgung wird mittels einer Rutschkupplung die Motoreinheit von der Fahrzeugtür derart entkoppelt, dass eine manuelle Betätigung der Fahrzeugtür mit der Mindest-Betätigungsraft möglich ist und dennoch die Tür in ihrer aktuellen Position gehalten wird, falls die Fahrzeugtür nicht betätigt wird. Diese Mindest-Betätigungskraft muss aber dem Komfortwert entsprechen, damit im spannungslosen Zustand sich auch die besagte schwächere Person aus dem Kraftfahrzeug befreien kann. Steht das Kraftfahrzeug an einem steilen Hang, so wird sich also auch diese Fahrzeugtür in der beschriebenen Weise selbstständig verschwenken oder in Bewegung setzen.
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Aus der
DE 198 03 709 A1 ist ein Öffnungs- und Schließsystem für eine FahrzeugSchiebetür bekannt. Eine Steuereinrichtung basiert auf einem Mikrocomputer, der bei einem Spannungsabfall im Energieversorgungskreis des Kraftfahrzeugs einen unkontrollierbaren Zustand einnehmen kann. Daher wird der Spannungsabfall detektiert und daraufhin der Mikrocomputer zurückgesetzt. Mit dieser Sicherungsmaßnahme wird ein unkontrollierter Betrieb der Fahrzeugschiebetür vermieden.
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Aus der
DE 10 2017 103 443 A1 ist ein Fahrzeugtürsystem bekannt, das einen Aktuator, eine Leistungsquelle und eine Steuervorrichtung umfasst. Der Aktuator ist konfiguriert, eine Position einer Tür einzustellen. Die Steuervorrichtung ist konfiguriert, den Aktuator mit Energie, die von der Leistungsquelle geliefert wird, zu steuern. Die Steuervorrichtung ist ferner konfiguriert, einen Ladepegel der Leistungsquelle zu identifizieren und den Ladepegel mit mindestens einem Schwellenwert zu vergleichen. Als Reaktion darauf, dass der Ladepegel geringer ist als der mindestens eine Schwellenwert, ist die Steuervorrichtung konfiguriert, ein Warnsignal auszugeben.
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Aus der
DE 103 31 466 A1 eine Arretiervorrichtung für eine Fahrzeugtüre bekannt, bei der die Fahrzeugumgebung, der Fahrzeugzustand und/oder der Türraum selbst über mindestens einen Sensor überwacht werden. Die Arretiervorrichtung dient dazu, den Widerstand zum Öffnen und/oder Schließen der Fahrzeugtüre in Abhängigkeit von den Sensordaten zu erhöhen.
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Aus der
US 2008/0150319 A1 ist ein von einem Benutzer zu bedienendes System zum interaktiven Öffnen und Schließen von Fahrzeugtüren bekannt. Das System erkennt eine Position eines Fahrzeugs und eine äußere Kraft und stellt eine Hilfskraft zum mühelosen Öffnen oder Schließen der Tür bereit. In einigen Ausführungsformen bietet das System einen ausfallsicheren Betriebsmodus für den Fall eines Stromausfalls und/oder von Endanschlägen, um Schäden an externen Objekten zu minimieren oder zu verhindern, falls die Tür versehentlich mit einem externen Objekt in Kontakt gebracht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Türfeststellvorrichtung mit einer Permanentbremse zusätzlich durch eine elektrische Türbremse zu unterstützen, ohne dass ein Versagen der elektrischen Türbremse zu einem unerwünschten eigenständigen Verschwenken der Fahrzeugtür zum Beispiel bei steiler Hanglage führt.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben.
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Die Erfindung stellt eine Türfeststellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereit. Es sind eine elektrische Türbremse und eine Permanentbremse vorgesehen. Die Permanentbremse ist dazu eingerichtet, zumindest bei inaktiver elektrischer Türbremse einer Schwenkbewegung einer Fahrzeugtür des Kraftfahrzeugs ein Permanentbremsmoment entgegenzusetzen, wobei dieses Permanentbremsmoment einen vorbestimmten Wert aufweist, der im Weiteren den Komfortwert darstellt. Der Komfortwert ist insbesondere größer als 0 und liegt in einem Bereich von 30 Newtonmeter (Nm) bis 80 Newtonmeter. Die Permanentbremse kann zum Beispiel auf der Grundlage eines Permanentmagneten und/oder einer Hydraulik und/oder einer Pneumatik und/oder einer Reibbremse und/oder mittels Federkraft bereitgestellt werden. Die Permanentbremse kann durchgehend für jeden Türöffnungswinkel oder auch nur auf vorbestimmte Rastpositionen begrenzt wirken.
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Wie bereits diskutiert, führt die Begrenzung des Permanentbremsmoments auf den Komfortwert dazu, dass die Tür nicht selbstständig in einer vom Benutzer eingestellten Abstellposition verharrt, wenn das Kraftfahrzeug zum Beispiel an einem Hang geparkt ist und der Hang einen Neigungswinkel größer als ein vorbestimmter Neigungswert aufweist.
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Hierzu ist deshalb erfindungsgemäß zusätzlich die elektrische Türbremse bereitgestellt und dazu eingerichtet, in einem vorbestimmten Betriebsmodus die Fahrzeugtür mittels eines Zusatzbremsmoments, das dem Permanentbremsmoment hinzugefügt ist, die Schwenkbewegung abzubremsen oder zu blockieren oder gegen die Schwenkbewegung abzubremsen oder festzuhalten. Mittels der elektrischen Türbremse kann also eine Fahrzeugneigungskompensation durchgeführt werden. Beispielsweise nimmt das Rastmoment oder die Rastkraft der Fahrzeugtür in der Abstellposition der Fahrzeugtür im geöffneten Zustand nicht aufgrund der Schräglage des Kraftfahrzeugs ab, da die Reduktion, wie sie sich bei dem Permanentbremsmoment durch die entgegenwirkende Gewichtskraft ergibt (Permanentbremsmoment minus Wirkanteil der Gewichtskraft mal Abstand Schwerpunkt von der Drehachse), mittels des Zusatzbremsmoments kompensiert wird.
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Dieses Zusatzmoment erzeugt die elektrische Türbremse aber nur im Betrieb in dem genannten Betriebsmodus, also wenn die elektrische Türbremse mit elektrischer Leistung versorgt wird und die elektrische Türbremse das Permanentbremsmoment um das Zusatzbremsmoment vergrößert. Wird die elektrische Türbremse abgestellt oder deaktiviert, so fällt das Zusatzbremsmoment weg und es steht nur noch das Permanentbremsmoment zur Verfügung. Bei der beschriebenen Schräglage des Kraftfahrzeugs an einem Hang kann so durch eine Gewichtskraft der Fahrzeugtür ein eigenständiges Verschwenken der Fahrzeugtür ausgelöst werden. Dem wird erfindungsgemäß vorgebeugt, indem eine Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, vor und/oder während des Betriebs der elektrischen Türbremse ein vorbestimmtes Versagenskriterium zu überprüfen. Das Versagenskriterium gibt zumindest eine vorbestimmte Bedingung für ein bevorstehendes mögliches Versagen der elektrischen Türbremse an. Die Steuereinrichtung ist des Weiteren dazu eingerichtet, bei erfülltem Versagenskriterium zumindest eine vorbestimmte Sicherungsmaßnahme gegen ein durch die Gewichtskraft der Fahrzeugtür verursachtes, eigenständiges Verschwenken der Fahrzeugtür durchzuführen.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass der Betrieb der elektrischen Türbremse mittels der Steuereinrichtung abgesichert ist, sodass für den Fall eines Versagens der elektrischen Türbremse automatisiert durch die Steuereinrichtung bereits eine Sicherungsmaßnahme durchgeführt ist oder eingeleitet wird und somit bei Eintritt des Versagens der elektrischen Türbremse keine eigenständige Schwenkbewegung der Fahrzeugtür aufgrund ihrer Gewichtskraft einsetzt. Zur Klarstellung sei hier noch erwähnt, dass die elektrische Türbremse auch einen weiteren Betriebsmodus aufweisen kann, in welchem sie das Permanentbremsmoment um ein Reduktionsmoment reduziert, was bis zur vollständigen Aufhebung des Permanentbremsmoments gehen kann (d.h. Reduktionsmoment = Permanentbremsmoment). Der elektrische Aktor der Türbremse kann also sowohl das Permanentbremsmoment bis auf ONm aufheben (vollständiger Freigang) als auch ein zum Permanentmoment zusätzliches „elektrisches“ Bremsmoment (d.h. das Zusatzbremsmoment) aufbringen. Z.B. kann hierzu bei einer Permanentbremse mit Reibbremse deren Reibkraft mittels eines elektrischen Motors der elektrischen Türbremse verstellt werden.
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Nicht jeder Neigungswinkel, den das Kraftfahrzeug gegenüber einer horizontalen Ebene aufweisen kann, führt dazu, dass sich die Fahrzeugtür selbstständig verschwenkt, wenn die elektrisch Türbremse ausfällt und nur noch das Permanentbremsmoment bereitsteht. Die Steuereinrichtung ist deshalb bevorzugt dazu eingerichtet, einen Neigungswinkel, den das Kraftfahrzeug gegenüber einer horizontalen Ebene aufweist, zu ermitteln und in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs einen Grenzwert für einen Türöffnungswinkel der Fahrzeugtür zu ermitteln. Der Türöffnungswinkel kann in an sich bekannter Weise mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Sensor ermittelt werden. Der Türöffnungswinkel wird hier insbesondere bezogen auf die Geschlossenstellung der Fahrzeugtür angegeben, sodass ein Vergrößern des Türöffnungswinkels bedeutet, dass die Fahrzeugtür weiter von der Geschlossenstellung wegbewegt wird. Der Grenzwert ist derart definiert, dass bei dem Grenzwert ein von einem Eigengewicht der Fahrzeugtür, d.h. von der besagten Gewichtskraft, erzeugtes Verschwenkmoment der Fahrzeugtür gleich dem Komfortwert des Permanentbremsmoments ist. Der Grenzwert für den Türöffnungswinkel ist im Folgenden als Grenzwinkel bezeichnet. Wird die Tür also um weniger als den Grenzwinkel geöffnet, so ergibt sich beim aktuellen Neigungswinkel keine eigenständige Schwenkbewegung, also kein eigenständiges Verschwenken der Fahrzeugtür, und zwar selbst dann, wenn das Zusatzbremsmoment wegfällt oder ausbleibt. Wird die Fahrzeugtür dagegen weiter als der Grenzwinkel geöffnet, so reicht das Permanentbremsmoment nicht aus, um die Fahrzeugtür gegen das Verschwenkmoment der Gewichtskraft zu halten. Das Versagenskriterium kann entsprechend umfassen, dass ein aktueller Türöffnungswinkel der Fahrzeugtür außerhalb eines durch den Grenzwinkel begrenzten Werteintervalls liegt. Es kann also mit anderen Worten überprüft werden, ob der aktuelle Türöffnungswinkel z.B. größer als der Grenzwinkel ist. Es kann alternativ dazu überprüft werden, ob der aktuelle Türöffnungswinkel kleiner als der Grenzwinkel ist. Je nach Neigungswinkel kann das gewichtskraftbasierte Verschwenkmoment der Fahrzeugtür auch geringer werden, je größer der Türöffnungswinkel ist, nämlich bei seitlich geneigtem Kraftfahrzeug. Das Versagenskriterium kann entsprechend für solche Werte des Neigungswinkels eine umgekehrte Bedingung vorsehen (Türöffnungswinkel kleiner als Grenzwinkel). Bei der beschriebenen Prüfung des aktuellen Türöffnungswinkels kann auch die Verschwenkrichtung berücksichtigt werden, die sich ergeben würde, falls das Zusatzbremsmoment wegfallen würde.
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Das Versagenskriterium umfasst insbesondere als Bedingung, dass ein Batterieladezustand einer Fahrzeugbatterie des Kraftfahrzeugs kleiner als ein vorbestimmter Mindestladezustand ist. Dies kann beispielsweise anhand eines Werts einer Versorgungsspannung, die der Türbremse und/oder der Steuereinrichtung bereitgestellt wird, erkannt werden. Auch ein Batteriemanagementsystem kann den aktuellen Batterieladezustand signalisieren. Mit der verbleibenden Restenergie der Fahrzeugbatterie kann dann eine Sicherungsmaßnahme durchgeführt werden, bevor die elektrische Türbremse aufgrund einer entladenen Fahrzeugbatterie abgestellt wird oder ausfällt.
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Zu der Erfindung gehören auch vorteilhafte Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Das Versagenskriterium umfasst als Bedingung insbesondere, dass eine Betriebstemperatur der elektrischen Türbremse größer als ein vorbestimmter Höchstwert ist. Die Betriebstemperatur kann eine Aktuatortemperatur der elektrischen Türbremse sein, beispielsweise eine Temperatur einer elektrischen Maschine der Türbremse. Eine Sicherungsmaßnahme kann also eingeleitet oder durchgeführt werden, bevor die Türbremse aufgrund einer Überhitzung des Aktuators (zum Beispiel elektrische Maschine) ausgeschaltet werden muss. Die Betriebstemperatur kann eine Temperatur eines Leistungstreibers oder Transistors oder eines anderen Halbleiter-Bauteils der elektrischen Türbremse sein.
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Zu beachten ist, dass sowohl ein seitlich geneigtes Kraftfahrzeug (Wankwinkel) als auch ein nach vorne oder nach hinten geneigtes Kraftfahrzeug (Nickwinkel) das Problem aufweisen kann, dass sich die Fahrzeugtür bei Ausfall der elektrischen Türbremse selbstständig verschwenkt. Bevorzugt ist deshalb die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, aus einer Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs einen jeweiligen Wert für einen Nickwinkel und/oder einen Wankwinkel des Kraftfahrzeugs zu empfangen und anhand des jeweiligen empfangenen Werts den Neigungswinkel zu ermitteln. Als Sensoreinrichtung kann zum Beispiel ein Steuergerät für eine ESC (Electronic Stability Control - Elektronische Stabilitätskontrolle) genutzt werden, welches die entsprechenden Sensoren bereits aufweist. Die Sensoreinrichtung kann auch Bestandteil der Steuereinrichtung sein. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung einen Gyrosensor umfassen. Der tatsächlich wirksame Neigungswinkel kann aus dem Nickwinkel und dem Wankwinkel auf Grundlage einer vom Fachmann herzuleitenden geometrischen Zusammenhangs ermittelt werden. Er kann tabellarisch in der Steuereinrichtung hinterlegt sein oder durch eine Berechnungsformel bereitgestellt sein. Daraus kann dann der Grenzwinkel ermittelt werden.
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Eine Möglichkeit des Versagens der Türbremse besteht darin, dass es zu einem unvorhersehbaren Spannungsverlust kommt, also die Steuereinrichtung keine Zeit mehr zum Reagieren hat. Um hierzu eine Sicherungsmaßnahme bereitzustellen, ist die Steuerungsvorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, für den Fall, dass eine aktuelle Abstellposition der Fahrzeugtür, in welche die Fahrzeugtür durch einen Benutzer bewegt wird, einen Türöffnungswinkel größer als der Grenzwinkel aufweist als Sicherungsmaßnahme ein Hinweissignal an den Benutzer auszugeben. Das Hinweissignal signalisiert zumindest, dass bei einem Ausfall der elektrischen Türbremse die Fahrzeugtür sich eigenständig Verschwenken wird. Der Benutzer ist dann also gewarnt und kann sich darauf vorbereiten. Es wird also vorher geprüft, ob die Abstellposition größer als der Grenzwinkel ist und in diesem Fall das Hinweissignal ausgegeben. Das Hinweissignal kann akustisch erfolgen, zum Beispiel durch einen Warnton oder eine Sprachausgabe, oder optisch, beispielsweise mittels einer Signalleuchte und/oder durch einen Hinweis auf eine Anzeigeeinrichtung, wie zum Beispiel einem Bildschirm des Kraftfahrzeugs.
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Bevorzugt enthält das Hinweissignal einen Handlungshinweis zum Verringern des Türöffnungswinkels. Der Benutzer kann dann also selbstständig die Fahrzeugtür in eine sichere Abstellposition bewegen, bei welcher der Türöffnungswinkel kleiner als der Grenzwinkel ist.
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Ein Versagen kann aber auch vorhergesehen werden, wie beispielsweise beim Anstieg der Betriebstemperatur der Türbremse und/oder bei einem Absinken der Batteriespannung der Fahrzeugbatterie. Für diesen Fall ist die Steuerungseinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, als Sicherungsmaßnahme das mittels der elektrischen Türbremse erzeugte Zusatzmoment und/oder das Permanentbremsmoment zu reduzieren. Dies kann stufenweise oder graduell erfolgen. Es wird also ausgehend von einem Normalwert zumindest einen Zwischenwert, der sich zwischen dem Normalwert und 0 liegt, eingestellt. Die Steuerungseinrichtung ist hierbei dazu eingerichtet, die Fahrzeugtür mit einer Winkelgeschwindigkeit oder Drehgeschwindigkeit oder Schwenkgeschwindigkeit, die kleiner als ein vorgegebener Höchstwert ist, in eine sichere Ablageposition abzulegen. Durch Reduzieren des Zusatzmoments wird also ab einem vorbestimmten Wert des Zusatzmoments das Verschwenkmoment, wie es die Gewichtskraft erzeugt, die Summe aus Permanentbremsmoment und aktuellem Zusatzmoment überschreiten oder größer sein, sodass die Schwenkbewegung der Fahrzeugtür beginnt. Durch Einstellen des Zusatzwerts kann hierbei erreicht werden, dass die Fahrzeugtür nur bis zu der vorgegebenen Schwenkgeschwindigkeit, die kleiner als der vorgegebene Höchstwert ist, beschleunigt wird.
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Beispielsweise kann eine Schwenkgeschwindigkeit kleiner als 0,01 rad/s vorgesehen sein. Die Steuereinrichtung kann eine Regelelektronik zum Einregeln der Schwenkgeschwindigkeit aufweisen. Die Fahrzeugtür kann so in eine sichere Ablageposition überführt werden. Fällt dann die elektrische Türbremse vollständig aus, sinkt also das Zusatzmoment auf 0, so ist die Fahrzeugtür bereits in der Ablageposition abgelegt. In der Ablageposition liegt die Fahrzeugtür bevorzugt an einem Objekt an, beispielsweise an einem Türanschlag der Fahrzeugtür und/oder an einem fahrzeugexternen Objekt, oder die Fahrzeugtür befindet sich in einem Wertebereich des Türöffnungswinkels, in welchem das Permanentbremsmoment der Permanentbremse ausreicht, die Tür zu halten, also eine eigenständige Schwenkbewegung der Fahrzeugtür auch durch die Permanentbremse allein blockiert ist.
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Die Steuerungseinrichtung kann hierbei dazu eingerichtet sein, die Schwenkgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem aktuellen Türöffnungswinkel und/oder in Abhängigkeit von einem in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs detektierten Hindernis veränderlich zu regeln. Mit anderen Worten wird also der Sollwert für die Schwenkgeschwindigkeit vom Türöffnungswinkel und/oder dem Hindernis abhängig vorgegeben oder eingestellt. Hierdurch wird erreicht, dass die Schwenkgeschwindigkeit bei Annähern an die sichere Ablageposition und/oder an das Hindernis verringert wird. Die Schwenkgeschwindigkeit ist also vor einer Kollision oder einem Erreichen der sicheren Ablageposition, zum Beispiel vor Erreichen des Hindernisses, wieder verringert. Hierdurch wird eine Beschädigung im Moment des Berührens des Hindernisses oder im Moment des Erreichens der sicheren Ablageposition allgemein vermieden.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer drehbar oder verschwenkbar gelagerten Fahrzeugtür. Die Fahrzeugtür ist also drehbar zum Beispiel mittels eines Scharniers gelagert. An der zumindest einen Fahrzeugtür ist jeweils eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Türfeststellvorrichtung bereitgestellt.
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Schließlich stellt die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Türfeststellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs bereit. In der beschriebenen Weise setzt eine Permanentbremse der Türfeststellvorrichtung einer Schwenkbewegung einer Fahrzeugtür des Kraftfahrzeugs ein Permanentbremsmoment entgegen. Das Permanentbremsmoment ist also unabhängig von einer Energieversorgung. Das Permanentbremsmoment weist den vorbestimmten Komfortwert auf, ist also größer als Null und liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 30 Newtonmeter und 80 Newtonmeter.
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Eine elektrische Türbremse bremst im Betrieb, wenn also die elektrische Türbremse elektrisch betrieben wird, in dem besagten Betriebsmodus die Fahrzeugtür zusätzlich mit einem Zusatzbremsmoment gegen die Schwenkbewegung ab. Eine Steuereinrichtung überprüft vor und/oder während des Betriebs der elektrischen Türbremse ein vorbestimmtes Versagenskriterium, welches zumindest eine vorbestimmte Bedingung für ein bevorstehendes Versagen der elektrischen Türbremse angibt. Das bevorstehende Versagen kann tatsächlich bevorstehen oder potentiell bevorstehen, wobei letzteres zum Beispiel durch einen unvorhergesehenen Spannungsausfall, wie beispielsweise durch einen Kurzschluss, verursacht werden kann. Bei erfülltem Versagenskriterium führt die Steuereinrichtung zumindest eine vorbestimmte Sicherungsmaßnahme gegen ein durch eine Gewichtskraft der Fahrzeugtür verursachtes, eigenständiges Verschwenken der Fahrzeugtür durch. Denkbar ist hier auch folgendes: Wenn die Regelung (der Regelelektronik) den Kundenwunsch zur Bewegung der Tür erkennt (z.B. als Ruck oder Kraftüberschreitung an der Fahrzeugtür oder mittels eines Berührsensors), werden sowohl das Zusatzmoment als auch das Permanentbremsmoment durch den Aktor aufgehoben (durch Erzeugung des besagten Reduktionsmoments). Wenn die Regelung erkennt, dass entweder eine „virtuelle“ Raste ausgebildet werden soll (z.B. bei Stillstand der Fahrzeugtür oder bei zumindest einem vorbestimmten Türöffnungswinkel) oder vor einem Hindernis gebremst werden muss (Erkennung mittels einer Sensorik), kann das auch ohne Zusatzmoment sondern nur durch Aktivierung des Permanentbremsmoments erfolgen.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Türfeststellvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, in welchem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 kann eine Fahrzeugtür 11 aufweisen, bei der es sich zum Beispiel um eine Fahrertür oder Beifahrertür handeln kann. Die Fahrzeugtür 11 ist in dem dargestellten Beispiel um einen Türöffnungswinkel 12 geöffnet. Das Kraftfahrzeug 10 kann eine Feststellvorrichtung 13 aufweisen, durch welche eine Schwenkbewegung 14 der Fahrzeugtür 11 hin zu einer maximalen Offenstellung 15 und/oder hin zu einer Geschlossenstellung 16 jeweils durch ein Bremsmoment 17 gebremst wird. Das Bremsmoment 17 kann 2 Bestandteile aufweisen. Hierzu kann die Türfeststellvorrichtung 13 eine Permanentbremse 18 zum Erzeugen eines Permanentbremsmoments 19 und eine elektrische Türbremse 20 zum Erzeugen eines Zusatzmoments 21 aufweisen. Die elektrische Türbremse 20 kann durch eine Steuereinrichtung 22 gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 22 kann zum Beispiel durch ein Steuergerät bereitgestellt sein. Die Steuereinrichtung 21 kann zum Beispiel einen Mikroprozessor und/oder einen Mikrocontroller aufweisen. Für den Betrieb der Türbremse 20 kann in dem Kraftfahrzeug 10 eine Fahrzeugbatterie 23 vorgesehen sein, in welcher bei geparktem Kraftfahrzeug 10, wenn also der Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs 10 ausgeschaltet ist, elektrische Energie für den Betrieb der elektrischen Türbremse 20 bereitgestellt werden kann.
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In der Figur ist dargestellt, wie das Kraftfahrzeug 10 auf einer Straßenschräge oder einem Abhang 24 geparkt ist. Hierdurch weist das Kraftfahrzeug 10 bezüglich einer horizontalen Ebene 25 einen Neigungswinkel 26 auf.
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Das Permanentbremsmoment weist einen Komfortwert 27 auf, der gering genug ist, um es zum Beispiel einem Kind, zu ermöglichen, die Fahrzeugtür 11 aufzuschwenken. Wird also die elektrische Türbremse 20 ausgeschaltet, so ist hierdurch sichergestellt, dass nur ein Permanentbremsmoment 19 bis zu diesem Wert aufrechterhalten wird. Bei der dargestellten Situation bedeutet dies aber, dass die Fahrzeugtür 11 bei entsprechend großem Neigungswinkel 26 sich selbstständig bei der hier dargestellten Parkposition hangabwärts in die maximale Offenstellung 15 bewegen kann, da die Fahrzeugtür 11 aufgrund ihrer Gewichtskraft das Permanentbremsmoment 19 überwinden kann. Der Komfortwert, beispielsweise 50 Newtonmeter, reicht bei der dargestellten Fahrzeuglage (zum Beispiel 30 % Steigung oder Gefälle) und insbesondere bei Fahrzeugtüren, wie sie bei zweitürigen Kraftfahrzeugen verwendet werden, ab einem bestimmten Öffnungswinkel 12 nicht mehr aus, die Fahrzeugtür 11 zu fixieren. Das kann dazu führen, dass fremdes oder eigenes Eigentum beschädigt wird (Auffallen der Tür) oder man sich durch Einklemmung verletzt (Zufallen der Tür).
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Ziel der Türfeststellvorrichtung 13 ist es, diese negativen Auswirkungen zum Beispiel eines Spannungsverlustes oder eines anderen Abschaltens oder Versagens der elektrischen Türbremse 20 zu reduzieren oder zu minimieren oder ganz zu vermeiden. Denn eine Fahrzeugtür, die beispielsweise mit 50 Newtonmeter permanent gebremst wird, kann in Extremlage eine Winkelgeschwindigkeit der Schwenkbewegung 14 von bis zu 0,5 rad/s erreichen. Das entspricht bei 1 m Abstand zur Drehachse 28 einer Tangentialgeschwindigkeit der äußeren Türkanten 29 von 50 cm/s. In Türöffnungsrichtung steigt das die Fahrzeugtür 11 an treibende, von der Gewichtskraft der Fahrzeugtür 11 verursachte Verschwenkmoment 30, hervorgerufen durch einen in Vorwärtsfahrtrichtung hangabwärts gerichtetem Nickwinkel (Neigungswinkel 26) mit größer werdenden Türöffnungswinkel 12 sogar an. In dem in der Figur veranschaulichten Beispiel (Kraftfahrzeug 10 hangabwärts geparkt) weist das Verschwenkmoment 30 hin zur maximalen Offenstellung 15. Im entgegengesetzten, nicht dargestellten Fall (Kraftfahrzeug 10 hangaufwärts geparkt) wäre das Verschwenkmoment 30 zur Geschlossenstellung 16 ausgerichtet. Ein Grenzwinkel 31, ab welchem sich die Fahrzeugtür 11 bei Spannungsverlust oder allgemein bei Versagen der elektrischen Türbremse 20 in Bewegung setzt, ist derjenige Winkel, bei dem das Permanentbremsmoment 19 und das Verschwenkmoment 30 gleich groß sind. Das Permanentbremsmoment 19 ist aber bekannt und der Fahrzeug-Nickwinkel und der Fahrzeug-Wankwinkel kann für eine Fahrzeugneigungskompensation in einer Regelelektronik 32 der Steuereinrichtung 22 für die elektrische Türbremse 20 zum Beispiel aus Informationen oder Daten einer ESP-Sensorik ermittelt werden. Damit kann die Regelelektronik 32 der elektrischen Türbremse 20 den Grenzwinkel 31 errechnen.
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Die Steuereinrichtung 22 kann nun 2 Fälle unterscheiden.
- 1.) Ein vorhersehbarer Verlust der elektrischen Bremskraft aufgrund einer Überlastung der elektrischen Türbremse 20 und/oder aufgrund von Batterieentladung der Fahrzeugbatterie 23:
- Die elektrische Bremskraft für das Zusatzmoment 21 kann aus verschiedenen Gründen vorhersehbar verloren gehen. Beispiele sind eine langsame Entladung der Fahrzeugbatterie 23 aus beliebigem Grund, eine Überhitzung der elektrischen Türbremse 20 durch vielfach reversierende Bremsung oder ein zum Beispiel tagelanges Offenstehen der Tür bis zur Batterieentladung oder Selbstabschaltung der Kommunikationsbusse des Kraftfahrzeugs 10. Wenn als ein Versagenskriterium 34 ein vorbestimmter Schwellenwert (z.B. Batterieladezustand und/oder Aktuatortemperatur) erreicht wird, der vor Überschreiten eine Überführung der Fahrzeugtür 11 in eine sichere Ablageposition noch erlaubt, wird das Zusatzmoment 21, welches die elektrische Türbremse 20 erzeugt, als Sicherungsmaßnahme soweit herunter geregelt, dass sich die Fahrzeugtür 11 zum Beispiel mit einer Drehgeschwindigkeit von 0,01 rad/s in eine ihrer Endlagen, also beispielsweise die maximale Offenstellung 15, selbstständig bewegt und dort sicher abgelegt wird. Die Ablageposition stellt einen stabilen Zustand oder eine stabile Lage dar, in welcher die Fahrzeugtür 11 selbstständig verharrt. Es ist auch denkbar, in der beschriebenen Weise nicht nur das Zusatzmoment, sondern auch das Permanentbremsmoment herunterzuregeln (sogar bis auf 0).
- Die Geschwindigkeit kann so geregelt werden, dass es zu keiner Beschädigung an der Fahrzeugtür 11 oder anderen Gegenständen kommt. Es ist natürlich auch denkbar, die Geschwindigkeit veränderlich zu regeln und erst vor einem Hindernis oder einem Endanschlag so stark zu verlangsamen, dass kein Schaden entsteht.
- 2.) unvorhergesehenes Versagen, zum Beispiel durch Spannungsverlust, wie es durch zum Beispiel Leitungsbruch oder einen Kurzschluss in einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs 10 verursacht werden kann, welches die Fahrzeugbatterie 23 mit der elektrischen Türbremse 20 elektrisch verbindet:
- Bewegt ein Benutzer des Kraftfahrzeugs 10 die Fahrzeugtür 11 in eine Türstellung mit einem Türöffnungswinkel 12, der größer als der Grenzwinkel 31 ist, zum Beispiel in einer virtuellen Raste ab oder allgemein in einer Ablageposition, kann die Regelelektronik 32 dies als ein erfülltes Versagenskriterium 34 erkennen und als Sicherungsmaßnahme zum Beispiel ein Hinweissignal 33 an ein Infotainmentsystem (Informations- und Unterhaltungssystem) des Kraftfahrzeugs 10 ausgeben, wo es dann an den Benutzer ausgegeben werden kann. Der Benutzer kann durch ein derart geeignetes Hinweissignal, das zum Beispiel akustisch sein kann, in Verbindung mit einem Hinweis auf einem Bildschirm auf die potentielle Gefahr hingewiesen werden. Solange kein Spannungsverlust auftritt und der Benutzer die Fahrzeugtür 11 nicht aus der Hand gibt, besteht keine Gefahr. D.h., dass der gesamte Türöffnungswinkel 12 zwischen Geschlossenstellung 16 und maximaler Offenstellung 15 genutzt werden kann, aber nach dem Hinweissignal 33 die Fahrzeugtür 11 bei einem Türöffnungswinkel 12 kleiner als der Grenzwinkel 31 losgelassen oder abgestellt werden sollte.
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Das stellt keine Komforteinschränkung dar, signalisiert dem Benutzer aber die ständige Absicherung durch das Kraftfahrzeug 10. Das gleiche Szenario gilt sinngemäß auch für die Türschließrichtung.
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Bei einem unvorhergesehenen Spannungsverlust erkennt also das System vorher selbstständig die sehr kritische Lage und fordert den Benutzer zur Korrektur auf. Bei einem vorhersehbaren Spannungsverlust erkennt das System das Herannahen des kritischen Zustands und bringt die Fahrzeugtür 11 selbstständig in eine stabile Ablageposition oder in einen stabilen Zustand und vermeidet hierdurch einen Schaden.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Verfahren zum Vermeiden von Schäden durch Spannungsverlust eines elektrischen Türfeststellers bereitgestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- Fahrzeugtür
- 12
- Türöffnungswinkel
- 13
- Türfeststellvorrichtung
- 14
- Schwenkbewegung
- 15
- Maximale Offenstellung
- 16
- Geschlossenstellung
- 17
- Bremsmoment
- 18
- Permanentbremse
- 19
- Permanentbremsmoment
- 20
- Elektrische Türbremse
- 21
- Zusatzbremsmoment
- 22
- Steuereinrichtung
- 23
- Fahrzeugbatterie
- 24
- Schräge
- 25
- Horizontale Ebene
- 26
- Neigungswinkel
- 27
- Komfortwert
- 28
- Drehachse
- 29
- Türkannte
- 30
- Verschwenkmoment
- 31
- Grenzwinkel
- 32
- Regelelektronik
- 33
- Hinweissignal
- 34
- Versagenskriterium
