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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Motorantriebsvorrichtung während einer Bewegung einer bewegbaren Fahrzeugschiebetür zwischen einer Offenposition und einer Schließposition gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, aufweisend einen ansteuerbaren Elektromotor, ein mit der Fahrzeugschiebetür und dem Elektromotor wirkverbindbares Kraftübertragungsmittel zur Übertragung einer vom Elektromotor bereitgestellten Antriebskraft auf die Fahrzeugschiebetür, Sensoren zumindest zur Bestimmung einer momentanen Position der Fahrzeugschiebetür und eine elektronische Steuerungseinheit zur Ansteuerung zumindest des Elektromotors.
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Die
DE 103 46 718 A1 eine Türsteuerungsvorrichtung mit einer Tür zum Öffnen oder Schließen einer Türöffnung eines Fahrzeugkörpers. Die Türsteuerungsvorrichtung umfasst eine bei der Tür bereitgestellte Manuelle-Betätigungserfassungseinrichtung, eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Türgeschwindigkeit, wenn die Tür geöffnet oder geschlossen wird, eine Antriebseinrichtung zum Antreiben der Tür, eine Kupplung, die zwischen der Antriebseinrichtung und der Tür angeordnet ist, um zu erlauben oder zu verhindern, dass eine Antriebskraft von der Antriebseinrichtung zu der Tür übertragen wird. Die Türsteuerungsvorrichtung umfasst ferner eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Kupplung auf der Grundlage eines Betriebszustandes der Tür, der durch die Manuelle-Betätigungserfassungseinrichtung erfasst wird. Die Steuereinrichtung steuert die Kupplung um diese zu entkuppeln, wenn die manuelle Betätigung durch die Manuelle-Betätigungserfassungseinrichtung erfasst wird. Die Steuerungseinrichtungen steuert die Kupplung um diese einzukuppeln, wenn die Geschwindigkeit als größer oder gleich einen ersten Wert bestimmt wird und dann kleiner oder gleich einem zweiten Wert wird, der kleiner als der erste Wert ist.
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Aus dem Gebiet der Fahrzeugtechnik ist es bekannt, Fahrzeuge, beispielsweise Kleintransporter, aber auch Personenkraftwagen, mit Schiebetüren auszurüsten, die insbesondere an Seiten des Fahrzeugs angeordnet sind und die es ermöglichen, einen Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs auch unter beschränkten seitlichen Platzverhältnissen zugänglich zu machen.
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Schiebetüren können manuell bedienbar sein. Aus dem Stand der Technik sind auch Schiebetüren bekannt, die mittels eines Kraftantriebes, insbesondere eines elektrischen Antriebes, zwischen einem Öffnungszustand und einem geschlossenen Zustand verbringbar sind.
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In der Fahrzeugtechnik ist es von besonderer Bedeutung, das Gewicht und die Kosten eines zusätzlichen Kraftantriebs möglichst gering zu halten.
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Dazu ist in der
US 6 037 727 A eine Öffnungs- und Schließkontrollvorrichtung einer Fahrzeugschiebetür zum Öffnen einer an einer Seite einer Fahrzeugkarosserie installierten Fahrzeugschiebetür beschrieben. Das Öffnen erfolgt mittels eines Kraftantriebs wie eines Motors und dergleichen. Der Zweck der Vorrichtung besteht darin, eine Belastung zu reduzieren, die auf die Schiebetür ausgeübt wird, die sich von ihrer vollständig geöffneten Position entlang ihrer Schließrichtung bewegt, wobei die Vorrichtung verkleinert ist und ein geringeres Gewicht und niedrigere Herstellkosten aufweist. Außerdem ist eine Betätigungskraft verringert, wenn die Tür manuell geschlossen wird. Die Steuervorrichtung weist einen Kraftantrieb wie einen Motor oder dergleichen auf, eine Schiebetür, die durch einen Schiebetür-Öffnungsmechanismus und Schiebetür-Schließmechanismus geöffnet und geschlossen wird, ein Kupplungsmittel, das intermittierend eine Antriebskraft des Kraftantriebs auf den Schiebetür-Öffnungsmechanismus und Schiebetür-Schließmechanismus überträgt, ein Neigungsbestimmungsmittel, das eine Fahrzeugposition erfasst, und eine Schiebetür-Steuervorrichtung, die den Kraftantrieb und das Kupplungsmittel steuert, um eine Antriebskraft einzustellen, die auf den Schiebetür-Öffnungsmechanismus und Schiebetür-Schließmechanismus übertragen werden soll. Wenn eine Steuerung zur vollständigen Öffnung durchgeführt wird und festgestellt wird, dass das Fahrzeug auf einer ebenen Boden- oder Aufwärtsneigung parkt, wird die Schiebetür kurz vor ihrer vollständig geöffneten Position gestoppt.
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Eine Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit von kraftangetriebenen Fahrzeugschiebetüren von typischerweise 0,2 m/s wird von Nutzern des Fahrzeugs im Vergleich zu einer typischen Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit bei manueller Bedienung von 1 ± 0,5 m/s als langsam empfunden. Bei Nutzern kann daher während einer kraftangetriebenen Öffnungs-/Schließbewegung der Fahrzeugschiebetür der Wunsch aufkommen, die Fahrzeugschiebetür unter Verzicht auf den Kraftantrieb rascher zu öffnen/schließen. Dabei ist zu beachten, dass bei einem Übergang von der kraftangetriebenen Betriebsweise auf die manuelle Bedienung ein örtlicher Bezug zwischen der Fahrzeugschiebetür und dem Kraftantrieb möglichst erhalten bleiben soll, damit ein Steuerungssystem bei einer Rückkehr zur kraftangetriebenen Betriebsweise möglichst darauf zurückgreifen kann.
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Zur Lösung schlägt die
US 7 937 893 B2 eine Schiebetüranordnung vor, die betätigbar ist, um eine Fahrzeugtür zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zu bewegen. Die Anordnung umfasst einen Motor, der umkehrbar betätigbar ist, um die Tür zu einer der offenen und der geschlossenen Position zu bewegen. Ein Griff ist an der Tür angebracht und ein Griffsensor ist vorgesehen, um ein Ergreifen des Griffs zu erfassen. Wenn der Griff ergriffen wird, aktiviert eine Steuerungseinheit den Motor, um die Tür zu bewegen, wenn der Griffsensor ausgelöst und ohne Türbewegung freigegeben wird. Das Bewegen der Tür, mit ausgelöstem oder freigegebenem Griffsensor, um mindestens eine vorbestimmte Strecke bewirkt, dass der Regler den Motor deaktiviert, was eine manuelle Bewegung der Tür ermöglicht.
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Ferner beschreibt die
US 5 644 869 A einen Motorantrieb, der einen bewegbaren Verschluss bewegt zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position in Bezug auf ein Portal, das einen Durchgang durch eine Sperrwand definiert. Der Motorantrieb kann ein langgestrecktes Antriebselement umfassen, das mit dem bewegbaren Verschluss verbunden ist, und eine Kugelgewindetrieb-Anordnung zum selektiven Bewegen des Antriebselements in Längsrichtung, um den bewegbaren Verschluss zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position in Bezug auf den Durchgang durch die Sperrwand zu positionieren. Die Sperrwand kann mindestens einen Abschnitt einer stationären Struktur oder eines Fahrzeugs definieren, wobei der Durchgang einen Zugang zu einem Inneren der Struktur oder des Fahrzeugs erlaubt. Der bewegbare Verschluss kann eine Schiebetür, eine Luke, ein Fenster, einen Dachdeckel oder dergleichen umfassen. Das langgestreckte Antriebselement kann ein zusammengesetztes Antriebselement sein, das mindestens ein Zahnrad oder ein zahnartiges Element aufweist, das sich in gleichmäßig beabstandeten Windungen um einen Kern des Antriebsglieds herum spiralförmig erstreckt, um einen starren oder federnden schraubenartigen Abschnitt zu bilden, der durch Wirkverbindung mit der Kugelgewindetrieb-Anordnung betätigt werden kann. Ein flexibler Abschnitt, wie ein Schub-/Zugkabel, kann an einem Ende des schraubenförmigen Elements angebracht sein, um dem Motorantrieb zu ermöglichen, einen bewegbaren Verschluss entlang einer gekrümmten oder anderen nicht-linearen Bahn zu bewegen. Der Motorantrieb ermöglicht eine gewünschte Umkehrbarkeit, manuelle Betätigung und Vorrangbedienung sowohl für geradlinige als auch für gekrümmte Betätigung.
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Da eine Verbringung von manuell bedienbaren Schiebetüren in eine vollständig geschlossene Position die Anwendung relativ hoher Kraft erfordert, insbesondere da die Schiebetür nahe der vollständig geschlossene Position üblicherweise entgegen einer von Dichtungen erzeugten Federkraft bewegt werden muss, sind im Stand der Technik motorisch antreibbare Schließelement-Vorrichtungen vorgeschlagen worden.
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Beispielsweise schlägt die
US 5 979 114 A ein Motorantriebssystem zum Bewegen automatisch schließender Schiebetüren vor in einer Weise, dass eine Steuerung und ein Motorantrieb die Tür entlang des gesamten festen Weges während der Öffnungs- und Schließbewegung verschiebt, um dann einen Gabelbolzen oder ein Schließelement an der Tür über eine sekundäre Verriegelungsposition in eine primäre Verriegelungsposition zu bringen und eine vollständige Türsicherung und Türabdichtung zu gewährleisten. Das Motorantriebssystem zieht die Tür und das damit verbundene Schließelement bzw. den Gabelbolzen körperlich in den dazu korrespondierenden Gabelbolzen bzw. das dazu korrespondierende Schließelement, welcher bzw. welches mit einem eine Öffnung definierenden Rahmen verbunden ist, über die sekundäre Position und in die primäre Verriegelungsposition, und startet sodann die motorkraftbetätigte Schließelementbewegung, um die Tür in Wetterabdichtstreifen zu bewegen, die die Öffnung umgeben. Eine zentrale hintere Aufhängungsrollenbahn ist so modifiziert, dass sie ein Druck-/Zugantriebselement aufnimmt, und die Verschiebemittel sind mit der Bahn gekoppelt, um die Tür in die offene bzw. geschlossene Position zu ziehen. Der Vorteil des Motorantriebssystems besteht darin, die Rollenanordnung und die Tür-Gabelbolzenanordnung in dem motorbetriebenen Schließelement über den ganzen Weg bis zur primären Verriegelungsposition, über die sekundäre Position hinaus, zu ziehen. Früher bekannte motorbetriebene Antriebssysteme erforderten ein hohes Schwungmoment, um ein korrektes Schließen der Schiebetüranordnungen für Fahrzeuge vom Typ Kleintransporter sicherzustellen. Das motorbetriebene Schließelement des Motorantriebssystems aktiviert ein motorbetriebenes Schließelement, um die Tür in die Dichtungen zu ziehen.
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Ferner ist in der US 2006 / 0 175 845 A1 eine angetriebene Schließelementanordnung beschrieben, die eine endgültige Positionierung eines Fahrzeugverschlusselements (etwa eine Fahrzeugschiebetür oder eine mit Scharnieren angelenkte Tür) bewirkt. Die Schließelementanordnung umfasst einen festen Rahmen und ein Schließelement, das auf einer Schließplatte gelagert ist, um mit einem Riegel, der am Fahrzeugverschlusselement angebracht ist, selektiv in Eingriff gebracht zu werden, um das Fahrzeugverschlusselement von einer momentanen Position zu einer gesicherten Position zu verschieben. Ein Führungsmittel verbindet den Rahmen und die Schließplatte, um eine simultane Translations- und Rotationsverschiebung der Schließplatte zwischen Endbegrenzungen eines Wegs zu bewirken, um eine lineare Verschiebung des Schließelements zu erzeugen. Ein Stellglied verschiebt selektiv die Anschlagplatte zwischen den Endbegrenzungen in Reaktion auf ein Steuersignal. Schließlich fixiert eine Verriegelung die Schließplatte in der gesicherten Position in Abwesenheit des Steuersignals.
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Weiterhin beschreibt die
US 5 755 468 A eine angetriebene Schließelementvorrichtung für eine bewegbare Verschlussanordnung, die einen festen Rahmen umfasst, der ein Portal durch eine Sperrwand definiert. Ein bewegbares Verschlusselement (Schiebetür, Dachdeckel, Heckklappe etc.) ist an dem Rahmen zur Bewegung entlang einer festen Bahn zwischen einer ersten Endbegrenzung der Bewegung angebracht, in der sich das Verschlusselement in einer geschlossenen Position befindet, die das Portal blockiert, und einer zweiten Endbegrenzung der Bewegung, in der sich das Verschlusselement in einer geöffneten Position befindet. Die Schließelementvorrichtung kann ein Schließelement umfassen, das an einem von Rahmen und Verschlusselement angebracht ist. Ein Verriegelungsmechanismus ist an dem anderen von Rahmen und Verschlusselement angebracht, so dass der Verriegelungsmechanismus mit dem Schließelement zum lösbaren Verriegeln des Verschlusselements in der geschlossenen Position in Eingriff bringbar ist. Ein Halterungsmittel ist vorgesehen, um das Schließelement für eine Bewegung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bezüglich des Verriegelungsmechanismus zu halten. Ein Vorspannelement drückt das Halterungsmittel in Richtung der ersten Position. Ein Antriebsmechanismus bewegt das Halterungsmittel aus der ersten Position gegen die Vorspannung des Vorspannelements in Richtung der zweiten Position. Der Antriebsmechanismus kann auch selektiv das Halterungsmittel freigeben, wenn es sich in der zweiten Position befindet, so dass das Schließelement in Reaktion auf den Druck des Vorspannelements in die Hauptverriegelungsposition zurückschwenkt, um das Schließelement dynamisch aus der sekundären Verriegelungsposition in die Hauptverriegelungsposition des Verriegelungsmechanismus zu verbringen.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Bereich der Motorantriebsvorrichtungen zum Bewegen einer bewegbaren Fahrzeugschiebetür zumindest zwischen einer Offenposition und einer Schließposition noch Raum für Verbesserungen.
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Konventionelle kraftangetriebene Fahrzeugschiebetüren stellen einen manuellen Betrieb nur auf Anforderung durch Aktivierung eines Schalters oder Griffs oder einer ähnlichen Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Verfügung. Dies bedeutet, dass ein Wechsel von einem kraftangetriebenen Betrieb auf einen manuellen Betrieb während des kraftangetriebenen Betriebs nicht möglich ist.
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Eine Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit von kraftangetriebenen Fahrzeugschiebetüren wird von Nutzern des Fahrzeugs im Vergleich zu einer typischen Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit bei manueller Bedienung oftmals als zu langsam empfunden. Ein Einsatz höherer elektrischer Leistungen des Motorantriebs bedeutet zum einen einen erhöhten Stromverbrauch, zum anderen widerspricht eine erhöhte Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit einer kraftangetriebenen Fahrzeugschiebetür dem Bestreben nach einer Begrenzung einer potenziell wirkenden Klemmkraft und einem erwünschten Eindruck von Sicherheit. Eine Anwendung hoher Bremskräfte, die die in einen normalen Betrieb der Fahrzeugschiebetür wirkenden Kräfte um ein Vielfaches überschreiten, bedingen eine entsprechende Auslegung und stehen den Anforderungen nach Kompaktheit im Design und dem allgegenwärtigen Kostendruck entgegen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu Betrieb einer Motorantriebsvorrichtung zum Bewegen einer bewegbaren Fahrzeugschiebetür zumindest zwischen einer Offenposition und einer Schließposition bereitzustellen, das zumindest einen Wechsel von einem kraftangetriebenen Betrieb auf einen manuellen Betrieb während des kraftangetriebenen Betriebs erlaubt und eine gegenüber dem Kraftantrieb erhöhte Geschwindigkeit der Fahrzeugschiebetür zumindest durch manuellen Betrieb ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb einer Motorantriebsvorrichtung während einer Bewegung einer bewegbaren Fahrzeugschiebetür zwischen einer Offenposition und einer Schließposition gemäß Anspruch 1 und einer Motorantriebsvorrichtung gemäß jeweils einem der Ansprüche 3-7 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweils abhängigen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Die Motorantriebsvorrichtung zum Bewegen einer bewegbaren Fahrzeugschiebetür umfasst
- - einen ansteuerbaren Elektromotor,
- - ein mit der Fahrzeugschiebetür und dem Elektromotor wirkverbindbares Kraftübertragungsmittel zur Übertragung einer vom Elektromotor bereitgestellten Antriebskraft auf die Fahrzeugschiebetür,
- - Sensoren zumindest zur Bestimmung einer momentanen Position der Fahrzeugschiebetür, und
- - eine elektronische Steuerungseinheit zur Ansteuerung zumindest des Elektromotors.
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Ferner ist eine mit dem Kraftübertragungsmittel gekoppelte und mit dem Elektromotor koppelbare, schaltbare Kupplung zur ruckfreien, lastunabhängigen Kopplung des Elektromotors mit dem Kraftübertragungsmittel vorgesehen. Die elektronische Steuerungseinheit ist, abhängig von einer Vorauswahl durch einen Bediener, dazu vorgesehen, bei Anwendung einer Kraft oberhalb eines vorbestimmten Kraftschwellenwertes auf die Fahrzeugschiebetür durch den Bediener während einer kraftangetriebenen Bewegung entweder eine Geschwindigkeit der Fahrzeugschiebetür durch Erhöhung der übertragenen Antriebskraft auf einen vorbestimmten Geschwindigkeitswert zu erhöhen oder das Kraftübertragungsmittel und den Elektromotor mittels der schaltbaren Kupplung zu entkoppeln.
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Das Verfahren beinhaltet zumindest folgende Schritte:
- - Ermitteln der durch den Bediener getroffenen Vorauswahl,
- - Ermitteln einer zur Bewegung der Fahrzeugschiebetür erforderlichen Kraft zum Erreichen einer vorbestimmten Normalgeschwindigkeit unter Verwendung gespeicherter Sensor-Ausgangssignale,
- - Vergleichen einer Differenz der ermittelten erforderlichen Kraft und der vom Elektromotor momentan abgegebenen Kraft mit dem vorbestimmten Kraftschwellenwert,
- - bei einer ermittelten ersten Möglichkeit der durch den Bediener getroffenen Vorauswahl und einer Differenz zwischen der ermittelten erforderlichen Kraft und der vom Elektromotor momentan abgegebenen Kraft, die oberhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes liegt, Erhöhen der Geschwindigkeit der Fahrzeugschiebetür auf den vorbestimmten, erhöhten Geschwindigkeitswert durch Erhöhung der übertragenen Antriebskraft,
- - bei der ermittelten ersten Möglichkeit der Vorauswahl und bei einer Differenz zwischen der für die erhöhte Geschwindigkeit ermittelten erforderlichen Kraft und der vom Elektromotor momentan abgegebenen Kraft nahe Null, Ansteuern des Elektromotors zum Abbremsen der Fahrzeugschiebetür auf die vorbestimmte Normalgeschwindigkeit, und
- - bei einer ermittelten zweiten Möglichkeit der durch den Bediener getroffenen Vorauswahl und bei einer Differenz zwischen der ermittelten erforderlichen Kraft und der vom Elektromotor momentan abgegebenen Kraft, die oberhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes liegt, Ansteuern der schaltbaren Kupplung zur Entkopplung des Kraftübertragungsmittels und des Elektromotors.
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Unter einer „Kraft-Differenz nahe Null“ soll im Sinne dieser Erfindung eine Differenz von weniger als 20%, bevorzugt von weniger als 10%, und, besonders bevorzugt, von weniger als 5% des vorbestimmten Kraftschwellenwertes verstanden werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es dem Bediener ermöglicht, die Fahrzeugschiebetür während der kraftangetriebenen Bewegung der Fahrzeugschiebetür zwischen der Offenposition und der Schließposition mittels der Motorantriebsvorrichtung mit einer gegenüber dem Normalbetrieb höheren Geschwindigkeit zu öffnen oder zu schließen. Weiterhin kann der Bediener die Fahrzeugschiebetür manuell mit einer gegenüber dem Normalbetrieb höheren Geschwindigkeit öffnen oder schließen. Auf diese Weise ist ein Wechsel von einem kraftangetriebenen Betrieb auf einen manuellen Betrieb während des kraftangetriebenen Betriebs ermöglicht.
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Die vom Elektromotor momentan abgegebene Kraft kann beispielsweise aus dem elektrischen Strom bestimmt werden, der dem Elektromotor aufgrund der Ansteuerung durch die elektronische Steuerungseinheit zugeführt wird.
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Bevorzugt erfolgt die Ausführung der Schritte des Ermittelns und Vergleichens in regelmäßigen Wiederholungen, wobei der zeitliche Abstand der Wiederholungen der Geschwindigkeit der Bewegung der Fahrzeugschiebetür angepasst ist.
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Unabhängig von der ermittelten Vorauswahl kann bei einem Erreichen vorbestimmter Positionen der Fahrzeugschiebetür ein Ansteuern der Bremseinheit zum Abbremsen der Fahrzeugschiebetür bis zum Stillstand in der Offenposition oder der Schließposition vorgesehen sein.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet der Schritt des Ermittelns einer zur Bewegung der Fahrzeugschiebetür erforderlichen Kraft eine Einbeziehung von Sensor-Ausgangssignalen hinsichtlich zumindest einer der Messgrößen Temperatur, Neigungslage des Fahrzeugs und Antriebsspannung des Elektromotors. Auf diese Weise kann die zum Erreichen der vorbestimmten Normalgeschwindigkeit der Fahrzeugschiebetür zu ermittelnde Kraft an Änderungen äußerer Bedingungen angepasst werden.
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Unter einem „Fahrzeug“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Kleintransporter, ein Lastkraftwagen oder ein Kraftomnibus verstanden werden.
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Unter einer „elektronischen Steuerungseinheit“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere eine elektronische Recheneinheit mit zumindest einem elektronischen Regelkreis und/oder zumindest einem elektronischen Steuerkreis verstanden werden.
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Unter dem Begriff „wirkverbunden“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, dass wirkverbundene Objekte derart miteinander verbunden sind, dass eine Übertragung einer Kraft und/oder eines Drehmoments und/oder eines Torsionsmoments zwischen den Objekten möglich ist. Die Übertragung kann dabei sowohl durch direkten Kontakt als auch mittelbar, durch ein Zwischenelement, erfolgen.
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Unter dem Begriff „dazu vorgesehen“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere speziell dafür programmiert, ausgelegt oder angeordnet verstanden werden.
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Bei einer geeigneten Vorauswahl durch den Bediener kann der Bediener die Fahrzeugschiebetür mittels der Motorantriebsvorrichtung in einer Geschwindigkeit mit dem vorbestimmten Geschwindigkeitswert öffnen oder schließen, der gegenüber einer Geschwindigkeit in einem Normalbetrieb erhöht ist.
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Eine Ausführung der Bewegung mit erhöhter Geschwindigkeit kann auch durch Anwendung der vom Bediener ausgeübten Höhe der Kraft gesteuert werden, indem mehr als ein Kraftschwellenwert vorgesehen und der vorbestimmte Geschwindigkeitswert vom Erreichen eines der Kraftschwellenwerte abhängig ist.
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Bei einer anderen Vorauswahl durch den Bediener kann durch die schaltbare Kupplung erreicht werden, dass der Bediener die Fahrzeugschiebetür manuell mit einer gegenüber dem Normalbetrieb höheren Geschwindigkeit öffnet oder schließt. Auf diese Weise ist ein Wechsel von einem kraftangetriebenen Betrieb auf einen manuellen Betrieb während des kraftangetriebenen Betriebs ermöglicht.
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Die Vorauswahl durch den Bediener kann beispielsweise durch Einstellen einer Schalterstellung an der elektronischen Steuerungseinheit erfolgen.
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Die Motorantriebsvorrichtung ist zum Bewegen der bewegbaren Fahrzeugschiebetür zumindest zwischen einer Offenposition und einer Schließposition der Fahrzeugschiebetür vorgesehen.
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Die Geschwindigkeit der Fahrzeugschiebetür kann beispielsweise aus Signalen der Sensoren zur Bestimmung einer momentanen Position der Fahrzeugschiebetür durch Bildung eines Differenzenquotienten berechnet werden.
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Bevorzugt sind die Sensoren zumindest zur Bestimmung einer momentanen Position der Fahrzeugschiebetür am Kraftübertragungsmittel angeordnet. Dadurch kann erreicht werden, dass die Bestimmung der momentanen Position der Fahrzeugschiebetüren unabhängig von einem Zustand des Elektromotors ausführbar ist. Folglich kann bei einem Wegfall der von dem Bediener ausgeübten Kraft auf die Fahrzeugschiebetür ein rascher und dennoch ruckfreier Übergang zu einer kraftangetriebenen Betriebsweise ermöglicht werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Motorantriebsvorrichtung ist die schaltbare Kupplung als kraftschlüssige Kupplung ausgebildet, und eine von der elektronischen Steuerungseinheit ansteuerbare, elektrisch betriebene Aktuatoreinheit ist zur Betätigung der Kupplung vorgesehen. Vorteilhafterweise sind bei dieser Ausgestaltung die am Kraftübertragungsmittel; d.h. auf der Abtriebsseite des Elektromotors angeordneten Sensoren zur Bestimmung der momentanen Position der Fahrzeugschiebetür ausreichend.
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In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Motorantriebsvorrichtung ist die schaltbare Kupplung als formschlüssige Kupplung ausgebildet. Ferner sind zusätzliche Sensoren zumindest zur Bestimmung einer momentanen Drehposition des Elektromotors und eine von der elektronischen Steuerungseinheit ansteuerbare, elektrisch betriebene Aktuatoreinheit zur Betätigung der Kupplung vorgesehen. Dabei ist die elektronische Steuerungseinheit dazu vorgesehen, die Aktuatoreinheit nur dann anzusteuern, wenn eine aus den Sensoren zur Bestimmung einer momentanen Drehposition des Elektromotors und den Sensoren zur Bestimmung einer momentanen Position der Fahrzeugschiebetür berechnete Geschwindigkeitsdifferenz unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegt.
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Auf diese Weise kann eine Synchronisierung der Geschwindigkeit auf der Antriebsseite des Elektromotors und der Geschwindigkeit auf der Abtriebsseite des Elektromotors ausgeführt werden, wodurch die Verwendung einer formschlüssigen Kupplung, die keine Betätigung unter Last erlaubt, mit den bekannten Vorteilen einer kompakten Bauart von Kupplung und Aktuatoreinheit ermöglicht werden kann.
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In Ausführungsformen der Motorantriebsvorrichtung ist die elektronische Steuerungseinheit dazu vorgesehen, Ausgangssignale zumindest eines Sensors zu empfangen, um in Abhängigkeit von den empfangenen Ausgangssignalen eine von dem Elektromotor auf die Fahrzeugschiebetür auszuübende Kraft einzurichten. Dabei ist der zumindest eine Sensor als Beschleunigungs- oder Lagesensor ausgebildet oder zur Bestimmung einer Antriebsspannung des Elektromotors oder zur Bestimmung einer Temperatur vorgesehen.
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Durch Verwendung eines Sensors, der als Beschleunigungs- oder Lagesensor ausgebildet ist, kann eine durch die Erdanziehung auf die Fahrzeugschiebetür wirkende Kraft beispielsweise für eine Bestimmung der bereitzustellenden Antriebskraft des Elektromotors berücksichtigt werden.
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Die Ausgangssignale des zumindest einen Sensors, der als Beschleunigungs- oder Lagesensor ausgebildet ist, können beispielsweise von einem ABS (Antiblockiersystem)/ESC (Electronic Stability Control)-System eines Fahrzeugs bereitgestellt sein, an dem die Fahrzeugschiebetür installiert ist.
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Durch Verwendung eines Sensors, der zur Bestimmung einer Antriebsspannung des Elektromotors vorgesehen ist, können Schwankungen der Antriebsspannung des Elektromotors für eine Bestimmung der bereitzustellenden Antriebskraft des Elektromotors berücksichtigt und trotz existierender Schwankungen eine gleichbleibende Bewegung der Fahrzeugschiebetür durch den Motorantrieb ermöglicht werden.
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Die vom Elektromotor für die Bewegung der Fahrzeugschiebetür bereitzustellende Antriebskraft kann bei sehr niedrigen Außentemperaturen wegen der dadurch im Allgemeinen erhöhten Viskosität von Schmiermitteln und einer erhöhten Steifigkeit von zur Abdichtung der Fahrzeugschiebetür verwendeten Elastomeren stark erhöht sein. Weiterhin sind auch die elektrischen Eigenschaften des Elektromotors, beispielsweise die Impedanz der Wicklungen, temperaturabhängig.
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Durch Verwendung eines Sensors, der als Temperatursensor ausgebildet ist, können Temperatureinflüsse für eine Bestimmung der bereitzustellenden Antriebskraft des Elektromotors berücksichtigt und trotz existierender Schwankungen eine gleichbleibende Bewegung der Fahrzeugschiebetür durch den Motorantrieb ermöglicht werden. Dabei kann die zu bestimmende Temperatur eine Außentemperatur und/oder eine Fahrzeuginnentemperatur sein.
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Die Ausgangssignale des zumindest einen Sensors können als bereits ausgewertete Signale bereitgestellt sein. Die elektronische Steuerungseinheit kann aber auch dazu vorgesehen sein, Rohsignale von Beschleunigungs- oder Lagesensoren, von Sensoren zur Bestimmung einer Antriebsspannung des Elektromotors und/oder von Temperatursensoren selbst auszuwerten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Motorantriebsvorrichtung ist in der Motorantriebsvorrichtung zumindest ein Sensor zur Bestimmung einer Antriebsspannung des Elektromotors und/oder zumindest ein Temperatursensor vorgesehen, wodurch die Bestimmung der bereitzustellenden Antriebskraft des Elektromotors besonders einfach ausführbar sein kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Motorantriebsvorrichtung umfasst die elektronische Steuerungseinheit zumindest eine Prozessoreinheit und eine digitale Datenspeichereinheit, auf die die Prozessoreinheit datentechnischen Zugriff hat. Auf diese Weise kann eine automatische und zuverlässige Ausführung von Vorgängen, für die die elektronische Steuerungseinheit vorgesehen ist, ermöglicht werden.
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Insbesondere können die Prozessoreinheit und/oder die digitale Datenspeichereinheit Teil eines Mikrocontrollers sein. Derartige Mikrocontroller sind heutzutage in vielen Variationen zu wirtschaftlichen Preisen kommerziell erhältlich. Die in dieser Anmeldung offenbarten vorbestimmten Schwellenwerte können vorteilhaft in der digitalen Datenspeichereinheit abgelegt sein, wodurch ein schneller Datenzugriff erreicht werden kann.
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Bevorzugt kann die elektronische Steuerungseinheit dazu vorgesehen sein, empfangene Ausgangssignale von Sensoren und/oder empfangene, aus den Ausgangssignalen bestimmte Messwerte regelmäßig in der digitalen Datenspeichereinheit zu speichern. Auf diese Weise können die von den Sensoren empfangenen Signale bzw. die ermittelten Messwerte zur Bestimmung einer bereitzustellenden Antriebskraft des Elektromotors auch dann zur Verfügung stehen, wenn das Fahrzeug zwischenzeitlich abgestellt oder die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet wurde.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
- 1 eine schematisierte Darstellung einer Motorantriebsvorrichtung zum Bewegen einer bewegbaren Fahrzeugschiebetür,
- 2 eine um 90° gedrehte, schematisierte Darstellung der Motorantriebsvorrichtung gemäß der 1,
- 3 eine schematisierte Darstellung einer alternativen Motorantriebsvorrichtung zum Bewegen einer bewegbaren Fahrzeugschiebetür, und
- 4 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb der Motorantriebsvorrichtung gemäß der 1.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Motorantriebsvorrichtung 10 zum Bewegen einer bewegbaren Fahrzeugschiebetür (nicht dargestellt) mit einer Masse von etwa 60 kg, die an einer Seite eines Kleintransporters angeordnet ist. Die Fahrzeugschiebetür ist zwischen einer Offenposition, in der die Fahrzeugschiebetür einen Zugang zu einem Fahrzeuginneren mit einer maximalen Breite bereitstellt, und einer Schließposition bewegbar, in der ein Zugang zum Fahrzeuginneren gesperrt und die Fahrzeugschiebetür durch eine Schließvorrichtung gesichert ist.
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Die Motorantriebsvorrichtung 10 umfasst einen ansteuerbaren Elektromotor 12 und eine elektronische Steuerungseinheit 32 zur Ansteuerung des Elektromotors 12. Der Elektromotor 12 weist eine Antriebswelle 14 auf, die mit der Schnecke eines an sich bekannten Schneckengetriebes 16 fest verbunden ist.
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Die Motorantriebsvorrichtung 10 beinhaltet ferner ein Kraftübertragungsmittel 24 zur Übertragung einer vom Elektromotor 12 bereitgestellten Antriebskraft auf die Fahrzeugschiebetür. Das Kraftübertragungsmittel 24 weist zylinderförmige, mit Rillen ausgestattete Seittrommeln 26 und ein Drahtseil auf, das in den Rillen geführt und mit der Fahrzeugschiebetür wirkverbunden ist (nicht gezeigt).
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Zwischen dem Schneckengetriebe 16 und den Seittrommeln 26 des Kraftübertragungsmittels 24 ist eine schaltbare Kupplung 18 zur ruckfreien, lastunabhängigen Kopplung des Elektromotors 12 mit dem Kraftübertragungsmittel 24 vorgesehen. Die schaltbare Kupplung 18 ist als kraftschlüssige Kupplung, nämlich als Bandkupplung, ausgebildet, wobei die Antriebsseite der Kupplung 18 fest mit dem Schneckenrad des Schneckengetriebes 16 und die Abtriebsseite der Kupplung 18 fest mit den Seittrommeln 26 gekoppelt ist.
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Mittels der schaltbaren Kupplung 18 kann das Kraftübertragungsmittel 24 mit der Antriebswelle 14 des Elektromotors 12 wirkverbunden oder getrennt werden. Zu diesem Zweck ist in der Motorantriebsvorrichtung 10 eine von der elektronischen Steuerungseinheit 32 ansteuerbare, elektrisch betriebene Aktuatoreinheit 38 zur Betätigung der schaltbaren Kupplung 18 vorgesehen. Im wirkverbundenen Zustand bewirkt das Schneckengetriebe 16 eine Selbsthemmung.
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Die Aktuatoreinheit 38 weist einen elektrisch betriebenen Aktuatormotor 40 auf, dessen Antriebswelle mittels eines weiteren Schneckengetriebes 42 und einer Spindel mit einem Tellerfederpaket 44 mit einem Hebel 46 zur Straffung oder Lösung des Kupplungsbandes 20 verbunden ist (2). Durch diese Anordnung ist eine Selbsthemmung herbeigeführt, so dass der Aktuatormotor 40 nicht ständig mit Strom versorgt werden muss.
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Die Motorantriebsvorrichtung 10 weist Sensoren 28 (1) zur Bestimmung einer momentanen Position der Fahrzeugtür auf, die an den Seittrommeln 26 des Kraftübertragungsmittels 24 angeordnet sind. Die Sensoren 28 können beispielsweise als Satz von Hallsensoren mit einer definierten Phasenverschiebung ausgebildet sein. Derartige Hallsensoren sind aus dem Stand der Technik bekannt und müssen daher an dieser Stelle nicht im Detail beschrieben werden.
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Die elektronische Steuerungseinheit 32 umfasst eine Prozessoreinheit 34 und eine digitale Datenspeichereinheit 36, auf die die Prozessoreinheit 34 datentechnischen Zugriff hat. Wie nachfolgend noch im Detail beschrieben wird, ist die elektronische Steuerungseinheit 32 abhängig von einer Vorauswahl, die von einem Bediener beispielsweise durch Auswahl einer Stellung eines Bedienelements getroffen werden kann, für vorbestimmte Funktionen vorgesehen.
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Bei einer ersten gewählten Vorauswahl ist die elektronische Steuerungseinheit 32 dazu vorgesehen, bei Anwendung einer Kraft oberhalb eines vorbestimmten Kraftschwellenwertes auf die Fahrzeugschiebetür durch den Bediener während einer kraftangetriebenen Bewegung eine Geschwindigkeit der Fahrzeugschiebetür durch Erhöhung der übertragenen Antriebskraft auf einen vorbestimmten Geschwindigkeitswert zu erhöhen.
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Bei einer zweiten gewählten Vorauswahl ist die elektronische Steuerungseinheit 32 dazu vorgesehen, bei Anwendung einer Kraft oberhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes auf die Fahrzeugschiebetür durch den Bediener während einer kraftangetriebenen Bewegung das Kraftübertragungsmittel 24 und den Elektromotor 12 mittels der schaltbaren Kupplung 18 zu entkoppeln.
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In diesem speziellen Ausführungsbeispiel beträgt der Kraftschwellenwert 80 N. In anderen Ausführungsformen kann der Kraftschwellenwert auch anders gewählt sein.
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Der Kleintransporter ist mit einem ESC (Electronic Stability Control)-System ausgestattet, das mehrere Beschleunigungssensoren umfasst. Des Weiteren weist der Kleintransporter einen Temperatursensor zur Messung der Außentemperatur und Mittel zur Bestimmung einer Antriebsspannung des Elektromotors 12 auf. Die Ausgangssignale dieser Sensoren werden in verschiedenen elektronischen Kontrolleinheiten des Kleintransporters ausgewertet. Die elektronischen Kontrolleinheiten sind an ein Controller Area Network (CAN)-Bussystem 48 angeschlossen.
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Die elektronische Steuerungseinheit 32 ist dazu vorgesehen, mittels des CAN-Bussystems 48 die ausgewerteten Ausgangssignale der Beschleunigungssensoren, des Temperatursensors und des Mittels zur Bestimmung der Antriebsspannung des Elektromotors 12 zu empfangen und die empfangenen ausgewerteten Ausgangssignale regelmäßig in der digitalen Datenspeichereinheit 36 zu speichern. Die elektronische Steuerungseinheit 32 ist ferner dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von den empfangenen ausgewerteten Ausgangssignalen eine von dem Elektromotor 12 auf die Fahrzeugschiebetür auszuübende Kraft einzurichten. Zu diesem Zweck sind in der digitalen Datenspeichereinheit 36 Lookup-Tabellen (LUT) für die entsprechenden Kombinationen von Ausgangssignalen der Sensoren hinterlegt, auf die die Prozessoreinheit 34 zugreifen kann.
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Nachfolgend wird eine mögliche erfindungsgemäße Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb der Motorantriebsvorrichtung 10 gemäß den 1 und 2 während einer Bewegung zwischen der Offenposition und der Schließposition beschrieben. Ein Flussdiagramm des Verfahrens ist in 4 dargestellt. Die elektronische Steuerungseinheit 32 beinhaltet ein Softwaremodul zur automatischen Ausführung des Verfahrens, wobei Schritte des Verfahrens als auszuführender Programmcode vorliegen, der in der digitalen Datenspeichereinheit 36 der elektronischen Steuerungseinheit 32 hinterlegt ist und von der Prozessoreinheit 34 der elektronischen Steuerungseinheit 32 ausgeführt werden kann.
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In Vorbereitung einer Durchführung des Verfahrens wird unterstellt, dass alle beteiligten Vorrichtungen und Komponenten sich in einem betriebsbereiten Zustand und in der in den 1 und 2 dargestellten Anordnung befinden.
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In einem Schritt 50 des Verfahrens wird die durch den Bediener getroffene Vorauswahl ermittelt. Unter Verwendung der Lookup-Tabellen und der gespeicherten Sensor-Ausgangssignale wird in einem weiteren Schritt 52 eine zur Bewegung der Fahrzeugschiebetür erforderliche Kraft zum Erreichen einer vorbestimmten Normalgeschwindigkeit ermittelt.
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Die Differenz der ermittelten erforderlichen Kraft und der vom Elektromotor 12 momentan abgegebenen Kraft wird anschließend in einem weiteren Schritt 54 mit dem vorbestimmten Kraftschwellenwert verglichen. Eine Differenz zwischen der ermittelten erforderlichen Kraft und der vom Elektromotor 12 momentan abgegebenen Kraft entspricht einer von dem Bediener auf die Fahrzeugschiebetür ausgeübten Kraft.
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Entspricht die ermittelte getroffene Vorauswahl einer ersten Möglichkeit und liegt die von dem Bediener auf die Fahrzeugschiebetür ausgeübte Kraft oberhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes von 80 N, wird die Geschwindigkeit der Fahrzeugschiebetür in einem weiteren Schritt 56 des Verfahrens durch Erhöhung der übertragenen Antriebskraft des Elektromotors 12 auf den vorbestimmten, erhöhten Geschwindigkeitswert erhöht und die Fahrzeugschiebetür entsprechend schneller bewegt.
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Der Schritt 54 des Vergleichs der von dem Bediener auf die Fahrzeugschiebetür ausgeübten Kraft mit dem vorbestimmten Kraftschwellenwert wird von der elektronischen Steuerungseinheit 32 periodisch durchgeführt. Fällt die von dem Bediener auf die Fahrzeugschiebetür ausgeübte Kraft auf einen Wert, der unterhalb von 10% des vorbestimmten Kraftschwellenwertes liegt, wird der Elektromotor 12 in einem weiteren Schritt 58 des Verfahrens zum Abbremsen der Fahrzeugschiebetür auf die vorbestimmte Normalgeschwindigkeit angesteuert.
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Entspricht die ermittelte getroffene Vorauswahl einer zweiten Möglichkeit und liegt die von dem Bediener auf die Fahrzeugschiebetür ausgeübte Kraft oberhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes von 80 N, wird die schaltbare Kupplung 18 zur Entkopplung des Kraftübertragungsmittels 24 und des Elektromotors 12 in einem weiteren Schritt 60 des Verfahrens von der elektronischen Steuerungseinheit 32 angesteuert. Die Fahrzeugschiebetür kann von dem Bediener unter Beibehaltung einer ausgeübten Kraft von mindestens 80 N in einer manuellen Betriebsweise mit einer gewünschten Geschwindigkeit bewegt werden.
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In 3 ist eine alternative Motorantriebsvorrichtung 10' zum Bewegen der bewegbaren Fahrzeugschiebetür schematisiert dargestellt. Im Unterschied zu der Ausführungsform der Motorantriebsvorrichtung 10 gemäß den 1 und 2 ist die schaltbare Kupplung 22 als formschlüssige Kupplung ausgebildet, die keine Betätigung unter Last erlaubt. Die alternative Motorantriebsvorrichtung 10' beinhaltet daher zusätzliche Sensoren 30 zur Bestimmung einer momentanen Drehposition des Elektromotors 12. Die Sensoren 30 können wie die Sensoren 28 auf der Abtriebsseite als Satz von Hallsensoren mit einer definierten Phasenverschiebung ausgebildet sein.
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In der alternativen Motorantriebsvorrichtung 10' ist die elektronische Steuerungseinheit 32 dazu vorgesehen, die elektrisch betriebene Aktuatoreinheit 38 zur Betätigung der schaltbaren Kupplung 22 nur dann anzusteuern, wenn eine aus den Sensoren 30 zur Bestimmung einer momentanen Drehposition des Elektromotors 12 und den Sensoren 28 zur Bestimmung einer momentanen Position der Fahrzeugschiebetür berechnete Geschwindigkeitsdifferenz unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegt. Nach dieser Synchronisierung der Antriebsseite und der Abtriebsseite ist die Betätigung der Kupplung 22 ermöglicht. Dieser Schritt muss bei einem Betrieb der alternativen Motorantriebsvorrichtung 10' mit dem zuvor offenbarten Verfahren jeweils einer Betätigung der schaltbaren Kupplung 22 vorangehen. Mit diesem Zusatzschritt ist das offenbarte Verfahren in der beschriebenen Weise auch mit der alternativen Motorantriebsvorrichtung 10' ausführbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Motorantriebsvorrichtung
- 12
- Elektromotor
- 14
- Antriebswelle
- 16
- Schneckengetriebe
- 18
- Kupplung (kraftschlüssig)
- 20
- Kupplungsband
- 22
- Kupplung (formschlüssig)
- 24
- Kraftübertragungsmittel
- 26
- Seittrommeln
- 28
- Positionssensoren (Abtriebsseite)
- 30
- Positionssensoren (Antriebsseite)
- 32
- elektronische Steuerungseinheit
- 34
- Prozessoreinheit
- 36
- digitale Datenspeichereinheit
- 38
- Aktuatoreinheit
- 40
- Aktuatormotor
- 42
- Schneckengetriebe
- 44
- Tellerfederpaket
- 46
- Hebel
- 48
- CAN-Bus Verfahrensschritte:
- 50
- Ermittlung der Vorauswahl
- 52
- Ermittlung der erforderlichen Kraft zur Bewegung der Fahrzeugschiebetür
- 54
- Vergleich der Kraftdifferenz mit vorbestimmtem Kraftschwellenwert
- 56
- Erhöhung der Geschwindigkeit auf vorbestimmten Geschwindigkeitswert
- 58
- Ansteuerung des Elektromotors zum Abbremsen der Fahrzeugschiebetür
- 60
- Ansteuerung der Kupplung zur Entkopplung des Kraftübertragungsmittels
