DE102018117017A1

DE102018117017A1 - Antriebsvorrichtung für eine Tür

Info

Publication number: DE102018117017A1
Application number: DE102018117017.3A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Büscher
Original assignee: Witte Automotive GmbH
Current assignee: Witte Automotive GmbH
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2020-01-16
Also published as: EP3791038A1; EP3791038B1; WO2020011891A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Tür, insbesondere eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs, mit einem durch einen Antriebsmotor um eine Drehachse verdrehbaren Abtriebselement und einem elektromagnetischen Feststellmechanismus zum Feststellen des Abtriebselements.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Tür, insbesondere eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs.
Eine derartige Antriebsvorrichtung ist grundsätzlich bekannt, insbesondere im Automobilbereich. Allgemein besteht seitens der Nutzer von Fahrzeugen mit Schiebetüren der Wunsch, dass eine Schiebetür automatisch verfährt, die Schiebetür bei Bedarf in einer teilgeöffneten Position anhält und eine solche teilgeöffnete Position auch in einer Gefällelage des Fahrzeugs sicher gehalten wird. Dies gilt insbesondere, wenn die Fahrzeuge zu Transportzwecken eingesetzt werden, zum Beispiel von Zulieferdiensten.
Aktuell auf dem Markt verfügbare Schiebetürantriebssysteme, welche diese Anforderungen erfüllen, sind mit Antriebsvorrichtungen ausgestattet, welche die Haltefunktion mittels einer Motor/Getriebe-Einheit mit ausreichend großer Selbsthemmung realisieren. Dies hat allerdings zur Folge, dass die Schiebetüren nur mit Betätigungskräften manuell betätigt werden können, die höher als die Haltekräfte der Antriebsvorrichtungen sind, welche nötig sind, um die Schiebetüren im Gefälle in Position zu halten. Da derart hohe Betätigungskräfte in einem Notfall, beispielsweise bei einem Unfall, das Öffnen der Schiebetür stark behindern und je nach Kraftpotenzial des Bedieners sogar verhindern, beispielsweise im Falle von Kindern oder älteren Personen, wurden die Antriebsvorrichtungen mit elektromechanischen Entkopplungseinrichtungen versehen, die im sogenannten Crashfall die hemmenden Motor/Getriebe-Einheiten entkoppeln. Hierfür benötigte Aktuatoren werden allerdings nur im Crashfall aktuiert, was unter Umständen erst nach vielen Jahren der Nutzung eines Fahrzeuge erfolgen kann, weshalb aufgrund der durch Korrosion und Verschmutzung bedingten Systemalterung keine 100-prozentige Funktionssicherheit gewährleistet werden kann. Da die Zeitspanne bei oder nach einem Unfall, in welcher die Entkopplung einer Motor/Getriebe-Einheit erfolgen muss, bevor die Fahrzeugbatterie zerstört oder durch eine Batterieschutzschaltung deaktiviert wird und anschließend keine Spannung mehr zur Aktivierung der Entkopplungsvorrichtung zur Verfügung steht, beinhaltet diese Art der Entkopplung ein gewisses Funktionsrisiko.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für eine Tür, insbesondere eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs, zu schaffen, welche die Tür im Gefälle sicher in einer gewünschten Halteposition fixiert und auch im Crashfall eine manuelle Öffnung der Tür mit minimalen Kräften dauerhaft zuverlässig sicherstellt.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für eine Tür, insbesondere eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs, umfasst ein durch einen Antriebsmotor um eine Drehachse verdrehbares Abtriebselement und einen elektromagnetischen Feststellmechanismus zum Feststellen des Abtriebselements.
Der Erfindung liegt mit anderen Worten der allgemeine Gedanke zugrunde, anstelle einer elektromagnetischen Kupplung einen elektromagnetischen Feststellmechanismus, gewissermaßen also eine Bremse zum Blockieren des Abtriebselements und somit Feststellen der Tür in einer gewünschten Öffnungsposition in die Antriebsvorrichtung zu integrieren. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit einer geringeren Anzahl von Bauteilen auskommt und somit kompakter und kostengünstiger herstellbar ist. Zum anderen kann das Abtriebselement in jeder beliebigen Öffnungsposition der Tür so fixiert werden, dass die Tür auch im Gefälle nicht selbstständig durch ihr Eigengewicht zufahren kann.
Da der Feststellmechanismus ausschließlich zum Halten der Tür in einer Öffnungsposition aktiviert wird und zum Verfahren der Tür gelöst werden muss, folgt in vorteilhafterweise, dass der Feststellmechanismus auch in einer geschlossenen Position der Tür, in welcher die Tür durch ein Türschloss verriegelt wird, deaktiviert bleiben kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Bremse bei geschlossener Tür und somit auch in einem Crashfall gelöst ist und eine manuelle Öffnung der Tür umgehend und insbesondere ohne zusätzliche Aktuierung, insbesondere Deaktivierung, des Feststellmechanismus möglich ist. Des Weiteren muss beim automatischen Öffnen einer geschlossenen Tür nicht erst der Zustand des Feststellmechanismus abgefragt werden, da der Feststellmechanismus im geschlossenen Zustand der Tür ohnehin stets gelöst ist.
Dadurch, dass die Antriebsvorrichtung ein Halten der Tür in jeder geöffneten Position ermöglicht, kann der Hersteller des Fahrzeugs außerdem aktuell übliche mechanische Türoffenhaltesysteme einsparen.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Feststellmechanismus ein ein magnetisches Material aufweisendes Reibelement, welches drehfest, aber in Richtung der Drehachse beweglich an dem Abtriebselement gelagert ist, eine relativ zu dem Reibelement feststehende Reibfläche und einen Elektromagneten, durch welchen das Reibelement mit der Reibfläche in Eingriff bringbar ist, um das Abtriebselement festzustellen.
Sowohl der Elektromagnet als auch das Abtriebselement, gegebenenfalls auch der Antriebsmotor, können in einem gemeinsamen Gehäuse der Antriebsvorrichtung untergebracht sein. Dabei ist der Elektromagnet vorzugsweise ortsfest in dem Gehäuse verbaut und das Abtriebselement drehbar in diesem gelagert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Elektromagnet eine Magnetspule und einen Magnetkörper. Für eine besonders kompakte Bauform ist die Magnetspule bevorzugt in den Magnetkörper eingebettet.
Zu einer kompakten Bauform trägt außerdem bei, wenn der Magnetkörper selbst die Reibfläche ausbildet. Grundsätzlich ist es aber auch vorstellbar, die Reibfläche an einem zusätzlichen Bauteil vorzusehen, welches mit dem Magnetkörper und/oder der Magnetspule verbunden ist.
Zu einem einfachen Aufbau der Antriebsvorrichtung trägt bei, wenn es sich bei dem Abtriebselement um ein Zahnrad handelt. Ein solches Zahnrad kann direkt auf einer Ausgangswelle des Antriebsmotors sitzen oder es kann eine Getriebeeinheit zwischen den Antriebsmotor und das Zahnrad geschaltet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Reibelement eine in Richtung der Drehachse verschiebbar an dem Zahnrad gelagerte Reibplatte.
Damit das Reibelement durch das Zusammenwirken mit dem Elektromagneten nicht dauerhaft magnetisiert wird, ist das magnetische Material des Reibelements vorteilhafterweise magnetisch weich, d.h. es weist keine oder allenfalls eine geringe Remanenzeigenschaft auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Material des Reibelements um einen Weicheisen-Werkstoff handeln. Grundsätzlich ist aber auch ein Reibelement aus einem Material denkbar, welches derart magnetisch hart ist, dass es zwar eine Trennung von dem Elektromagneten bzw. von der Reibfläche ermöglicht, nach der Trennung aber trotzdem einen gewissen Restmagnetismus beibehält.
Dagegen weist der Magnetkörper bevorzugt ein Material mit ausgeprägter Remanenzeigenschaft auf. Beispielsweise kann der Magnetkörper ein ferromagnetisches Material, insbesondere ein magnetisch hartes Material, aufweisen, z.B. gehärteten Kohlenstoffstahl.
Durch seine Remanenzeigenschaft bleibt der Magnetkörper auch dann magnetisch, wenn die Bestromung der Magnetspule wieder ausgeschaltet wird. Mit anderen Worten ist zur Aktivierung des Feststellmechanismus lediglich eine Beaufschlagung der Magnetspule mit einem Strompuls erforderlich. Der Restmagnetismus des Magnetkörpers reicht aus, um eine für das Halten der Tür in Position ausreichende Haltekraft auf die Reibplatte auszuüben, sodass die Tür auch stromlos in Position gehalten wird. Auf diese Weise wird bei über einen längeren Zeitraum geöffneter Tür kein weiterer Strom benötigt und somit eine Batterie des Fahrzeugs geschont.
Durch eine geeignete Auswahl und/oder Vergütung des Remanenzwerkstoffes des Magnetkörpers kann die Haltekraft des Feststellmechanismus derart an das Türsystem angepasst werden, dass die geöffnete Tür zuverlässig in Position gehalten wird, mit einer ausreichend hohen Betätigungskraft aber trotzdem manuell geschlossen werden kann.
Wenn die Tür aus ihrer geöffneten Position verfahren werden soll, sei es manuell oder elektrisch, so muss der Magnetkörper zur Lösung des Feststellmechanismus entmagnetisiert werden. Dies geschieht vorzugsweise indem die Magnetspule gepulst alternierend bestromt wird, bevorzugt mit sich von Puls zu Puls reduzierender Pulsdauer.
Die Ansteuerung des Elektromagneten erfolgt vorteilhafterweise mittels einer Steuereinheit, welche in die Antriebsvorrichtung integriert oder außerhalb von dieser angeordnet sein kann.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer möglichen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung;
2A einen Strompuls zur Aktivierung eines elektromagnetischen Feststellmechanismus der Antriebsvorrichtung von 1;
2B Strompulse zur Deaktivierung des Feststellmechanismus.

1 zeigt eine Antriebsvorrichtung für eine nicht dargestellte Schiebetür eines Kraftfahrzeugs. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 14, der über eine Getriebeeinheit 16 ein Abtriebselement 18 antreibt.
Bei dem Abtriebselement 18 handelt es sich um ein Zahnrad, welches um eine Drehachse 20 drehbar gelagert ist und mittels einer nicht dargestellten Mechanik mit der Schiebetür gekoppelt ist, so dass eine Verdrehung des Abtriebselements 18 in einer ersten Richtung eine Öffnungsbewegung der Schiebetür und eine Verdrehung des Abtriebselements 18 in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung eine Schließbewegung der Schiebetür bewirkt.
Um die Schiebetür auch bei geneigtem Kraftfahrzeug in einer gewünschten Öffnungsposition zu halten, verfügt die Antriebsvorrichtung über einen elektromagnetischen Feststellmechanismus 22.
Der Feststellmechanismus 22 umfasst zum einen ein Reibelement 24, welches drehfest, aber in Richtung der Drehachse 20 beweglich an dem Abtriebselement 18 gelagert ist. Konkret handelt es sich bei dem Reibelement 24 um eine Reibplatte, welche an ihrer dem Abtriebselement 18 zugewandten Seite Lagerzapfen 26 ausbildet, die verschiebbar in entsprechenden Lagerbohrungen 28 des Abtriebselements 18 aufgenommen sind. Im oberen Teil der 1 ist das Reibelement 24 in einer Passivlage dargestellt, in welcher es einen minimalen Abstand zu dem Abtriebselement 18 aufweist, während der untere Teil der 1 das Reibelement 24 in einer Aktivlage zeigt, in welcher es einen maximalen Abstand zu dem Abtriebselement 18 einnimmt. Die Verlagerung des Reibelements 24 aus der Passivlage in die Aktivlage erfolgt entgegen der Rückstellkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder. Das Reibelement 24 weist ein magnetisch weiches Material mit vernachlässigbarer oder allenfalls minimaler Remanenzeigenschaft auf. Beispielsweise kann es aus einem Weicheisen-Werkstoff gebildet sein.
Des Weiteren umfasst der Feststellmechanismus 22 einen Elektromagneten 30, welcher in einem Gehäuse 32 der Antriebsvorrichtung dem Reibelement 24 gegenüberliegend ortsfest verbaut ist.
Der Elektromagnet 30 weist eine Magnetspule 34 auf, die in einen Magnetkörper 36 eingebettet ist. Der Magnetkörper 36 ist aus einem ferromagnetischen und magnetisch besonders harten Material gebildet, wie zum Beispiel aus einem gehärteten Kohlenstoffstahl, damit der Magnetkörper 36 anders als das Reibelement 24 über eine ausgeprägte Remanenzeigenschaft verfügt.
An seiner dem Reibelement 24 zugewandten Seite bildet der Magnetkörper 36 eine Reibfläche 38 aus, mit welcher das Reibelement 24 in Eingriff gerät, wenn es seine Aktivlage einnimmt (unterer Teil von 1).
Um das Reibelement 24 aus seiner Passivlage in die Aktivlage zu bringen, wird die Magnetspule 34 durch eine nicht dargestellte Steuereinheit mit einem Strompuls beaufschlagt, wie er in 2A beispielhaft dargestellt ist. Durch die Bestromung der Magnetspule 34 wird der Magnetkörper 36 magnetisiert und das Reibelement 24 entsprechend angezogen, d.h. von dem Abtriebselement 18 weg verlagert, bis es mit der Reibfläche 38 des Elektromagneten 30 in Kontakt gerät. Durch die resultierende Haftreibung zwischen der Reibfläche 38 und dem Reibelement 24 übt der Elektromagnet 30 eine Haltekraft auf das Abtriebselement 18 aus, d.h. das Abtriebselement 18 wird blockiert und eine weitere Bewegung der Schiebetür durch den Antriebsmotor 14 verhindert. Aufgrund der Remanenz des Magnetkörpers 36 wird die Haltekraft auch dann noch aufrechterhalten, wenn die Magnetspule 34 wieder stromlos ist. Durch eine geeignete Auswahl der Materialien für den Magnetkörper 36 und das Reibelement 24 beziehungsweise Vergütung von Magnetkörper 36 und Reibelement 24 kann die Haltekraft so an das Türgewicht sowie die Türkinematik, Systemreibung und Steigung angepasst werden, dass die Schiebetür auch im Gefälle zuverlässig in einer offenen Position gehalten werden kann.
Soll die Schiebetür anschließend wieder verfahren werden, wird der Elektromagnet 30 zur Lösung des Feststellmechanismus 22 mit einer Reihe von alternierenden Strompulsen beaufschlagt, deren Dauer von Puls zu Puls abnimmt, wie es in 2B beispielhaft dargestellt ist. Hierdurch wird der Magnetkörper 36 entmagnetisiert, sodass das Reibelement 24 durch die Rückstellfeder wieder in seine Passivlage zurückversetzt und das Abtriebselement 18 freigegeben wird.
Eine automatische Bewegung der Schiebetür durch den Antriebsmotor 14 ist also lediglich bei deaktiviertem bzw. gelöstem Feststellmechanismus 22 möglich, wodurch sichergestellt ist, dass der Feststellmechanismus 22 jedenfalls gelöst ist, wenn die Schiebetür ihre Schließposition einnimmt und durch ein Türschloss verriegelt ist.
Abschließend sei bemerkt, dass die bei aktiviertem Feststellmechanismus 22 durch den Elektromagneten 30 auf das Abtriebselement 18 ausgeübte Haltekraft zwar so gewählt ist, dass die Schiebetür auch im Gefälle zuverlässig in einer offenen Position gehalten wird, dass es einem Fahrzeugnutzer aber dennoch möglich ist, die Haltekraft manuell zu überwinden und die Schiebetür manuell zu verfahren, beispielsweise manuell zu schließen.
Bezugszeichenliste

14: Antriebsmotor
16: Getriebeeinheit
18: Abtriebselement
20: Drehachse
22: Feststellmechanismus
24: Reibelement
26: Lagerzapfen
28: Lagerbohrung
30: Elektromagnet
32: Gehäuse
34: Magnetspule
36: Magnetkörper
38: Reibfläche

Claims

Antriebsvorrichtung für eine Tür, insbesondere eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs, mit einem durch einen Antriebsmotor (14) um eine Drehachse verdrehbaren Abtriebselement (18) und einem elektromagnetischen Feststellmechanismus (22) zum Feststellen des Abtriebselements (18).
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststellmechanismus (22) ein ein magnetisches Material aufweisendes Reibelement (24), welches drehfest, aber in Richtung der Drehachse (20) beweglich an dem Abtriebselement (18) gelagert ist, eine relativ zu dem Reibelement (24) feststehenden Reibfläche (38), und einen Elektromagneten (30) umfasst, durch welchen das Reibelement (24) mit der Reibfläche (38) in Eingriff bringbar ist, um das Abtriebselement (18) festzustellen.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (32), in welchem der Elektromagnet (30) ortsfest verbaut und das Abtriebselement (18) drehbar gelagert ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (30) eine Magnetspule (34) und einen Magnetkörper (36) umfasst.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (34) in den Magnetkörper (36) eingebettet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkörper (36) die Reibfläche (38) ausbildet.
Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (18) ein Zahnrad ist.
Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (24) eine in Richtung der Drehachse (20) verschiebbar an dem Abtriebselement (18) gelagerte Reibplatte ist.
Antriebsvorrichtung nach zumindest einem Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Reibelements (24) magnetisch weich ist und/oder ein Weicheisen-Werkstoff ist.
Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkörper (36) ein Material mit Remanenzeigenschaften aufweist.
Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkörper (36) ein ferromagnetisches Material, insbesondere ein magnetisch hartes Material, aufweist, z.B. gehärteten Kohlenstoffstahl.
Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung des Elektromagneten (30) durch eine pulsförmige Bestromung der Magnetspule (34) erfolgt.
Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Deaktivierung des Elektromagneten (30) durch eine gepulste alternierende Bestromung der Magnetspule (34) erfolgt, insbesondere mit von Puls zu Puls abnehmender Pulsdauer.
Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 13, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit zur Steuerung des Elektromagneten (30).