DE102018210426A1

DE102018210426A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Schließen einer Tür

Info

Publication number: DE102018210426A1
Application number: DE102018210426.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Dannemann; Sebastian Prengel
Original assignee: Haptronik GmbH
Current assignee: Magna Boeco GmbH
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (6) zum Schließen einer Tür (2) an einer Türausnehmung (4), insbesondere an einem Fahrzeug (40), aufweisend eine zwischen der Tür und der Türausnehmung ausgebildete Dichtung (20) zum Abgrenzen eines Innenraums (22) und eines Außenraums (24) voneinander in einer Einbauumgebung der Tür, einen Türantrieb (10) zum Schließen der Tür, ein Steuermittel (18) zum Ansteuern des Türantriebs in Abhängigkeit von einem Bedienwunsch (F) eines Nutzers, sowie eine Türanordnung und ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schließen einer Tür an einer Türausnehmung, eine Türanordnung mit einer solchen Vorrichtung, ein Kraftfahrzeug aufweisend wenigstens eine solche Türanordnung sowie ein Verfahren zum Schließen einer Tür an einer Türausnehmung.
Die Erfindung wird nachfolgend im Kontext elektromechanisch aktuierter Fahrzeugtüren beschrieben, ist aber an sich selbstverständlich auch an Türen an und/oder in Gebäuden, bei welchen durch Schließen der Tür ein Innenraum von einem Außenraum abgegrenzt wird, anwendbar. Zudem ist die Erfindung auch mit anderen Türantrieben wie beispielsweise bei hydraulisch aktuierten Türen anwendbar.
Das Schließen und gegebenenfalls auch das anschließende Verriegeln von Fahrzeugtüren erfordert in unterschiedlichen Betriebssituationen des Kraftfahrzeugs oder der Tür stark unterschiedliche Schließkräfte bzw. -momente. Dafür gibt es eine Vielzahl von Gründen. Schon bei einer Öffnung der Fahrertür an einer Parkposition, an welcher die Straße zur Fahrerseite hin abfällt, ist allein aufgrund dieser Schrägstellung beispielsweise ein deutlich größeres Schließmoment erforderlich als bei einem Schließen der Tür auf ebenem Untergrund.
Zudem wird die Tür normalerweise gegen ein zumindest teilweise umlaufendes Dichtelement geschlossen (das an der Tür und/oder am Türrahmen angeordnet sein kann), sodass das benötigte Schließmoment auch von Materialeigenschaften der Dichtung abhängen kann.
Darüber hinaus ergeben sich Betriebsfälle, in welchem bei einem Schließen einer Tür der Innenraum luftdicht verschlossen wird, beispielsweise wenn eine Lüftung auf Umluft gestellt ist und gleichzeitig alle anderen Türen und Fenster geschlossen sind.
Bei bekannten aktuierten Fahrzeugtüren wird das Problem der unterschiedlichen benötigten Schließmomente dadurch umgangen, dass ein hinsichtlich aller vorgesehenen Betriebsfälle maximal benötigtes Schließmoment für die Tür ermittelt wird, welches dann bei einem Nutzerwunsch zum Schließen der Tür grundsätzlich angelegt wird. Gegebenenfalls wird hier auch mit einem Sicherheitszuschlag gearbeitet, um in jedem Betriebsfall des Fahrzeuges ein zuverlässiges Schließen der Tür sicherzustellen.
Als Führungsgröße bei der Einstellung der Türschließ-Parameter können neben einem Schließmoment beispielsweise auch eine Schließgeschwindigkeit dienen, die bei einem bekannten Gewicht der Tür einen ausreichenden Schließimpuls sicherstellt.
Ziel des Schließvorgangs ist bei diesen bekannten Fahrzeugtüren im Normalfall, die Tür gegen alle Widerstandskräfte so weit zu schließen, dass die Tür in ein zusätzliches Verschlusselement (Soft-Close-Einheit) eingreift, welches die Türe dann in die letztendliche Verschlussposition verfährt.
Der bekannte Ansatz, die Tür grundsätzlich mit einer ausreichenden Geschwindigkeit bzw. einem ausreichenden Schließmoment für alle vorgesehenen Betriebsfälle zu schließen, bringt jedoch Nachteile hinsichtlich einer Geräuschentwicklung beim Schließvorgang (Türknallen) und gegebenenfalls auch hinsichtlich eines Verschleißes der beteiligten Komponenten mit sich. Beides kann zusätzlich im Widerspruch zur Wertanmutung hochpreisiger Fahrzeuge stehen.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Schließen einer Tür an einer Türausnehmung zu verbessern und ein verbessertes Verfahren zum Schließen einer Tür an einer Türausnehmung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 7. Eine Türanordnung mit einer solchen Vorrichtung ist Gegenstand von Anspruch 5, ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Türanordnung Gegenstand von Anspruch 6. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Schließen einer Tür an einer Türausnehmung, insbesondere an einer Türanordnung einer Fahrzeugkarosserie, bereitgestellt (nachfolgend auch als Schließvorrichtung bezeichnet). Die Vorrichtung ist insbesondere an der Tür und/oder an der Türausnehmung angeordnet und weist auf:

a) eine zwischen der Tür und der Türausnehmung ausgebildete Dichtung, welche insbesondere eine wenigstens teilweise um die Türausnehmung umlaufende Kunststoffdichtlippe aufweist, zum Abgrenzen (in einem geschlossenen Zustand der Türanordnung) eines Innenraums und eines Außenraums, beispielsweise eines Fahrzeugs oder eines Raums, voneinander in einer Einbauumgebung der Tür. Normalerweise weist dabei die Dichtung an der Tür und/oder an der Türausnehmung wenigstens ein Dichtelement auf.
b) einen Türantrieb, insbesondere eine mittels eines geeigneten Getriebes mit dem Türrahmen und einem Türblatt der Tür verbundene elektrische Maschine, beispielsweise einen Linearaktor, zum Schließen, und gegebenenfalls auch zum Öffnen, der Tür.
c) ein Steuermittel zum Ansteuern des Türantriebs in Abhängigkeit von einem Bedienwunsch eines Nutzers, wobei der Bedienwunsch insbesondere mittels einer Betätigung eines Bedienelements und/oder mittels einer Bewegung der Tür durch einen Nutzer der Tür geäußert werden kann. Der Bedienwunsch wird insbesondere entsprechend wenigstens einem vorbestimmten Wert wenigstens eines Schließparameters umgesetzt.

Das Steuermittel weist eine Zustandsüberwachungseinheit auf, die eingerichtet ist, eine Ausprägung wenigstens einer veränderlichen Zustandsgröße der Vorrichtung, der Tür, der Türausnehmung und/oder der Einbauumgebung der Tür zu ermitteln, wobei das Steuermittel dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der ermittelten Ausprägung der Zustandsgröße einen Wert wenigstens eines Schließparameters zum Schließen der Tür zu ermitteln.
Die überwachte Zustandsgröße kann beispielsweise der Dichtung zugeordnet sein, wie insbesondere eine Dichtungstemperatur oder ein Alterungszustand der Dichtung; die überwachte Zustandsgröße kann aber beispielsweise auch der Einbauumgebung zugeordnet sein, wie insbesondere eine Umgebungstemperatur im Bereich der Dichtung.
Die Zustandsüberwachungseinheit kann zur Überwachung - je nach der überwachten Zustandsgröße - beispielsweise mit einem Sensor wie einem Temperatursensor und/oder mit einer Ausleseeinrichtung zum Auslesen eines im Steuermittel hinterlegten Temperaturmodells verbunden sein. Als Ausprägung kann dann beispielsweise ein Temperaturwert ermittelt und überwacht werden.
Der Schließparameter, dessen Wert ermittelt und/oder angepasst wird, ist insbesondere ein Schließmoment und/oder eine Schließgeschwindigkeit. Gegebenenfalls kann aus einem benötigten Schließmoment auch eine benötigte Schließgeschwindigkeit, insbesondere zusätzlich in Abhängigkeit von einem Gewicht der Tür und/der anderen Faktoren, ermittelt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Türanordnung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug oder in einem Gebäude, bereitgestellt, aufweisend eine Tür, eine Türausnehmung sowie eine Vorrichtung zum Schließen der Tür an der Türausnehmung gemäß einer Ausführung der Erfindung.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt mit wenigstens einer, insbesondere zwei oder vier, Türanordnungen gemäß einer Ausführung der Erfindung.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Schließen einer Tür an einer Türausnehmung, insbesondere an einem Fahrzeug, bereitgestellt. Das Verfahren weist auf die Schritte: i) Ermitteln eines Bedienwunsches, insbesondere des Bedienwunsches eines Nutzers der Tür, zum Schließen der Tür, ii) Ermitteln einer Ausprägung wenigstens einer veränderlichen Zustandsgröße, insbesondere mittels einer Zustandsüberwachungseinheit, iii) Ermitteln eines Wertes wenigstens eines Schließparameters in Abhängigkeit von der erfassten Ausprägung mittels eines Steuermittels, mit dem die Zustandsüberwachungseinheit verbunden ist, iv) Ansteuern eines Türantriebs zum Schließen der Tür entsprechend des ermittelten Wertes mittels des Steuermittels, v) Schließen der Tür entsprechend der Ansteuerung mittels des Türantriebs.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass in Abhängigkeit vom Zustand der Türdichtung unterschiedliche Schließkräfte beim Schließen einer Tür an einem Türrahmen erforderlich sein können. Der Zustand der Türdichtung definiert sich dabei insbesondere durch die Steifigkeit des Dichtungsmaterials, die wiederum - insbesondere bei Kunststoff-Dichtelementen - stark abhängt von der aktuellen Temperatur des Dichtungsmaterials und auch von einem Alterungszustand des Dichtelements.
Darüber hinaus liegt der Erfindung unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass eine Vielzahl weiterer variabler Einflussfaktoren die benötigte Schließkraft beeinflusst, nicht zuletzt auch eine von einem Zustand der Fahrzeuglüftung, der anderen Türen und der Fenster des Fahrzeugs abhängige Verdrängbarkeit der Luft im Innenraum des Fahrzeuges: ist beispielsweise ein Fenster offen, muss die Vorrichtung beim Schließen der Tür nur eine sehr geringe Zusatzkraft aufbringen, um die im Innenraum befindliche Luft zu komprimieren; ist beispielsweise die Lüftung auf Umluft gestellt und gleichzeitig alle anderen Türen und Fenster geschlossen, ist die erforderliche Zusatzkraft hingegen verhältnismäßig hoch.
Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, den oder die relevanten Einflussfaktoren auf die erforderliche Kraft zum zuverlässigen Schließen der Tür gegen die Türausnehmung zu ermitteln und/oder zu überwachen und einen erforderlichen Schließparameter (normalerweise ein Schließmoment und/oder eine Schließgeschwindigkeit) in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Überwachung zu bestimmen und/oder anzupassen. Je nach Anwendungsfall kann dabei eine einzige Zustandsgröße von so dominanter Relevanz sein, dass es nicht erforderlich ist weitere Zustandsgröße zu überwachen; es kann aber auch nötig sein, mehrere Zustandsgrößen zu überwachen.
Eine derartige Anpassung des Schließparameters an das erforderliche Maß (zum Beispiel nach der Maxime „so wenig wie möglich, so viel wie nötig“, oder aber im Sinne eines „Sounddesigns“ beim Schließen der Türe) ermöglicht ein zuverlässiges Schließen der Tür mit minimal benötigter Kraft. Damit kann ein Türschließgeräusch verbessert werden, indem ein überflüssiges Türknallen vermieden wird. Gegebenenfalls kann sogar die Dichtung in der Auslegung auf Dauerbelastung ohne Rücksicht auf größere Belastungsspitzen ausgelegt werden, die dann wegfallen.
Gemäß einer Ausführung weist das Steuermittel eine Zustandskalibiereinheit auf, die eingerichtet ist, eine Ausprägung wenigstens einer zumindest im Wesentlichen gleichbleibend ausgeprägten Zustandsgröße (nachfolgend auch gleichbleibende oder konstante Zustandsgröße genannt) der Vorrichtung, der Tür, der Türausnehmung, und/oder der Einbauumgebung der Tür zu ermitteln. Das Steuermittel ist in dieser Ausführung dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von der ermittelten Ausprägung einen Wert wenigstens eines Schließparameters, insbesondere einer Schließgeschwindigkeit und/oder eines Schließmoments, zum Schließen der Tür zu ermitteln. Dadurch können Einflussfaktoren aus Eigenschaften der Umgebung, beispielsweise des Fahrzeugs - wie beispielsweise Materialkennwerte und/oder Kombinationen von Toleranzband-Ausprägungen -, in die Berechnung eingebracht werden, die dadurch genauer möglich ist.
Gemäß einer Ausführung weist die Zustandsüberwachungseinheit und/oder die Zustandskalibriereinheit wenigstens eine geeignete Sensoranordnung zum Messen einer Ausprägung wenigstens einer Zustandsgröße auf.
Je nach der überwachten Zustandsgröße kommen beispielhaft unter anderem folgende Sensortypen in Betracht: a) ein Beschleunigungssensor zum Erfassen einer räumlichen Ausrichtung der Tür und/oder eines Fahrzeuges (also beispielsweise einer Schrägstellung des Fahrzeugs); und/oder b) ein Zeitgeber zum Erfassen eines Alters der Dichtung (auch wenn ein Zeitgeber natürlich kein Sensor im engeren Sinne ist, ermöglicht er die Überwachung eines Zeitwertes beispielsweise einen Rückschluss auf einen Alterungszustand eines Dichtelements, und wird im Kontext daher als solcher bezeichnet); und/oder c) einen Positionssensor, insbesondere einen Inkrementgeber oder eine Motorfeldüberwachung oder eine Bilderfassung mit Elementerkennung, wobei der Positionssensor beispielsweise c1) zum Erfassen einer Türposition, insbesondere eines Öffnungswinkels, der Tür, oder c2) zum Erfassen einer Position einer Lüftungsklappe, eines Fahrzeugfensters oder einer Fahrzeugtür, verwendet werden kann.
Die Sensoranordnung weist gemäß einer Ausführung einen Temperatursensor auf, der an oder in der Nähe der Dichtung angeordnet ist und/oder Zugriff auf die erfassten Werte anderer Temperatursensoren innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs hat, um die temperaturabhängigen Veränderung der Steifigkeit der Dichtung bei den zumeist verwendeten Kunststoffdichtungen ermitteln zu können.
Das Vorsehen der einen oder anderen Sensoren ermöglicht eine Anpassung der Vorrichtung auf in verschiedenen Anwendungen relevante Zustandsgrößen.
Zur Berücksichtigung von hinterlegten (Betriebs-)Modellen (beispielsweise im Sinne eines digitalen Komponenten-Zwillings) und/oder Nutzereingaben und/oder in der Fahrzeug-Steuereinheit bereitgestellten Sensorwerten des Fahrzeugs weist gemäß einer Ausführung die Zustandsüberwachungseinheit und/oder die Zustandskalibriereinheit ein geeignetes Eingabemittel - wie beispielsweise eine Tastatur, eine Toucheingabe o.ä. - und/oder eine Möglichkeit einer, insbesondere automatisierten, Datenbankabfrage, insbesondere zum Vergleich mit hinterlegten Ausprägungen der Zustandsgröße und/oder zur Abfrage von Ausprägungen einer Zustandsgröße in einem in dem Steuermittel hinterlegten Modell, welches andere Faktoren mit Ausprägungen der Zustandsgröße in Relation bringt, auf.
Ein Eingabemittel kann geeignet sein, Kalibriereingaben vorzunehmen und/oder den Nutzer einzubeziehen. Ein (Betriebs-)Modell der Zustandsgröße kann für die Überwachung veränderlicher Zustandsgrößen und/oder für die Kalibrierung gleichbleibender Zustandsgrößen verwendet werden.
Um den/die Schließparameter entsprechend der Ausprägungen der Zustandsgröße(n) regeln zu können, werden gemäß einer Ausführung der Bedienwunsch und die Ausprägung der Zustandsgröße vielfach pro Sekunde ermittelt und abhängig davon das Schließen der Tür in Echtzeit geregelt, insbesondere indem aufbauend auf dem zuletzt ermittelten Wert des Schließparameter jeweils in Abhängigkeit von dem zuletzt ermittelten Bedienwunsch und von der zuletzt ermittelten Ausprägung ein angepasster Wert des Schließparameters ermittelt wird.
Gemäß einer Ausführung des Verfahrens wird zusätzlich eine Ausprägung wenigstens einer zumindest im Wesentlichen gleichbleibend ausgeprägten Zustandsgröße erfasst, und der Wert des Schließparameters zusätzlich in Abhängigkeit von der Ausprägung dieser gleichbleibenden Zustandsgröße ermittelt.
Um eine Anpassung des Schließparameters an mehrere relevante Einflussfaktoren zu ermöglichen, wird gemäß einer Ausführung der Wert des Schließparameters in Abhängigkeit von den Ausprägungen mehrerer veränderlicher und/oder gleichbleibend ausgeprägter Zustandsgrößen ermittelt.
Um eine Anpassungsregelung des Schließparameters zu unterstützen, wird gemäß einer Ausführung bei der Ermittlung des Werts des Schließparameters ein, insbesondere zuvor ermittelter, Wert des Schließparameters in Abhängigkeit von der Ausprägung der Zustandsgröße(n) angepasst, insbesondere indem er mit einem Anpassungsfaktor multipliziert wird und/oder um einen Anpassungsbeitrag vergrößert/verkleinert wird. Dadurch wird unter anderem auch eine einfache Anpassung bestehender Steuerungen für aktuierte Türen ermöglicht.
Je nachdem, welcher Einflussfaktor oder welche Einflussfaktoren im jeweiligen Anwendungsfall relevant sind, kann als veränderliche Zustandsgröße beispielsweise wenigstens eine aus der folgenden Liste berücksichtigt werden: 1) eine Temperatur der Dichtung, insbesondere erfasst mittels eines Temperatursensors und/oder mittels eines Temperaturmodells, 2) eine Temperatur im Innenraum und/oder im Außenraum, insbesondere erfasst mittels eines Temperatursensors und/oder eines Temperaturmodells, 3) eine Schräglage des Fahrzeuges, insbesondere erfasst mittels eines hochauflösenden Beschleunigungssensors, 4) ein Öffnungswinkel der Tür, insbesondere erfasst mittels eines Positionssensors, 5) ein zu komprimierendes Luftvolumen in einem mittels der Tür abgegrenzten Innenraum, insbesondere erfasst mittels einer Kommunikation mit einem Steuergerät einer Klima-/Lüftungseinheit, der anderen Fahrzeugtüren und/oder der Fensterheber, 6) ein Alterungsgrad der Dichtung, insbesondere erfasst mittels eines Alterungsmodells für das Dichtelement und eines Zeitgebers. So kann die Vorrichtung die wichtigsten Einflussfaktoren auf die gängigen Schließparameter erfassen.
Um auf einen separaten Temperatursensor verzichten zu können, wird gemäß einer Ausführung die Dichtungstemperatur mittels einer Annäherungsrechnung in Abhängigkeit von einer erfassten Temperatur im Innenraum und/oder von einer erfassten Temperatur im Innenraum ermittelt.
Je nachdem, welcher Einflussfaktor oder welche Einflussfaktoren im jeweiligen Anwendungsfall relevant sind, kann als gleichbleibend ausgeprägte Zustandsgröße wenigstens eines aus der folgenden Liste berücksichtigt werden: 1) ein Material und/oder eine Nenngeometrie der Dichtung, insbesondere ausgelesen aus einem Materialmodell und/oder einem Geometriemodell, 2) eine Nenngeometrie und/oder eine Realgeometrie der Tür und/oder des Türrahmens, insbesondere ausgelesen aus einem Toleranzmodell der Tür und/oder des Türrahmens.
Um im Einzelfall eine Beaufschlagung der Tür und des Türrahmens mit einem hohen Schließmoment und/oder einer hohen Schließgeschwindigkeit zu vermeiden, wird gemäß einer Ausführung zusätzlich zur Anpassung des Wertes des Schließparameters die Komprimierbarkeit des Luftvolumens angepasst, insbesondere mittels einer (beispielsweise kurzzeitigen) Öffnung eines Lüftungsventils einer Innenraumlüftung des Fahrzeugs oder einer (beispielsweise kurzzeitigen) Öffnung eines Fensters des Fahrzeugs.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen,

1a-b eine Türanordnung mit einer Tür und einer Türausnehmung sowie einer Schließvorrichtung nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung in einer offenen (1 a) und einer geschlossenen (1b) schematischen Draufsicht;
2a-b eine Türanordnung mit einer Tür und einer Türausnehmung und einer Schließvorrichtung nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung sowie einer Soft-Close-Einheit in einer offenen (2a) und einer geschlossenen (2b) schematischen Draufsicht;
3 ein Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung mit vier Türanordnungen in einer schematischen Draufsicht; und
4 das Kraftfahrzeug aus 3 in einer schrägen Parkposition in einer schematischen Rückansicht.

In 1 ist eine Türanordnung 1 mit einer Tür 2 und einer Türausnehmung 4 sowie mit einer Schließvorrichtung 6 gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung dargestellt. Türanordnung 1 ist im Ausführungsbeispiel eine Seitentür eines Kraftfahrzeugs; ein seitliches Karosserieteil 8 des ansonsten in 1 nicht dargestellten Kraftfahrzeugs (vgl. Bezugsweichen 40 in den 3 und 4) bildet die Türausnehmung 4 aus.
Die Schließvorrichtung 6 weist einen als elektrischen Linearmotor ausgebildeten Türantrieb 10 auf, dessen Motorkörper 12 an der Tür 2 und dessen Steller 14 an der Türausnehmung 4 befestigt ist. Je nach Auslenkung des Bestellers 14 entlang einer Antriebsachse A des Linearmotors 10 kann die Tür 2 um ein Drehlager 16 der Türanordnung 1 geöffnet oder geschlossen werden.
Zwischen der Tür 2 und der Türausnehmung 4 ist eine im Ausführungsbeispiel umlaufend entlang der gesamten vorgesehenen Berührfläche zwischen Tür und Türausnehmung positionierte Dichtung 20 angeordnet. Die Dichtung 20 weist ein Kunststoff-Dichtelement 21 auf, das dazu eingerichtet ist, zum Abdichten einer Öffnung der Türausnehmung 4 zwischen eine Innenraum 22 und einem Außenraum 24 elastisch verformt (also komprimiert) zu werden, wenn die Tür 2 gegen die Türausnehmung 4 geschlossen wird.
Die Schließvorrichtung 6 weist zudem ein Steuermittel 18 auf, mit welchem der Linearmotors 10 entsprechend eines Schließwunsches eines Fahrzeugsensors geschlossen werden kann. Einen Schließwunsch kann der Nutzer dem Steuermittel 18 beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Bedienelements oder mittels einer manuellen aufgebrachten Schließkraft Fsw an der Tür - welche durch die eingebrachte Motorbewegung detektiert wird - mitteilen.
Ferner weist die Schließvorrichtung 6 einen im Innenraum 22 des Fahrzeuges angeordneten Innenraum-Temperatursensor 23 sowie einen im Außenraum 24 des Fahrzeuges angeordneten Außenraum-Temperatursensor 25 auf, wobei beide Temperatursensor 23 und 25 mit dem Steuermittel 18 zur Übertragung von Energie und/oder Sensorwerten verbunden sind.
Das Steuermittel 18 ist darüber hinaus im Ausführungsbeispiel mit einer Datenbank 26 verbunden, die Betriebsmodelle 27 des Kraftfahrzeugs und insbesondere der Türanordnung enthält.
Darüber hinaus weist das Steuermittel 18 eine Zustandsüberwachungseinheit 30 auf, die im Ausführungsbeispiel zumindest dazu eingerichtet ist, einen aktuellen Wert einer gegenwärtigen Temperatur und eines gegenwärtigen Alterungszustands des Dichtungselements 21 zu ermitteln und daraus eine zu erwartende Steifigkeit des Dichtungselements 21 abzuleiten, gegebenenfalls unter Verwendung der Temperatursensoren und/oder unter Rückgriff auf ein Betriebsmodell 27.
Das Steuermittel 18 weist zudem eine Zustandskalibiereinheit 32 auf, die im Ausführungsbeispiel zumindest dazu eingerichtet ist, eine Grundsteifigkeit des Dichtungselements 21 auf Basis einer erfolgten Eingabe des Dichtungsmaterials und gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung einer Kombination von Realgeometrien der Tür 2 und der Türausnehmung 4 innerhalb der jeweils vorgesehenen Toleranzbereiche.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der beispielhaften Ausführung der Erfindung anhand eines beispielhaft durchgeführten Verfahrens zum Schließen einer Tür an einer Türausnehmung detailliert erläutert und beschrieben:
Zunächst wird ein Bedienwunsch zum Schließen der Tür mittels des Steuermittels 18 ermittelt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen das der Benutzer des Fahrzeuges manuell eine Schließkraft Fsw auf die Tür aufbringt, was mittels des Steuermittels 18 durch die damit verbundene Bewegung des Stellers 14 relativ zum Motorkörper 12 detektiert werden kann.
Um nun zu ermitteln, welche Dichtungskraft F_D zum Komprimieren der Dichtung und damit zum Schließen der Tür bis zu einer gewünschten Schließposition überwunden werden muss, wird mittels der Temperatursensor 23 und 25 (unter Rückgriff auf Erfahrungswerte in eine Betriebsmodell 27 hinsichtlich einer Dichtungstemperatur in Abhängigkeit von einer gewissen Kombination einer Temperatur im Innenraum und einer gewissen Temperatur im Außenraum) die aktuelle Dichtungstemperatur (erste veränderliche Zustandsgröße) ermittelt. Zudem wird unter Rückgriff auf einen Zeitgeber ein aktuelles Dichtungsalter (zweite veränderliche Zustandsgröße) ermittelt. Aus den Zustandsgrößen Dichtungstemperatur und Dichtungsalter wird eine Dichtungssteifigkeit ermittelt, wiederum unter Rückgriff auf ein Betriebsmodell 27. dies geschieht im Ausführungsbeispiel mittels der Zustandsüberwachungseinheit 30.
Darüber hinaus wird in Abhängigkeit von den ermittelten Ausprägungen dieser beiden veränderlichen Zustandsgrößen das benötigte Schließmoment Ms und/oder die benötigte Schließgeschwindigkeit vs, um die Tür zuverlässig gegen den Widerstand der Dichtung zu schließen (also ein geeigneter Wert eines oder zweier Schließparameter), mittels dem Steuermittel 18 ermittelt.
Entsprechend der ermittelten Werte für den/die Schließparameter - also das Schließmoment und/oder die Schließgeschwindigkeit - wird der Türantrieb zum Schließen der Tür angesteuert und die Tür entsprechend dieser Ansteuerung geschlossen.
Im Ausführungsbeispiel werden zusätzlich als gleichbleibende Zustandsgrößen die Toleranzsituation der Tür 2 und der Türausnehmung 4 zueinander und das Material der Dichtung erfasst, und dann die geeigneten Werte für den/die Schließparameter auch in Abhängigkeit von den erfassten Ausprägungen dieser gleichbleibenden Zustandsgrößen ermittelt. Dabei wird beispielsweise ein der Vorrichtung vorgegebener, zustandsunabhängiger Wert des Schließparameters in Abhängigkeit von den erfassten Ausprägungen der unterschiedlichen veränderlichen und gleichbleibenden Zustandsgrößen angepasst.
Im Ausführungsbeispiel werden der Bedienwunsch und die Ausprägung der Zustandsgröße(n) mittels des Steuermittels 18 vielfach pro Sekunde ermittelt und unabhängig davon das Schließen der Tür 2 in Echtzeit geregelt, indem aufbauend auf dem zuletzt ermittelten Wert des/der Schließparameter(s) jeweils in Abhängigkeit von dem zuletzt ermittelten Bedienwunsch und von der/n zuletzt ermittelten Ausprägung(en) jeder der Zustandsgrößen ein angepasster Wert des/der Schließparameter(s) ermittelt wird.
In 2 ist eine Türanordnung dargestellt, die sich von der gemäß 1 insbesondere dadurch unterscheidet, dass eine derjenigen Seite der Türausnehmung 4, an welcher die Tür in einer Schließposition verriegelt werden soll, eine Soft-Close-Einheit 34 angeordnet ist. Mittels eines dazugehörigen, beispielhaften Verfahrens zum Schließen der Tür 2 muss in diesem Fall lediglich erreicht werden, dass die Tür so weit schließt, dass die Soft-Close-Einheit 34 in die Lage versetzt wird, den letzten Teil der Schließbewegung und die Verriegelung der Tür in der angestrebten Schließposition durchzuführen (in an sich fachüblicher Weise und unabhängig vom verbauten Modell/Konzept der Soft-Close-Einheit 34).
In 3 ist ein Kraftfahrzeug 40 gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung mit vier Türanordnungen 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4 dargestellt. Jede der Türanordnungen 1 ist im Beispiel ausgebildet wie die zu 1 beschriebene Türanordnung 1.
Das Kraftfahrzeug 40 weist ein Steuermittel 18 auf, das zusätzlich zu den zu 1 beschriebenen Funktionalitäten jede der Türanordnungen 1.1 bis 1.4 ansteuert und zudem zumindest ein Umluftventil 42 der Fahrzeuglüftung öffnen und schließen kann. Das Steuermittel 18 kann auch sensieren, ob zu einem gewissen Zeitpunkt das Umluftventil 42 geöffnet oder geschlossen ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist die Regelung der Schließparameter für die Tür 2.1 der Türanordnung 4.1 (und auch für die anderen Türen 2 der anderen Türanordnungen 4) zusätzlich abhängig von einem zu komprimierten Luftvolumen V_i im Innenraum 22 des Fahrzeugs 40.
Bei einem Bedienwunsch zum Schließen der Tür 2.1 durch den Nutzer ermittelt das Steuermittel 18, ob das Umluftventil 42 geschlossen ist. Für die Zwecke der Beschreibung dieser Ausführungsform ist davon auszugehen, dass der Innenraum bei geschlossenen Türen 2.2 bis 2.4 und geschlossenem Umluftventil 42 bis auf die zu schließenden Türausnehmung 4.1 druckdicht abgeschlossen ist (eventuelle Fenster und deren Öffnungszustand bleiben hier unberücksichtigt, um das Beispiel nicht unnötig zu verkomplizieren; solche oder anderen zusätzliche Faktoren können aber in realen beispielhaften Ausführungen natürlich analog berücksichtigt werden).
Wenn nun also die Tür 2.1 geschlossen werden soll, muss sie zum Erreichen der gewünschten Schließposition nicht nur die Verformungsarbeit gegen die Dichtung aufbringen, sondern auch die deutlich größere Arbeit zum Komprimieren des Luftvolumens V im Innenraum 22 des Fahrzeugs 40. Folglich muss das Steuermittel 18 im Falle des geschlossenen Umluftventils 42 ein deutlich größeres Schließmoment ansteuern als wenn das Umluftventil 42 geöffnet wäre.
In einer alternativen Ausführungsform kann zusätzlich oder stattdessen auch vorgesehen sein, dass beim Schließen der letzten geöffneten Tür 2 die Umluftklappe 42 geöffnet wird, um die benötigte Komprimierung des Luftvolumens im Innenraum zu verkleinern oder aufzuheben.
In 4 ist das Kraftfahrzeug aus 3 in einer schrägen Parkposition dargestellt, um den Einfluss einer etwaigen Schräglage des Fahrzeugs auf die benötigte Aktuierung eines Schließens der Tür 2 darzustellen.
Wenn - wie in 4 gezeigt - das Fahrzeug auf einer schrägen Straße aus Sicht der zu schließenden Tür 2.1 zum Fahrzeug 40 hin geneigt ist (Schrägstellungswinkel α), ist weniger Unterstützung durch den Türantrieb 10 nötig. Bei einer Neigung in die andere Richtung der hingegen mehr Unterstützung durch den Motorantrieb 10 nötig. Wäre das Fahrzeug 40 entgegen der Schließrichtung geneigt, müsse der Türantriebe entsprechend der Neigung eine größere Unterstützung des Schließmoments aufbringen.
Dieser Zusammenhang kann in die Regelung der Schließparameter wie des Schließmoments Ms oder der Schließgeschwindigkeit vs mit einfließen, wenn das Steuermittel 18 zusätzlich einen, insbesondere hochauflösenden, Beschleunigungssensor 44 für Beschleunigungen in allen drei Raumdimensionen aufweist. Mittels des Beschleunigungssensors 44 kann der Schrägstellungswinkel α ermittelt werden, und darüber wiederum eine durch die Schrägstellung zusätzlich aufgebrachte Schließkraft, die dann der der Türantrieb nicht aufbringen muss bzw. soll, um das Schließgeräusch nicht unnötig zu verstärken.
Bezugszeichenliste

1: Türanordnung
2: Tür
4: Türausnehmung
6: Schließvorrichtung
8: Karosserieteil
10: Türantrieb
12: Motorkörper
14: Steller
16: Drehlager
18: Steuermittel
20: Dichtung
21: Dichtelement
22: Innenraum
23: Innenraum-Temperatursensor
24: Außenraum
25: Außenraum-Temperatursensor
26: Datenbank
27: Betriebsmodell
30: Zustandsüberwachungseinheit
32: Zustandskalibiereinheit
34: Soft-Close-Einheit
40: Kraftfahrzeug
42: Umluftventil
44: Beschleunigungssensor
A: Antriebsachse des Türantriebs
Fsw: aufgebrachte Kraft zum Äußern des Schließwunsches
F_D: Dichtungskraft
M_S: Schließmoment
V_S: Schließgeschwindigkeit
V_i: Luftvolumen im Innenraum
α: Schrägstellungswinkel des Fahrzeugs
F_α: zusätzliche Schließkraft durch Schrägstellung

Claims

Vorrichtung (6) zum Schließen einer Tür (2) an einer Türausnehmung (4), insbesondere an einem Fahrzeug (40), aufweisend: - eine zwischen der Tür und der Türausnehmung ausgebildete Dichtung (20) zum Abgrenzen eines Innenraums (22) und eines Außenraums (24) voneinander in einer Einbauumgebung der Tür, - einen Türantrieb (10) zum Schließen der Tür, - ein Steuermittel (18) zum Ansteuern des Türantriebs in Abhängigkeit von einem Bedienwunsch (F_sw) eines Nutzers, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (18) eine Zustandsüberwachungseinheit (30) aufweist, die eingerichtet ist, eine Ausprägung wenigstens einer veränderlichen Zustandsgröße der Vorrichtung (6), der Tür (2), der Türausnehmung (4) und/oder der Einbauumgebung der Tür zu ermitteln, und dass das Steuermittel (18) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der ermittelten Ausprägung einen Wert wenigstens eines Schließparameters (Ms, vs) zum Schließen der Tür zu ermitteln.
Schließvorrichtung (6) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (8) eine Zustandskalibiereinheit (32) aufweist, die eingerichtet ist, eine Ausprägung wenigstens einer zumindest im Wesentlichen gleichbleibend ausgeprägten Zustandsgröße der Vorrichtung (6), der Tür (2), der Türausnehmung (4), und/oder der Einbauumgebung der Tür zu ermitteln, und dass das Steuermittel (18) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der ermittelten Ausprägung einen Wert wenigstens eines Schließparameters (Ms, v_s) zum Schließen der Tür zu ermitteln.
Schließvorrichtung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsüberwachungseinheit (30) und/oder die Zustandskalibriereinheit (32) wenigstens eine geeignete Sensoranordnung (23, 25) zum Messen einer Ausprägung wenigstens einer Zustandsgröße aufweisen.
Schließvorrichtung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsüberwachungseinheit (30) und/oder die Zustandskalibriereinheit (32) ein geeignetes Eingabemittel und/oder eine Möglichkeit einer Datenbankabfrage (26, 27) aufweist.
Türanordnung (1), insbesondere in einem Kraftfahrzeug (40) oder in einem Gebäude, gekennzeichnet durch jeweils eine Tür (2), eine Türausnehmung (4) sowie eine Vorrichtung (6) zum Schließen der Türen an der Türausnehmung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (40) mit wenigstens einer, insbesondere zwei oder vier, Türanordnungen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) gemäß Anspruch 5.
Verfahren zum Schließen einer Tür (2) an einer Türausnehmung (4), insbesondere an einem Fahrzeug (40), mit den Schritten: - Ermitteln eines Bedienwunsches (F_sw) zum Schließen der Tür, - Ermitteln einer Ausprägung wenigstens einer veränderlichen Zustandsgröße, - Ermitteln eines Wertes wenigstens eines Schließparameters (Ms, vs) in Abhängigkeit von der erfassten Ausprägung mittels eines Steuermittels (18), mit dem die Zustandsüberwachungseinheit (30) verbunden ist, - Ansteuern eines Türantriebs (10) zum Schließen der Tür entsprechend des ermittelten Wertes mittels des Steuermittels, - Schließen der Tür entsprechend der Ansteuerung mittels des Türantriebs.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienwunsch und die Ausprägung der Zustandsgröße vielfach pro Sekunde ermittelt werden und abhängig davon das Schließen der Tür (2) in Echtzeit geregelt wird, indem aufbauend auf dem zuletzt ermittelten Wert des Schließparameters (Ms, vs) jeweils in Abhängigkeit von dem zuletzt ermittelten Bedienwunsch (F_sw) und von der zuletzt ermittelten Ausprägung der Zustandsgröße ein angepasster Wert des Schließparameters (Ms, vs) ermittelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Ausprägung wenigstens einer zumindest im Wesentlichen gleichbleibend ausgeprägten Zustandsgröße erfasst wird, und dass der Wert des Schließparameters zusätzlich in Abhängigkeit von der Ausprägung dieser gleichbleibenden Zustandsgröße ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Schließparameters in Abhängigkeit von den Ausprägungen mehrerer veränderlicher und/oder gleichbleibend ausgeprägter Zustandsgrößen ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Schließparameter eine Schließgeschwindigkeit (vs) und/oder ein Schließmoment (Ms) berücksichtigt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als veränderliche Zustandsgröße wenigstens eine aus der folgenden Liste berücksichtigt wird: - eine Temperatur der Dichtung (20), - eine Temperatur im Innenraum (22) und/oder im Außenraum (24), - eine Schräglage (α) des Fahrzeuges (40), - ein Öffnungswinkel der Tür (2), - ein zu komprimierendes Luftvolumen (Vi) in einem mittels der Tür (2) abgegrenzten Innenraum (22), - ein Alterungsgrad der Dichtung (20).
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungstemperatur mittels einer Annäherungsrechnung in Abhängigkeit von einer erfassten Temperatur im Innenraum (22) und/oder von einer erfassten Temperatur im Außenraum (24) ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als gleichbleibend ausgeprägte Zustandsgröße wenigstens eines aus der folgenden Liste berücksichtigt wird: - ein Material und/oder eine Nenngeometrie der Dichtung (20), - eine Nenngeometrie und/oder eine Realgeometrie der Tür (2) und/oder des Türrahmens (4).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Anpassung des Wertes des Schließparameters (Ms, vs) die Komprimierbarkeit des Luftvolumens (Vi) angepasst wird.