DE102019218172A1

DE102019218172A1 - Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges mit Haltefunktion

Info

Publication number: DE102019218172A1
Application number: DE102019218172.4A
Authority: DE
Inventors: Karl Martin Fritsch
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-05-27
Also published as: US20220282547A1; EP4065805A1; CN114502813A; CN114502813B; WO2021104726A1; US12049780B2

Abstract

Es wird ein Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges beschrieben, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt und eine Einrichtung zum Halten der Seitentür in einer beliebigen Offenstellung aufweist. Diese Halteeinrichtung ist durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert, gemäß der die Steuereinrichtung beim Ansteuern des Motors eine Kurzschlussfunktion der Motorphasen initiiert, die einen hohen Stromfluss und damit ein hohes Drehmoment zum Offenhalten der Seitentür verursacht. Durch das Kurzschließen der Motorphasen werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt, da es sich um eine spezielle Ansteuerungsfunktion des Motors handelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt, mit einem durch das Signal über eine Steuereinrichtung angesteuerten elektrischen Motor, der in Abhängigkeit davon ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert, und einer Einrichtung zum Halten der Seitentür in einer beliebigen Offenstellung.
Kraftfahrzeugtüren, die nicht mit einem Aktuator versehen sind, werden durch Betätigung des Türgriffes und Druckausübung gegen die Tür geöffnet oder geschlossen. Die Tür nimmt dabei in Offenstellung neben einer Endstellung bestimmte Halte(Rast)-Positionen ein, in denen die Türbewegung gestoppt wird und zu einer Weiterbewegung ein entsprechender Widerstand überwunden werden muss. Um diese Haltepositionen zu realisieren, ist der Türöffnungs- bzw. -schließmechanismus mit bestimmten Zusatzeinrichtungen, wie Bremsen, Blockiereinrichtungen u.dgl., versehen. Die Anordnung von derartigen Einrichtungen ist entsprechend aufwendig.
Ferner sind Türen von Kraftfahrzeugen bekannt, die mit entsprechenden Aktuatoren versehen sind. Ein solcher Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges ist eingangs beschrieben. Er bewirkt ein automatisches Öffnen und Schließen der Seitentür bei Signalansteuerung durch eine Betätigung des Türgriffes, eines Druckknopfes am Armaturenbrett oder durch eine Ansteuerung über Funk etc. Hierbei wird durch das Signal über eine Steuereinrichtung ein elektrischer Motor eines Aktuators angesteuert, der in Abhängigkeit hiervon ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment erzeugt. Die Tür wird auf diese Weise geöffnet oder geschlossen, wobei dies in eine beliebige Stellung, beispielsweise eine Endstellung oder beliebige Zwischenstellung, durchgeführt werden kann. Eine geeignete Sensoreinrichtung kann hierbei beispielsweise die zu erreichende Türposition vorgeben.
Auch bei derartigen Türen, die mit einem Aktuator versehen sind, ist es bekannt, bestimmte Haltestellen zum Offenhalten der Tür zu generieren, wozu beispielsweise zusätzliche Bremseinrichtungen etc. vorgesehen sind, die zusätzlich zum Aktuator oder innerhalb des Aktuators vorgesehen sein können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, dessen Haltemodus besonders einfach aktivierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Aktuator der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Halteeinrichtung durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist, gemäß der die Steuereinrichtung beim Ansteuern des Motors eine Kurzschlussfunktion der Motorphasen initiiert, die einen hohen Stromfluss und damit ein hohes Drehmoment zum Offenhalten der Seitentür verursacht.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Türhaltefunktion durch das Kurzschließen von Motorphasen über die Steuereinrichtung (Ansteuerungselektronik) realisiert. Dadurch wird in der zugehörigen Software eine Kurzschlussfunktion implementiert. Durch den Kurzschluss der Motorphasen kann der Motor bei einem hohen Drehmoment die Türen in der gewünschten Offenstellung halten, wobei hierfür keine zusätzliche Energie benötigt wird. Durch den Kurzschluss wird ein Strom in den Motorphasen induziert, welcher das Drehmoment des Motors erzeugt.
Wenn somit ein Offenhalten der Tür in einer bestimmten Offenstellung erreicht werden soll, wird erfindungsgemäß über die Steuereinrichtung ein aktiver Kurzschluss zwischen den einzelnen Phasen des Motors initiiert. Dieser Kurzschluss führt zu einem hohen Stromfluss und damit zu einem hohen Drehmoment des Motors. Der Motor bewegt sich über eine geringe Distanz und wird dann gehalten. Dieses Haltemoment ist größer als die an der Tür anliegende Kraft, die eine Bewegung der Tür bewirkt.
Durch das Kurzschließen der Motorphasen werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt. Vielmehr handelt es sich um eine Steuerfunktion (Softwarefunktion). Da der Kurzschluss sehr schnell gestellt werden kann, zeichnet sich die gesamte Vorgehensweise durch eine hohe Dynamik aus. Es müssen keine beweglichen Teile hierfür vorgesehen werden.
Bestimmte Haltepositionen der Tür können daher erreicht und eingehalten werden, ohne das spezielle Zusatzeinrichtungen wie Bremseinrichtungen, Blockadeeinrichtungen u.dgl. im Aktuator oder zusätzlich zum Aktuator vorgesehen werden müssen.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Aktuator hat daher keine Zusatzeinrichtung, die eine Halteposition der Tür festlegt, sondern der elektrische Motor selbst fixiert diese Halteposition, indem er durch Phasenkurzschließung ein entsprechend hohes Haltemoment ausübt. Die Tür kann sich somit nicht ohne weiteres weiterbewegen und nimmt wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik eine Rastposition ein.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Aktuator ist im Bereich des Türscharniers an der Fahrzeugkarosse befestigt und gibt das Drehmoment seines elektrischen Motors über ein geeignetes Getriebe auf das Türscharnier zum Drehen desselben ab. Hierbei wird beispielsweise ein Bolzen im Türscharnier gedreht, so dass die Tür geöffnet bzw. geschlossen wird. Die Tür kann dabei bis auf einen maximalen Winkel von beispielsweise 70° geöffnet werden. Entsprechende Haltepositionen der Tür können festgelegten Haltepositionen oder aber auch durch eine entsprechende Sensorik ermittelten Haltepositionen entsprechen.
Vorzugsweise ist der elektrische Motor als Dreiphasenmotor ausgebildet, insbesondere als bürstenloser Gleichstrommotor.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform, bei der der Haltemodus durch Kurzschließen initiiert wird, spielt das Rastmoment des elektrischen Motors (Anfahrmoment bei Stillstand) keine bzw. nur eine untergeordnete Rolle, so dass der elektrische Motor vorzugsweise ein minimiertes Rastmoment aufweist, da dessen Halteeffekt die entsprechende Kurzschlussfunktion nicht beeinflussen soll.
Wie bereits erwähnt, kann eine bestimmte Haltepositionen der Seitentür vorgebende Sensoreinrichtung vorgesehen sein, über deren Signal die Haltefunktion in einer bestimmten Offenstellung der Tür initiiert wird. Beispielsweise erfasst die Sensoreinrichtung ein Hindernis und bewirkt dabei durch Signalzuführung an die Steuereinrichtung eine entsprechende Initiierung der Halteposition durch Kurzschließen.
Das vom Motor nach Kurzschließen ausgeübte Drehmoment kann über ein entsprechendes Getriebe des Aktuators in ein entsprechendes Haltemoment für die Tür transformiert werden. Das Getriebe kann dabei vorzugsweise so ausgebildet sein, dass das entsprechende Drehmoment des elektrischen Motors verstärkt wird und in einem verstärkten Haltemoment resultiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Aktuators, der in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist;
2 eine stark schematisierte Seitenansicht des Aktuators;
3 eine stark schematisierte Draufsicht des Aktuators in der geschlossenen Stellung der Tür;
4 eine stark schematisierte Draufsicht des Aktuators im geöffneten Zustand der Tür; und
5 ein Diagramm, das die Steigerung des Drehmomentes bei kurzgeschlossenem Motor zeigt.

Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel geht es um einen Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt. Der Aktuator weist einen durch das Signal über eine Steuereinrichtung angesteuerten elektrischen Motor auf, der in Abhängigkeit vom Signal ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert.
1 zeigt den Aktuator 1 im eingebauten Zustand an der A-Säule eines Kraftfahrzeuges.
2 zeigt den Aktuator 1 in einer stark schematisierten Seitenansicht. Der Aktuator 1 besitzt einen elektrischen Motor (nicht speziell gezeigt), der eine sich in der Figur nach oben erstreckende Antriebswelle 2 aufweist, die ein entsprechendes Drehmoment ausübt. Die Welle 2 betätigt einen auf einem Gleitelement 3 gelagerten Dreharm 6, der in einer Fahrzeugtür befestigt ist. Der entsprechende Mechanismus wird über einen Arm 7 gehalten, der an der A-Säule eines Kraftfahrzeuges befestigt ist, wie bei 4 gezeigt.
Eine Drehung der Motorwelle 2 bewirkt somit ein Verschwenken des Dreharmes 6 und damit ein Öffnen oder Schließen der Fahrzeugtür.
Die 3 und 4 zeigen jeweils eine schematisierte Draufsicht auf den Aktuator 1 mit entsprechendem Betätigungsmechanismus (Getriebe) für die Fahrzeugtür, wobei 3 den Arm 6 bei geschlossener Tür und 4 den Arm 6 bei geöffneter Tür zeigt.
Der hier dargestellte und beschriebene Aktuator 1 weist ferner eine Einrichtung zum Halten der Fahrzeugseitentür in einer beliebigen Offenstellung auf, die durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist. Hierbei ist der elektrische Motor nebst Steuereinrichtung so ausgebildet, dass die Türhaltefunktion durch das Kurzschließen der Motorphasen über die Steuereinrichtung (Ansteuerungselektronik) realisiert wird. Die Motorsteuerung weist somit eine Kurzschlussfunktion auf. Es wird gezielt ein solcher Kurzschluss herbeigeführt, wodurch der Motor mit einem hohen Drehmoment die Tür in der gewünschten Position halten kann. Durch den Kurzschluss wird ein Strom in den Motorphasen induziert, der das entsprechende Drehmoment des Motors erzeugt, das hierbei, ggf. verstärkt über ein Getriebe, als Haltemoment genutzt wird.
5 zeigt in einem Diagramm die Steigerung des Drehmomentes bei kurzgeschlossenem Motor, wobei einerseits das entsprechende Kurzschlussmoment und andererseits der entsprechende Kurzschlussstrom dargestellt sind. Man erkennt, dass sich durch das Kurzschließen von Motorphasen ein wesentlicher Anstieg des Motordrehmomentes ergibt, der für die entsprechende Haltefunktion der Tür sorgt.
Durch geschicktes Auslegen des Kurzschlussdrehmomentes wird somit die Haltefunktion der Tür erfüllt.

Claims

Aktuator (1) für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt, mit einem durch das Signal über eine Steuereinrichtung angesteuerten elektrischen Motor, der in Abhängigkeit davon ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert, und einer Einrichtung zum Halten der Seitentür in einer beliebigen Offenstellung, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist, gemäß der die Steuereinrichtung beim Ansteuern des Motors eine Kurzschlussfunktion der Motorphasen initiiert, die einen hohen Stromfluss und damit ein hohes Drehmoment zum Offenhalten der Seitentür verursacht.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor als Dreiphasenmotor ausgebildet ist.
Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist.
Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor ein minimiertes Rastmoment aufweist.
Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine bestimmte Haltepositionen der Seitentür vorgebende Sensoreinrichtung aufweist.