DE102020204542B4 - Vehicle door actuator, vehicle door and vehicle - Google Patents
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Abstract
Fahrzeugtüraktuator zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür (2) um einen Drehpunkt (6) eines Scharniers, umfassend:einen E-Motor (E) sowie ein durch den E-Motor (E) angetriebenes mindestens zweistufiges Getriebe (G),wobei die Anordnung des E-Motors (E) und des Getriebes (G) an und/oder in der Fahrzeugtür (2) anbringbar ist, und zwar in einem dafür zur Verfügung stehenden Bauraum (8) zwischen der Fahrzeugtür (2) und einer Säule (4) eines Fahrzeugs,wobei die vom E-Motor (E) direkt angetriebene, innerhalb dieses Bauraums (8) angeordnete Getriebestufe (GS1) mindestens ein Außenzahnrad (18) aufweist, welches mit einem koaxial zu einer E-Motor-Antriebswelle (10) angeordneten Antriebsaußenzahnrad (16) kämmt, welches das Außenzahnrad (18) treibt,wobei das Getriebe (G) zudem eine Getriebestufe (GS4) mit einer gegenüber der E-Motor-Antriebswelle (AW) achsversetzten Abtriebswelle (12) aufweist, wobei die Abtriebswelle (12) den Drehpunkt (6) des Scharniers bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der E-Motor (E) nebst einem Getriebeabschnitt (GS1, GS2, GS3) ohne die den Achsversatz aufweisende Getriebestufe (GS4) in Bezug auf den besagten Bauraum (8) zentriert angeordnet ist, wobei das Getriebe (G) vierstufig ausgebildet ist, wobei eine erste, zweite und dritte Getriebestufe (GS1, GS2, GS3) zwischen dem E-Motor (E) und einer vierten Getriebestufe (GS4) angeordnet sind, wobei die vierte Getriebestufe (GS4) diejenige mit dem Achsversatz ist, welche den Drehpunkt (6) bildet, wobei die erste, zweite und dritte Getriebestufe (GS1, GS2, GS3) in Bezug auf den Bauraum (8) zentriert angeordnet sind.Vehicle door actuator for pivoting a vehicle door (2) about a pivot point (6) of a hinge, comprising: an electric motor (E) and an at least two-stage gear (G) driven by the electric motor (E), the arrangement of the electric The engine (E) and the transmission (G) can be attached to and/or in the vehicle door (2), specifically in a space (8) available for this purpose between the vehicle door (2) and a pillar (4) of a vehicle, wherein the gear stage (GS1) which is directly driven by the electric motor (E) and is arranged within this installation space (8) has at least one external gear wheel (18) which is connected to an external drive gear wheel (16) which is arranged coaxially with an electric motor drive shaft (10). meshes, which drives the external gear (18), the gear (G) also having a gear stage (GS4) with an output shaft (12) which is axially offset relative to the electric motor drive shaft (AW), the output shaft (12) having the pivot point ( 6) of the hinge forms, characterized in that the E-Mo gate (E) together with a gear section (GS1, GS2, GS3) without the gear stage (GS4) having the axial offset is arranged centered in relation to said construction space (8), the gear (G) being designed in four stages, with a first, second and third gear stages (GS1, GS2, GS3) are arranged between the electric motor (E) and a fourth gear stage (GS4), the fourth gear stage (GS4) being the one with the axial offset, which forms the pivot point (6), wherein the first, second and third gear stage (GS1, GS2, GS3) are arranged centered in relation to the installation space (8).
Description
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugtüraktuator, eine Fahrzeugtür mit einem solchen Fahrzeugtüraktuator sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugtür.The invention relates to a vehicle door actuator, a vehicle door with such a vehicle door actuator and a vehicle with such a vehicle door.
Aus den Druckschriften
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, einen kompakten und kostengünstigen Fahrzeugtüraktuator bereitzustellen, der eine Fahrzeugtür elektromotorisch öffnet und schließt.One of the objects on which the invention is based is to provide a compact and cost-effective vehicle door actuator which opens and closes a vehicle door by an electric motor.
Diese Aufgabe wird durch einen gemäß Anspruch 1 vorgeschlagenen und unter Schutz gestellten Fahrzeugtüraktuator gelöst.This object is achieved by a vehicle door actuator proposed according to claim 1 and placed under protection.
Es wird ferner eine Fahrzeugtür mit einem solchen Fahrzeugtüraktuator vorgeschlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 7). Des Weiteren wird ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugtür vorgeschlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 8). Zudem wird eine Verwendung des vorgeschlagenen Fahrzeugtüraktuators vorgeschlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 9).A vehicle door with such a vehicle door actuator is also proposed and protected (cf. claim 7). Furthermore, a vehicle with such a vehicle door is proposed and placed under protection (see claim 8). In addition, a use of the proposed vehicle door actuator is proposed and protected (cf. claim 9).
Es wird ein Fahrzeugtüraktuator zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür um einen Drehpunkt eines Scharniers vorgeschlagen, wobei der Fahrzeugtüraktuator einen E-Motor sowie ein durch den E-Motor angetriebenes mindestens zweistufiges Getriebe umfasst. Diese Anordnung des E-Motors und des Getriebes ist dabei an und/oder in der Fahrzeugtür anbringbar, und zwar in einem dafür zur Verfügung stehenden Bauraum zwischen der Fahrzeugtür und einer Säule eines Fahrzeugs.A vehicle door actuator for pivoting a vehicle door about a pivot point of a hinge is proposed, the vehicle door actuator comprising an electric motor and an at least two-stage gear mechanism driven by the electric motor. This arrangement of the electric motor and the transmission can be attached to and/or in the vehicle door, namely in a space available for this purpose between the vehicle door and a pillar of a vehicle.
Die dabei vom E-Motor direkt angetriebene, innerhalb dieses Bauraums angeordnete Getriebestufe weist mindestens ein Außenzahnrad auf, welches mit einem koaxial zu einer E-Motor-Antriebswelle angeordneten Antriebsaußenzahnrad kämmt, welches das Außenzahnrad treibt.The gear stage, which is directly driven by the electric motor and is arranged within this installation space, has at least one external gear which meshes with an external drive gear which is arranged coaxially to an electric motor drive shaft and which drives the external gear.
Das Getriebe weist dabei zudem eine Getriebestufe mit einer gegenüber der E-Motor-Antriebswelle achsversetzten Abtriebswelle auf, wobei die Abtriebswelle den Drehpunkt des Scharniers bildet. Dabei bildet die durch den Drehpunkt gehende Abtriebswellenachse zugleich die Scharnierachse.The transmission also has a gear stage with an output shaft that is axially offset relative to the electric motor drive shaft, with the output shaft forming the pivot point of the hinge. The output shaft axis passing through the pivot point also forms the hinge axis.
Es wird dabei vorgeschlagen, den E-Motor nebst einem Getriebeabschnitt ohne die den Achsversatz aufweisende Getriebestufe in Bezug auf einen zur Verfügung stehenden Bauraum zwischen der Fahrzeugtür und einer Säule eines Fahrzeugs zentriert anzuordnen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine optimale Ausnutzung des besagten Bauraums, der sehr begrenzt ist, sowie eine größere Dimensionierung sowohl des E-Motors als auch des Getriebes.It is proposed to arrange the electric motor together with a gear section without the gear stage having the axial offset in a centered manner in relation to an available installation space between the vehicle door and a pillar of a vehicle. Advantageously, this enables optimal utilization of said installation space, which is very limited, as well as larger dimensioning of both the electric motor and the transmission.
Es wird dabei ferner vorgeschlagen, das Getriebe vierstufig auszubilden. Dabei wird vorgeschlagen eine erste, zweite und dritte Getriebestufe zwischen dem E-Motor und einer vierten Getriebestufe anzuordnen, wobei die vierte Getriebestufe diejenige mit dem Achsversatz ist, die den Drehpunkt bildet. Dabei sind in Anlehnung an das zuvor Gesagte die erste, zweite und dritte Getriebestufe in Bezug auf den zur Verfügung stehenden, sehr begrenzten Bauraum zentriert angeordnet.It is also proposed to design the transmission in four stages. In this case, it is proposed to arrange a first, second and third gear stage between the electric motor and a fourth gear stage, the fourth gear stage being the one with the axial offset, which forms the fulcrum. Based on what was said above, the first, second and third gear stages are arranged in a centered manner in relation to the very limited installation space available.
Unter einem Fahrzeug ist dabei jede Art von Fahrzeug zu verstehen, welches entweder verbrennungsmotorisch und/oder elektromotorisch betrieben wird, insbesondere aber Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge.A vehicle is to be understood as meaning any type of vehicle that is operated either by an internal combustion engine and/or by an electric motor, but in particular passenger cars and/or commercial vehicles.
Unter einer Fahrzeugtür ist dabei eine Front- oder Hecktür oder auch eine Heckklappe eines Fahrzeugs zu verstehen.A vehicle door is to be understood as meaning a front or rear door or also a tailgate of a vehicle.
Unter einer Säule bzw. Fahrzeugsäule ist dabei insbesondere eine A, B oder C-Säule eines Fahrzeugs zu verstehen. Auch kann unter einer solchen Säule derjenige Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie verstanden werden, gegenüber dem eine Heckklappe angelenkt ist.A pillar or vehicle pillar is to be understood in particular as an A, B or C pillar of a vehicle. Such a pillar can also be understood to mean that section of a vehicle body in relation to which a tailgate is articulated.
Der vorgeschlagene Türaktuator ist besonders kompakt und wirkt dabei rein rotatorisch. D.h., dass der Türaktuator keiner Linearbewegung bedarf, um eine Fahrzeugtür zu bewegen bzw. zu verschwenken bzw. zu öffnen oder zu schließen. Dies bedingt seine vorteilhafte Kompaktheit.The proposed door actuator is particularly compact and has a purely rotational effect. This means that the door actuator does not require a linear movement in order to move or pivot or open or close a vehicle door. This requires its advantageous compactness.
Die besagte vom E-Motor direkt angetriebene Getriebestufe kann dabei mindestens zwei Außenzahnräder aufweisen, welche mit dem Antriebsaußenzahnrad kämmen.Said gear stage, which is directly driven by the electric motor, can have at least two external gears, which mesh with the drive external gear.
Dabei kann diese direkt angetriebene Getriebestufe als Evolventen-Außenstirnradgetriebestufe oder alternativ als Evolventen-Planetenradgetriebestufe ausgebildet sein. Dabei kann diese Getriebestufe eine Evoloid-Verzahnung aufweisen. Eine Evoloid-Verzahnung - dies ist eine spezielle Art von Evolventen-Verzahnung - begünstig dabei zusätzlich die Kompaktheit des Getriebes.This directly driven gear stage can be designed as an involute external spur gear stage or alternatively as an involute planetary gear stage. This gear stage can have an evoloid gearing. An evoloid gearing - this is a special type of involute gearing - also promotes the compactness of the gear.
Es wird zudem vorgeschlagen, die den Achsversatz aufweisende und den Drehpunkt bildende Getriebestufe als Evolventen-Außenstirnradgetriebestufe auszubilden, insbesondere als Evoloid-Außenstirnradgetriebestufe. Letzteres begünstig zusätzlich die Kompaktheit des Getriebes.It is also proposed to design the gear stage that has the axial offset and forms the fulcrum as an involute external spur gear stage, in particular as an evoloid External spur gear stage. The latter also favors the compactness of the transmission.
Es wird ferner eine Fahrzeugtür mit einem Fahrzeugtüraktuator der zuvor beschriebenen Art vorgeschlagen.A vehicle door with a vehicle door actuator of the type described above is also proposed.
Es wird ferner ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugtür vorgeschlagen.A vehicle with such a vehicle door is also proposed.
Zudem wird eine Verwendung eines rein rotatorisch wirkenden Fahrzeugtüraktuators, insbesondere der zuvor beschriebenen Art zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür um einen Drehpunkt eines Scharniers vorgeschlagen.In addition, the use of a purely rotary vehicle door actuator, in particular of the type described above, for pivoting a vehicle door about a pivot point of a hinge is proposed.
Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figurendarstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen, teilweise schematisch:
-
1 einen Teil eines Fahrzeugs sowie einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Türaktuator in einer Einbaulage, -
2a eine Fahrzeugtür in einer geschlossenen Stellung, -
2b die in2a gezeigte Fahrzeugtür in einer geöffneten Stellung, -
3 die in2a (2a ,2b ) gezeigte Fahrzeugtür mit einem koaxial zu einer Scharnierachse angeordneten Türaktuator, -
4 die in2a (2a ,2b ) gezeigte Fahrzeugtür mit einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Türaktuator, -
5 eine vorgeschlagene konkrete Ausführung des in4 schematisch gezeigten Türaktuators, -
6 den in5 gezeigten Türaktuator mit Explosionsdarstellungen zweier Getriebestufen, -
7 den in5 gezeigten Türaktuator mit einer Explosionsdarstellung einer weiteren Getriebestufe, -
8 eine Anbindung des in5 gezeigten Türaktuators an ein Scharnierelement sowie -
9 mögliche Ausführungen einer Getriebestufe.
-
1 a part of a vehicle and a door actuator proposed according to the invention in an installation position, -
2a a vehicle door in a closed position, -
2 B in the2a vehicle door shown in an open position, -
3 in the2a (2a ,2 B ) Vehicle door shown with a door actuator arranged coaxially to a hinge axis, -
4 in the2a (2a ,2 B ) Vehicle door shown with a door actuator proposed according to the invention, -
5 a proposed concrete implementation of the in4 schematically shown door actuator, -
6 the in5 shown door actuator with exploded views of two gear stages, -
7 the in5 shown door actuator with an exploded view of another gear stage, -
8th a connection of the in5 shown door actuator to a hinge element and -
9 possible versions of a gear stage.
Die Abtriebswelle 12 fungiert dabei gewissermaßen im Sinne eines Stiftelements eines Scharniers, nur mit dem Unterschied, dass sie ein Drehmoment überträgt.The
Weder in
Der Türaktuator A nach
Zudem ist der den E-Motor E sowie die ersten drei Getriebestufen GS1, GS2, GS3 umfassende Abschnitt des Türaktuators A in Bezug auf den zuvor genannten, in
Der Vollständigkeit halber sei im Folgenden auch noch die Ausführung der einzelnen das Drehmoment des E-Motors E erhöhenden bzw. verstärkenden Getriebestufen GS1, GS2, GS3, GS4 beschrieben.For the sake of completeness, the design of the individual gear stages GS 1 , GS 2 , GS 3 , GS 4 that increase or boost the torque of the electric motor E is also described below.
Die Getriebestufe GS1 ist ein Evolventen-Außenstirnradgetriebe, vorteilhafterweise mit einer Evoloid-Verzahnung, welches zwei mit einem Ritzel 16 kämmende Außenzahnräder 18 umfasst. Die Antriebswelle AW treibt dabei das Ritzel 16 an, welches wiederum die beiden Außenzahnräder 18 antreibt.The gear stage GS 1 is an involute external spur gear, advantageously with an evoloid toothing, which comprises two
Die Getriebestufe GS2 umfasst zwei Außenzahnräder 20, die jeweils koaxial zu einem der Außenzahnräder 18 angeordnet sind und durch diese angetrieben werden, sowie ein Hohlrad 22, welches mit den beiden Außenzahnrädern 20 kämmt und durch diese angetrieben wird. Das Hohlrad 22 ist dabei auf der Eingangswelle der Getriebestufe GS3 aufgepresst und treibt diese an.The gear stage GS 2 includes two
Die Getriebestufe GS3 ist als Planetengetriebe ausgebildet und umfasst ein Sonnenrad 24, welches durch das Hohlrad 22 angetrieben wird, sowie einen Planetenträger 26 mit vier Planetenrädern 28, welche jeweils mit einem Hohlrad 30 kämmen und dabei um das Sonnenrad 24 rotieren. Das Hohlrad 30 ist dabei gegenüber dem Getriebegehäuse feststehend angeordnet. Der Planetenträger 26 ist auf der Eingangswelle bzw. Antriebswelle 32 der Getriebestufe GS4 aufgepresst und treibt diese an. Die Getriebestufe GS4 ist auch ein Evolventen-Außenstirnradgetriebe, vorteilhafterweise mit einer Evoloid-Verzahnung, welches zwei miteinander kämmende Außenzahnräder 34, 36 umfasst, von denen das Außenzahnrad 34 auf der Abtriebswelle 32 und das Außenzahnrad 36 auf der Abtriebswelle 12 angeordnet ist. Die Abtriebswelle 12 bildet dabei den besagten Drehpunkt 6 (vgl.
Alternativ zur zuvor beschriebenen Ausführung der ersten drei Getriebestufen GS1, GS2, GS3 ließen sich auch zwei oder drei hintereinander angeordnete Planetenradgetriebestufen vorsehen, etwa jeweils mit einer Evoloid-Verzahnung, um - wie bereits zuvor beschrieben - vorteilhafterweise besonders kompakt bauen zu können.As an alternative to the above-described design of the first three gear stages GS 1 , GS 2 , GS 3 , two or three planetary gear stages arranged one behind the other could also be provided, each with an evoloid tooth system, in order - as already described above - to be able to build particularly compactly.
Über entsprechende Gewindelöcher GL am Getriebegehäuse (vgl.
Die direkt am E-Motor E angeordnete bzw. direkt vom E-Motor E angetriebene Getriebestufe GS1 kann im einfachsten Fall ein Evolventen-Außenstirnradgetriebe mit nur einem Außenzahnrad 18 sein, beispielsweise mit einer Evoloid-Verzahnung, welches über ein entsprechendes Antriebsritzel 16 antreibbar ist. Zweckmäßigerweise sieht man jedoch zwei solche Außenzahnräder 18 vor, auf welche sich die Belastung hälftig verteilt und welche den Bauraum 8 optimal ausfüllen (vgl.
Alternativ dazu in ließe sich diese Getriebestufe GS1 bei einem entsprechend vorhandenen Bauraum 8 und einer entsprechenden Dimensionierung auch als eine Planetenradgetriebestufe ausbilden, wie sie in
In der Einbaulage des Türaktuators A (vgl.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.Although exemplary embodiments are explained in the preceding description, it should be pointed out that a large number of modifications are possible. In addition, it should be noted that the exemplary implementations are only examples and are not intended to limit the scope, applications, or construction in any way. Rather, the person skilled in the art is given a guideline for the implementation of at least one exemplary embodiment by the preceding description, Various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, can be made without departing from the scope of protection resulting from the claims and combinations of features equivalent thereto.
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WO2021204513A1 (en) | 2021-10-14 |
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