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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs zum Halten der Schiebetür in einer vordefinierten Halteposition, ein entsprechendes Verfahren und ein Kraftfahrzeug.
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Bei Fahrzeugen mit Schiebetüren besteht eine Verletzungsgefahr für Personen im Bewegungsbereich der Schiebetür. Es ist bekannt, dass Schiebetüren selbstständig zufallen können. Zur Verringerung einer Gefährdung können Schiebetüren mit einem so genannten Feststeller in einer Öffnungslage arretiert werden.
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Es besteht jedoch die Notwendigkeit, unterschiedliche Haltekraft für unterschiedliche Situationen durch den Feststeller zu erzeugen. Beispielsweise verursacht bei einem Hang von 30 % eine Schiebetür mit einem Gewicht von 50 kg durch die Schwerkraft eine Zugkraft von 150 N entlang einer Führungsschiene für die Schiebetür. Hierbei ist folglich eine Haltekraft von mindesten 150 N für eine sichere Arretierung der Schiebetür notwendig.
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Bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs ist insbesondere in der Beschleunigungs- und Bremsphase eine hohe Haltekraft aufgrund der entstehenden Trägheitskraft notwendig. In den meisten Fällen stehen die Fahrzeuge auf einer Ebene beziehungsweise mit einer deutlich geringeren Steigung. In diesen Fällen wird eine wesentlich niedrigere Haltekraft benötigt. Bei einer zu geringen Haltekraft kann die Schiebetür nicht sicher gehalten werden, wenn das Fahrzeug auf höhere Steigung steht oder fährt. Bei einer zu hohen Haltekraft kann diese für die meisten Fälle nicht notwendige Haltekraft dazu führen, dass die Schiebetür beim Ausfall der Elektronik nicht mehr per Hand verschoben beziehungsweise geschlossen oder geöffnet werden kann. Folglich ist bei einem Ausfall der Elektronik kein sicheres Fahren oder Abstellen mehr möglich.
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Die Offenlegungsschrift
US 6,134,837 A betrifft ein Türhaltesteuersystem für eine Fahrzeugschiebetür, das folgende Merkmale aufweist: eine Schiebetür-Bewegungsvorrichtung zur Bewegung der Schiebetür entlang einer Fahrzeugkarosserie, wobei die Bewegungsvorrichtung der Schiebetür eine Antriebsquelle und eine Kupplungsvorrichtung zum unterbrechbaren Übertragen einer mechanischen Leistung von der Antriebsquelle an die Schiebetür aufweist; eine Bewegungserfassungsvorrichtung, um eine Bewegung der Schiebetür zu erfassen; und eine Kupplungssteuerungsvorrichtung zur Steuerung einer Leistungsübertragungs-Haltekraft der Kupplungsvorrichtung, wobei die zur Kupplungssteuerungsvorrichtung die Leistungsübertragungs-Haltekraft auf einen minimalen Kraftwert steuert, der zum Stoppen und Halten der Schiebetür nötig ist, während die Kupplungssteuerungsvorrichtung ein Ausgangssignal der Bewegungserfassungsvorrichtung überwacht.
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Die Offenlegungsschrift
US 6,729,071 B1 betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Steuern einer Schiebetür für ein Fahrzeug, wobei die Schiebetür zum Öffnen und Schließen entlang einer in einer Fahrzeugkarosserie installierten Führungsschiene ausgelegt ist, wobei die Vorrichtung eine Türantriebsvorrichtung mit einem Motor, eine Motorlasterfassungsvorrichtung, eine Türpositionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Position der Schiebetür, die von der Führungsschiene geführt wird, in einem Bereich von einer Position, in der die Schiebetür vollständig geöffnet ist, bis zu einer Position, in der die Schiebetür vollständig geschlossen ist, einer Türgeschwindigkeitserkennungsvorrichtung, einem Speicher zum Speichern der Motorlast an jeder Position der Schiebetür, wenn das Fahrzeug auf einer horizontalen Ebene steht, und eine Motorsteuervorrichtung, die angepasst ist, um die dem Motor zugeführte Leistung zum Bewegen der Schiebetür basierend auf einer Differenz zwischen einer erfassten Motorlast und eine gespeicherte Motorlast an einer entsprechenden Position automatisch zu steuern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Anpassung der Haltekraft an die aktuelle Situation des Fahrzeugs zu schaffen. Vorzugsweise soll eine variable und für verschiedene Fahrzeug- und Schiebetürtypen verwendbare Lösung geschaffen werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe von einer Haltevorrichtung für eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs zum Halten der Schiebetür in einer vordefinierten Halteposition mit:
- einem Sensor zum Generieren von Sensordaten mit Information zu einer auf die Schiebetür wirkenden Kraft;
- einer Analyseeinheit zum Ermitteln der auf die Schiebetür wirkenden Kraft basierend auf den Sensordaten und zum Generieren eines Steuerbefehls;
- einem Aktor, der dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Steuerbefehl die Schiebetür mit einer Haltekraft zu beaufschlagen, um einer Bewegung der Schiebetür in Reaktion auf die Krafteinwirkung entgegenzuwirken und die Schiebetür in einer Umgebung der vordefinierten Halteposition zu halten,
- wobei der Aktor dazu ausgebildet ist, die Beaufschlagung mit der Haltekraft energieverbrauchsfrei aufrechtzuhalten.
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Die obige Aufgabe wird ferner gelöst von einem Verfahren zum Halten der Schiebetür in einer vordefinierten Halteposition mit den Schritten:
- Generieren von Sensordaten mit Information zu einer auf die Schiebetür wirkenden Kraft;
- Ermitteln der auf die Schiebetür wirkenden Kraft basierend auf den Sensordaten;
- Generieren eines Steuerbefehls;
- Beaufschlagen der Schiebetür mit einer Haltekraft, basierend auf dem Steuerbefehl, um einer Bewegung der Schiebetür in Reaktion auf die Krafteinwirkung entgegenzuwirken und die Schiebetür in einer Umgebung der vordefinierten Halteposition zu halten,
wobei die Beaufschlagung mit der Haltekraft energieverbrauchsfrei aufrechterhalten wird.
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Die obige Aufgabe wird schließlich von einem Kraftfahrzeug mit einer Schiebetür mit einer Schiebetürhaltevorrichtung wie zuvor definiert gelöst, wobei die Schiebetür vorzugsweise eine elektrische Schiebetür umfasst und der Aktor vorzugsweise einen Feststeller umfasst, der besonders bevorzugt die Schiebetür mittels einer Haltekraftbeaufschlagung der elektrischen Antriebseinheit mit der Haltekraft beaufschlagt.
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Dadurch, dass der Aktor dazu ausgebildet ist, die Beaufschlagung mit der Haltekraft energieverbrauchsfrei aufrechtzuhalten, ist eine dauerhafte Haltekraft zuverlässig gewährleistet, die insbesondere auch bei einem Fehler in der Elektronik aufrechterhalten bleibt. Es kann eine Schiebetür mit einer erhöhten Sicherheit für den Anwender geschaffen werden. Mittels der Haltevorrichtung ist es möglich, die Schiebetür in einer beliebigen Zwischenposition zu halten. Der Komfort kann hierdurch erhöht werden. Ferner kann eine Kraft zum Öffnen der Schiebetür situationsunabhängig immer gleich sein und insbesondere so gering wie möglich geregelt werden. Ein leichtes Öffnen der Schiebetür wird ermöglicht, ohne dabei ein Sicherheitsrisiko in Kauf nehmen zu müssen. Der Komfort kann weiter verbessert werden. Durch einen Aktor, der dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Steuerbefehl, die Schiebetür mit einer Haltekraft zu beaufschlagen, um einer Bewegung der Schiebetür in Reaktion auf die Krafteinwirkung entgegenzuwirken und die Schiebetür in einer Umgebung der vordefinierten Halteposition zu halten, kann ein selbstständiges Zufallen der Schiebetür effizient vermieden werden.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung zur Verwendung mit einer elektrisch betätigbaren Schiebetür mit einer elektrischen Antriebseinheit ausgebildet ist, wobei der Aktor einen Feststeller umfasst, der vorzugsweise die Schiebetür mittels einer Haltekraftbeaufschlagung der elektrischen Antriebseinheit mit der Haltekraft beaufschlagt. Hierdurch kann die Haltvorrichtung technisch einfach eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Bewegung der Schiebetür durch die Zugkraft über Zugseile generiert werden, die durch eine Wicklung der Zugseile um eine Seiltrommel entsteht. Ein entsprechendes Drehmoment kann durch einen Elektromotor erzeugt und über ein Getriebe übertragen werden. Vorzugsweise wird der Elektromotor durch ein Steuergerät angesteuert. Eine Information über die aktuelle Dreh-Position des Rotors des Elektromotors kann mittels eingebauter Hallsensoren erfasst werden. Die Haltekraft wird vorzugsweise erzeugt, indem der Feststeller, angetrieben durch einen Feststeller-Antrieb, auf eine der rotierenden/bewegenden Teile des Systems zum Beispiel auf eine Seiltrommel oder auf das Getriebe drückt. Die dadurch entstehende Haftreibung blockiert die Drehung des Getriebes und hält dadurch die Schiebetür fest. Als Haftreibung ist die Haltekraft direkt proportional zu der vom Feststeller-Antrieb generierten Druckkraft, die durch die Ansteuerung von dem Steuergerät eingestellt werden kann. Der Vorteil solcher Feststeller besteht insbesondere darin, dass die Schiebetür in jeder Öffnungslage gehalten werden kann und die Haltekraft ohne dauerhafte Bestromung erhalten bleiben kann.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor einen Neigungssensor, einen Kraftsensor und/oder einen Beschleunigungssensor umfasst, wobei der Sensor vorzugsweise eine Schätzeinrichtung aufweist, um Informationen zu einer auf die Schiebetür wirkenden Kraft zu ermitteln. Hierdurch kann technisch und insbesondere regelungstechnisch einfach eine Bestimmung und/oder Abschätzung der auf die Schiebetür wirkenden Kraft erfolgen.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung und insbesondere der Aktor dazu ausgebildet ist, die Schiebetür mit einer vordefinierten Mindesthaltekraft zu beaufschlagen, wobei die Mindesthaltekraft vorzugsweise > 80 N ist. Hierdurch kann regelungstechnisch einfach der Bereich für die Haltekraft auf einen technisch sinnvollen Bereich begrenzt werden. Insbesondere kann hierdurch die Sicherheit erhöht werden, da immer eine Mindesthaltkraft auf die Schiebetür wirkt.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren mit einer elektrischen Schiebetür angewandt wird und ein Ermitteln der auf die Schiebetür wirkenden Kraft die Schritte umfasst:
- Bestimmen einer Ist-Position der Schiebetür;
- Ermitteln einer Bewegung der Schiebetür aus der Ist-Position;
- Bewegen der Schiebetür zurück in die Ist-Position mittels einer elektrischen Antriebseinheit der elektrischen Schiebetür;
- Ermitteln der benötigten elektrischen Energie, um die Schiebetür zurück in die Ist-Position zu bewegen;
- Schätzen der benötigten Haltekraft anhand der benötigten elektrischen Energie.
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Hierdurch kann das Verfahren vorzugsweise ohne zusätzliche Sensoren durchgeführt werden, da die benötigten Sensoren ohnehin schon in einer elektrischen Schiebetür vorhanden sind. Das Verfahren kann beispielsweise auch durch eine Erweiterung oder Umprogrammierung eines Steuergeräts für die elektrische Schiebetür implementiert werden und eignet sich daher insbesondere auch als Nachrüstlösung. Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Verfahren in der Regel bei jeder Art von Feststeller-Einheit unabhängig von Antriebsart, wie magnetisch, pneumatisch, hydraulisch und so weiter, eingesetzt werden können, vorausgesetzt, dass die Haltekraft der Feststeller-Einheit durch eine Steuerung einstellbar und/oder regelbar ist. Vorzugsweise kann, wenn die Schiebetür in einer Öffnungslage gestoppt wird, die Positionsregelung an dieser Position für kurze Zeit gehalten werden, um eine Soll-Position, die der Stopp-Position entspricht, zu definieren. Wird die Schiebetür, beispielsweise aufgrund der Schwerkraft, aus der Soll-Position ausgelenkt, generiert ein Regler eine ausreichende Stromstärke, die ein entsprechendes Motormoment erzeugt, um die Schiebetür zurück in die vorgegebene Soll-Position zu bringen. Erreicht die Schiebetür die vorgegebene Soll-Position, wird im Regler nur die notwendige Stromstärke erzeugt, um die Schiebetür in der Soll-Position zu halten. Die gemessene Stromstärke kann genutzt werden, um die benötigte Haltekraft zu berechnen. In der Öffnungslage wird die Position der Schiebetür permanent vom Steuergerät durch Auswertung der Hallsensoren überwacht. Wenn die Neigung des Kraftfahrzeugs sich erhöht, zum Beispiel wenn eine Achse für Radwechsel gehoben wird, und die Schiebetür aufgrund der Schwerkraft und der erhöhten Neigung aus der gehaltene Position ausgelenkt wird, registriert das Steuergerät sofort die Positionsänderung und kann sofort die Haltekraft erhöhen, bis keine Positionsänderung mehr stattfindet.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ermitteln der auf die Schiebetür wirkenden Kraft basierend auf den Sensordaten
ein Ermitteln der Kraft basierend auf Sensordaten eines Neigungssensors; und ein Schätzen der benötigten Haltekraft basierend auf dem Gewicht der Schiebetür und der Neigung des Kraftfahrzeugs umfasst.
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Diese Variante benötigt einen Neigungssensor, der die Neigung des Kraftfahrzeugs erfasst, kann aber sowohl für eine mechanische Schiebetür als auch für eine elektrisch angetriebene Schiebetür eingesetzt werden.
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Die Neigung des Kraftfahrzeugs kann auch von der Längsbeschleunigungsinformation abgeleitet werden, wenn das Kraftfahrzeug nicht fährt.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Beaufschlagen der Schiebetür mit einer vordefinierten Mindesthaltekraft erfolgt und die Mindesthaltekraft vorzugsweise wenigstens 80 N umfasst.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung;
- 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung für eine elektrische Schiebetür;
- 3 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer ersten Position;
- 4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer zweiten Position;
- 5 eine schematische Darstellung einer elektrischen Antriebseinheit mit einem Positionsschätzer für eine elektrische Schiebetür; und
- 6 schematisch die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt schematisch eine Haltevorrichtung 10 für eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs. Die Haltevorrichtung 10 ist zum Halten der Schiebetür in einer vordefinierten Halteposition ausgebildet.
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Die Haltevorrichtung 10 weist einen Sensor 12 auf, der dazu ausgebildet ist, eine auf die Schiebetür wirkende Kraft zu erfassen und/oder abzuschätzen und Sensordaten mit Information zu dieser Kraft zu erzeugen. Eine Schätzung der Kraft kann beispielsweise anhand von einer Beschleunigung und/oder Neigung des Kraftfahrzeugs erfolgen. Es versteht sich, dass auch ein Kraftsensor an einer Schiene für die Schiebetür oder einer Aufhängung für die Schiebetür vorgesehen sein kann.
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Die Haltevorrichtung 10 umfasst zudem eine Analyseeinheit 14. Die Analyseeinheit 14 ermittelt vorzugsweise basierend auf den Sensordaten eine auf die Schiebetür wirkende Kraft. Die Analyseeinheit 14 kann, basierend auf der ermittelten Kraft, einen Steuerbefehl für einen Aktor 16 bestimmen.
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Der Aktor 16 ist dazu ausgebildet, in Reaktion auf den Steuerbefehl die Schiebetür mit einer Haltekraft zu beaufschlagen. Hierdurch wird einer Bewegung der Schiebetür in Reaktion auf die Krafteinwirkung entgegengewirkt: Die Schiebetür kann in einer Umgebung der vordefinierten Halteposition gehalten werden. Die Haltekraft ist dabei vorzugsweise nur so hoch wie nötig gewählt, um bei einem Versagen der Elektronik und/oder der Energieversorgung der Haltevorrichtung ein Öffnen und/oder Schließen der Schiebetür von Hand zu ermöglichen.
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Ferner ist der Aktor 16 dazu ausgebildet, die Beaufschlagung mit der Haltekraft energieverbrauchsfrei aufrechtzuhalten. Mit anderen Worten kann der Aktor 16 angesteuert werden, um die Schiebetür mit der Haltekraft zu beaufschlagen, wobei die Beaufschlagung mit der Haltekraft erhalten bleibt, bis der Aktor 16, vorzugsweise mittels eines weiteren Steuerbefehls, zum Ändern der Haltekraft angesteuert wird.
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Der Aktor 16 kann beispielsweise einen Feststeller umfassen, der dazu ausgebildet ist, eine Haltekraft variabel auszuüben. Vorzugsweise umfasst der Feststeller ein ausfahrbares Glied, das an einem Wirkende eine Reibfläche aufweist, die mit einer Reibfläche an einer Führung und/oder einem Antrieb für die Schiebetür wechselwirkt. Vorzugsweise kann eine zu einem Anpressdruck des ausfahrbaren Glieds proportionale Haltekraft, aufgrund der Wechselwirkung zwischen den beiden Reibflächen, geschaffen werden. Dabei kann der Feststeller vorzugsweise jede Art von Feststeller-Einheit unabhängig von einer Antriebsart wie magnetisch, pneumatisch, hydraulisch und so weiter umfassen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 10 für eine elektrische Schiebetür. Aus Gründen der Übersicht ist die Schiebetür in der 2 nicht dargestellt.
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In dem gezeigten Beispiel ist die Haltevorrichtung 10 in eine elektrische Antriebseinheit 18 für die Schiebetür integriert beziehungsweise mit dieser kombiniert.
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Die elektrische Antriebseinheit 18 umfasst einen Motor 20. An einer Motorwelle 22 des Motors 20 befindet sich eine Verzahnung, die mit einer Verzahnung eines Antriebszahnrads 24 wechselwirkt. Das Antriebszahnrad 24 ist mit einer Seiltrommel 26 wirkverbunden, so dass die Seiltrommel 26 mittels des Motors 20 durch die Wechselwirkung der Verzahnungen mit dem Antriebszahnrad 24 mitgedreht wird und so ein Seil 28 aufwickeln und/oder weiterdrehen kann. Das Seil 28 ist an der nicht gezeigten Schiebetür angeordnet und mit dieser verbunden, so dass bei einem Aufwickeln und/oder Weiterdrehen des Seils 28 die Schiebetür bewegt wird. Vorzugsweise ist die Schiebetür hierfür in einer Führung aufgenommen. Es versteht sich, dass anstatt des Seils 28 auch eine Kette, eine Zahnstange oder eine andere, prinzipiell im Stand der Technik bekannte, Fördertechnik für eine Schiebetür vorteilhaft mit der Erfindung verwendet werden kann.
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Zur Steuerung der Motors 20 ist eine Steuereinheit 30 vorgesehen. In dem gezeigten Beispiel weist die Steuereinheit 30 die Analyseeinheit 14 der Haltevorrichtung 10 auf. Beispielsweise kann die Steuereinheit 30 entsprechend programmiert sein oder ein zusätzliches Modul aufweisen. Ein Sensor 12 der Haltevorrichtung 10 ist am Motor 20 angeordnet und kann eine Drehbewegung des Motors 20 registrieren oder einen Stromfluss zum Motor 20 ermitteln. Beispielsweise kann der Stromfluss bestimmt werden, der nötig ist, dass sich der Motor 20 gerade nicht mehr dreht und so auf eine benötigte Haltekraft für die Schiebetür geschlossen werden. Es versteht sich, dass der Motor 20 selbst auch als Sensor 12 fungieren kann. Ferner versteht sich, dass auch eine andere Sensierung zur Steuerung des Feststellers verwendet werden kann.
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Die Haltevorrichtung 10 weist ferner einen Aktor 16 in Form eines Feststellers auf. Der Feststeller weist einen Feststeller-Antrieb 32 auf, der dazu ausgebildet ist, ein Glied des Feststellers mit seinem Wirkende 34 gegen die Seiltrommel 26 zu drücken. Hierdurch wird eine Drehbewegung der Seiltrommel 26 verhindert und/oder verlangsamt. Durch die Verhinderung einer Drehbewegung der Seiltrommel 26 kann einer Bewegung der Schiebetür entgegengewirkt werden.
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Es versteht sich, dass der Feststeller vorzugsweise nur dann angewendet wird, wenn die Schiebetür in ihrer momentanen Ist-Position gehalten werden soll. Eine Steuerung des Feststellers kann anhand der, wie oben beschrieben, ermittelten benötigten Haltekraft erfolgen. Dabei ist vorzugsweise die auf die Schiebetür vom Feststeller ausgeübte Haltekraft proportional zur Anpresskraft des Wirkendes 34 gegen die Seiltrommel 26. Zur Steuerung des Feststellers kann die Analyseeinheit 14 basierend auf der ermittelten benötigten Haltekraft einen entsprechenden Steuerbefehl an den Feststeller übermitteln.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 36, mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 10, in einer ersten Position. Aus Gründen der Übersicht wurde auf eine detaillierte Darstellung der Haltevorrichtung 10 verzichtet und die Sensoren 12 nur stark vereinfacht dargestellt. Es versteht sich, dass die Haltevorrichtung 10 vorzugsweise von außen nicht erkennbar ist. Es versteht sich ferner, dass die Positionen der Sensoren 12 nur beispielhaft gewählt sind.
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In dem gezeigten Beispiel umfasst ein Sensor 12 einen Neigungssensor, der Sensordaten mit Informationen bezüglich einer Neigung des Kraftfahrzeugs 36 generiert. Dabei wird vorzugsweise eine Neigung in jede Richtung erfasst. Die gezeigte Ausführungsform einer Haltevorrichtung 10 kann sowohl für eine mechanische Schiebetür als auch für eine elektrisch angetriebene Schiebetür eingesetzt werden. Die Neigung des Kraftfahrzeugs 36 kann beispielsweise auch von einer Längsbeschleunigungsinformation abgeleitet werden, insbesondere dann, wenn sich das Kraftfahrzeug 36 im Stilstand befindet.
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Die benötige Haltekraft wird vorzugsweise anhand der Information des Neigungssensors geschätzt. Durch die Sensordaten des Neigungssensor kann eine Neigung des Kraftfahrzeugs 36 bestimmt werden. Anhand der Neigung des Kraftfahrzeugs 36 erfolgt eine Ermittlung einer Steigung, auf der sich das Kraftfahrzeug 36 befindet. Basierend auf der ermittelten Steigung s[%] wird die benötigte Haltekraft gemäß der Formel FH = M x g x s geschätzt. Hierbei ist M eine Masse der Schiebetür, g ist die Gravitationskonstante - 9,81 kg/(m*s*s) - und s ist die ermittelte Steigung in Prozent. Vorzugsweise wird für die Haltekraft FH ein Mindestwert oder Richtwert von beispielsweise 80 N eingestellt, wenn die berechnete benötige Kraft FH kleiner als dieser Mindestwert ist.
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Es versteht sich, dass auch eine Anpassung der benötigten Haltekraft an eine geänderte Neigung erfolgen kann. Detektiert ein Neigungssensor eine Änderung der Steigung, beispielsweise wenn eine Achse für einen Radwechsel gehoben wird, kann die Analyseeinheit 14 der Haltevorrichtung 10 geweckt werden, um die benötigte Haltekraft FH aus der neuen Steigung zu berechnen und die Haltekraft FH mittels des Aktors 16 zu erzeugen.
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In 4 ist eine weitere Position des Kraftfahrzeugs 36 schematisch dargestellt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Situation ist das Kraftfahrzeug 36 im Wesentlichen waagerecht orientiert. Eine auf die Schiebetür des Kraftfahrzeugs 36 wirkende Kraft kann sich beispielsweise bei einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 36 ergeben. Es versteht sich, dass ein Bremsen des Kraftfahrzeugs 36 ebenfalls als Beschleunigung mit negativem Vorzeichen interpretiert werden kann. Insofern können die Sensoren 12 auch als Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensoren ausgebildet sein, wobei von einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 36 auf eine auf die Schiebetür wirkende Kraft geschlossen werden kann. Beispielsweise wird die benötige Haltekraft gemäß der Formel FH = M x a geschätzt, wobei M die Masse der Schiebetür und a die Beschleunigung ist.
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In 5 ist eine elektrische Antriebseinheit 18 mit einem Positionsschätzer und einem Antrieb 38 für eine elektrische Schiebetür schematisch dargestellt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Steuereinheit 30 mit dem Antrieb 38 vorteilhaft zusammenwirken und als Sensor 12, Analyseeinheit 14 sowie Aktor 16 gemäß der vorliegenden Erfindung wirken.
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Die elektrische Antriebseinheit 18 umfasst eine Steuereinheit 30 sowie den Antrieb 38 für die Schiebetür. Der Antrieb 38 umfasst einen Motor 20 und einen Sensor 12, der dazu ausgebildet ist, Sensordaten mit Informationen bezüglich einer Drehposition des Motors 20 zu generieren. Der Sensor 12 kann beispielsweise als Hallsensor und/oder Drehgeber ausgebildet sein.
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Die Steuereinheit 30 umfasst einen Regler 40 zum Regeln der Energiezufuhr zum Motor 20. Beispielsweise kann der Regler 40 einen Strom und/oder eine Spannung zum Betreiben des Motors 20 regeln. Die Steuereinheit 30 umfasst ferner eine Berechnungseinheit 42 zum Berechnen einer Ist-Position der Schiebetür basierend auf den Sensordaten. Beispielsweise kann die elektrische Antriebseinheit 18 gemäß der in 2 gezeigten elektrischen Antriebseinheit 18 ausgebildet sein.
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Eine Bestimmung der benötigten Haltekraft kann wie folgt durchgeführt werden. Wird die Schiebetür in einer Öffnungslage gestoppt, wird mittels einer Positionsregelung die Schiebetür an dieser Position für kurze Zeit gehalten, wobei eine Soll-Position der Schiebetür gleich der momentanen Stopp-Position definiert wird. Bei einer Bewegung der Schiebetür, beispielsweise aufgrund der Schwerkraft, aus der Soll-Position kann der Regler 40 eine ausreichende Stromstärke generieren, um ein entsprechendes Motormoment im Motor 20 zu generieren, so dass die Schiebetür mittels des Antriebs 38 zurück in die vorgegebene Soll-Position bewegt wird.
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Beim Erreichen der vorgegebenen Soll-Position erzeugt der Regler 40 eine Stromstärke, die ausreicht, um die Schiebetür in der vorgegebenen Soll-Position zu halten. Anhand der gemessenen Stromstärke kann beispielsweise in der Berechnungseinheit 42 die benötige Haltekraft berechnet und/oder geschätzt werden. Vorzugsweise wird hierzu die folgende Formel verwendet: FH = k x I x i x w x R, wobei keine Motorkonstante des Motors 20, I der dem Motor zugeführte Strom, i eine Übersetzung zwischen Motordrehzahl des Motors 20 und der Drehzahl der Seiltrommel 26, w der Wirkungsgrad und R der Radius der Seiltrommel 26 ist. Es versteht sich, dass die oben genannte Formel nur beispielhaft gewählt wurde.
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Vorzugsweise wird in einer Öffnungslage der Schiebetür die Ist-Position der Schiebetür permanent überwacht. Wenn die Schiebetür aus der Soll-Position ausgelenkt wird, registriert die Steuereinheit 30 sofort die Positionsänderung und kann sofort die Haltekraft erhöhen, bis keine Positionsänderung mehr stattfindet.
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In 6 sind schematisch die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Halten einer Schiebetür in einer vordefinierten Halteposition dargestellt.
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In einem Schritt S1 erfolgt ein Generieren von Sensordaten mit Information zu einer auf die Schiebetür wirkenden Kraft. In einem Schritt S2 erfolgt ein Ermitteln der auf die Schiebetür wirkenden Kraft basierend auf den Sensordaten und ein Generieren eines Steuerbefehls. In einem Schritt S3 erfolgt ein Beaufschlagen der Schiebetür mit einer Haltekraft, basierend auf dem Steuerbefehl, um einer Bewegung der Schiebetür in Reaktion auf die Krafteinwirkung entgegenzuwirken und die Schiebetür in einer Umgebung der vordefinierten Halteposition zu halten. Die Beaufschlagung mit der Haltekraft wird energieverbrauchsfrei aufrechterhalten.
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Das Ermitteln der auf die Schiebetür wirkenden Kraft kann im Falle einer elektrischen Schiebetür vorzugsweise wie folgt erfolgen:
- Bestimmen einer Ist-Position der Schiebetür,
- Ermitteln einer Bewegung der Schiebetür aus der Ist-Position,
- Bewegen der Schiebetür zurück in die Ist-Position mittels der elektrischen Antriebseinheit 18, Ermitteln der benötigten elektrischen Energie, um die Schiebetür zurück in die Ist-Position zu bewegen,
- Schätzen der benötigten Haltekraft anhand der benötigten elektrischen Energie.
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Die Erfindung wurde ausführlich beschrieben. Mit der offenbarten Lehre können insbesondere durch wenigstens eine Ausführungsform die folgenden Vorteile erreicht und/oder Probleme gelöst werden:
- Eine dauerhafte Haltekraft kann ohne Bestromung aufgebracht werden.
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Die Schiebetür kann in einer beliebigen Zwischenposition gehalten werden.
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Es kann eine Mindesthaltekraft durch eine geeignete Schätzungsmethode bestimmt werden, so dass bei Ausfall der Elektronik die Schiebetür per Hand verschoben werden kann.
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Die Haltekraft kann automatisch an die aktuelle Situation des Kraftfahrzeugs angepasst werden, so dass ausreichende Haltekraft garantiert und somit selbstständiges Zufallen oder Öffnen der Schiebetür vermieden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Haltevorrichtung
- 12
- Sensor
- 14
- Analyseeinheit
- 16
- Aktor
- 18
- elektrische Antriebseinheit
- 20
- Motor
- 22
- Motorwelle
- 24
- Antriebszahnrad
- 26
- Seiltrommel
- 28
- Seil
- 30
- Steuereinheit
- 32
- Feststeller-Antrieb
- 34
- Wirkende
- 36
- Kraftfahrzeug
- 38
- Antrieb
- 40
- Regler
- 42
- Berechnungseinheit
- S1-S3
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6134837 A [0005]
- US 6729071 B1 [0006]
