DE102022110055A1

DE102022110055A1 - Türkomponente und Verfahren

Info

Publication number: DE102022110055A1
Application number: DE102022110055.3A
Authority: DE
Inventors: Philipp Dönz; Stefan Battlogg
Original assignee: Inventus Engineering GmbH
Current assignee: Inventus Engineering GmbH
Priority date: 2021-10-12
Filing date: 2022-04-26
Publication date: 2023-04-13
Also published as: WO2023062090A2; WO2023062090A3; DE102022126600A1

Abstract

Türkomponente (100) und Verfahren mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (151, 152) und einer Antriebseinrichtung (70) und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung (101) und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (104), um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten (151, 152) relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung (154) zu beeinflussen. Die Antriebseinrichtung (70) ist an einer ersten Anschlusseinheit (151) der beiden Anschlusseinheiten (151, 152) aufgenommen. Die Antriebseinrichtung (70) umfasst eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung (74) und ist drehfest mit einer Antriebswelle (105) der Kupplungseinrichtung (101) verbunden. Die steuerbare Kupplungseinrichtung (101) kuppelt bedarfsweise eine mit der zweiten Anschlusseinheit (152) gekoppelte Abtriebswelle (106) mit der Antriebswelle (105).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Türkomponente mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten und ein Verfahren zum Betreiben der Türkomponente. Die Türkomponente weist weiterhin eine Antriebseinrichtung und eine steuerbare Kupplungseinrichtung auf, um eine Relativbewegung der der ersten Anschlusseinheit und der zweiten Anschlusseinheit relativ zueinander zu beeinflussen.
Im Stand der Technik sind verschiedene Türkomponenten bekannt geworden, die zwei relativ zueinander bewegbare Anschlusseinheiten aufweisen, um eine Bewegung einer Türeinrichtung zu beeinflussen. Die DE 10 2018 103 112 A1 der Anmelderin offenbart in einer konkreten Ausgestaltung eine aktiv steuerbare Autotür für ein Kraftfahrzeug, wobei ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist, um ein motorisch angetriebenes Verschwenken der Autotür zu ermöglichen. Das ermöglicht eine bequeme Bedienung. Neben einer automatischen Öffnung eine Autotür ist oftmals auch eine manuelle Bedienung gewünscht. Diese Druckschrift beschreibt es als nachteilig, dass bei bekannten automatisch verstellbaren Autotüren eine manuelle Verstellung oftmals mehr Kraft benötigt als eigentlich nötig wäre oder von einem Kind oder einer eingeschränkten Person aufbringbar ist. Deshalb wird bei der Lösung nach der DE 10 2018 103 112 A1 ein Aktor vorgesehen, der entweder die Antriebswelle oder das Antriebsgehäuse des Antriebsmotors wahlweise koppelt oder entkoppelt. Dadurch ist es bei einem manuellen Öffnen oder Schließen der Autotür nicht mehr nötig, die Motorwelle und das Getriebe mitzudrehen. Dadurch wird die Bedienung erleichtert bzw. die Bedienkraft stark reduziert. Um die Autotür in verschiedenen gewünschten Stellungen feststellen (halten) zu können, ist eine magnetorheologische Bremseinrichtung vorgesehen, die in beliebigen Winkelpositionen die Autotür bremst und wunschgemäß festsetzt. Dieser Stand der Technik funktioniert grundsätzlich zufriedenstellend. Ein erheblicher Vorteil ist, dass ein Fail-Safe-Modus zu Verfügung gestellt wird. Das bedeutet hier, dass zum Beispiel bei einem Unfall die magnetorheologische Bremseinrichtung automatisch stromlos eingestellt wird, sodass ein ungehindertes Öffnen der Tür ermöglicht wird. Das ist wichtig, damit Insassen ohne fremde Hilfe das Kraftfahrzeug verlassen können und damit Hilfskräfte von außen die Türen ungehindert öffnen können, um den Insassen bei einem Unfall möglichst schnell zur Hilfe zu kommen. Konstruktive Lösungen, die zum Beispiel bei einem Crash ein manuelles Öffnen der Türen von innen oder gegebenenfalls auch von außen nicht erlauben, haben demgegenüber ganz erhebliche Nachteile. Ein gewisser Nachteil bei der in der DE 10 2018 103 112 A1 offenbarten Lösung liegt aber darin, dass insbesondere in leisen Umgebungen ein gewisses Motorgeräusch hörbar sein kann, wenn die Autotür automatisch geöffnet oder geschlossen wird. Außerdem ist das haptische Verhalten der Tür wichtig. Vorteilhaft ist ein ruckfreies und harmonisches Verfahren.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Türkomponente und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem eine verbesserte Funktion zur Verfügung gestellt wird, wobei auch im Falle einer Funktionsstörung und zum Beispiel bei einem Unfall ein manuelles Öffnen möglich ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn ein leiser Betrieb und/oder eine haptisch angenehme Bedienung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Türkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 31. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele angegeben.
Eine erfindungsgemäße Türkomponente umfasst zwei relativ zueinander bewegbare Anschlusseinheiten, eine Antriebseinrichtung, eine steuerbare Kupplungseinrichtung und insbesondere wenigstens eine Sensoreinrichtung, um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung zu beeinflussen. Weiterhin ist vorzugsweise wenigstens eine Elektronikeinheit umfasst und/oder zugeordnet. Die Antriebseinrichtung ist an einer (ersten) Anschlusseinheit der beiden Anschlusseinheiten aufgenommen. Die Antriebseinrichtung umfasst eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung und ist mit einer Antriebswelle der Kupplungseinrichtung verbunden. Die steuerbare Kupplungseinrichtung weist eine mit der zweiten Anschlusseinheit (insbesondere dreheindeutig) gekoppelte Abtriebswelle (der Kupplungseinrichtung) auf. Die Abtriebswelle ist durch die steuerbare Kupplungseinrichtung bedarfsweise mit der Antriebswelle (der Kupplungseinrichtung) koppelbar bzw. wird bedarfsweise gekoppelt (und/oder entkoppelt).
Die vorliegende Erfindung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Türkomponente besteht darin, dass die Antriebseinrichtung eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung umfasst. Im Betrieb kann die Antriebseinrichtung mittels der selbsthemmenden Getriebeeinrichtung die Türeinrichtung drehen. Umgekehrt wird ein Versuch einer manuellen Bewegung der Türeinrichtung durch die selbsthemmende Getriebeeinrichtung derart stark gehemmt, dass eine manuelle Bewegung der Tür (im eingekuppelten Zustand) praktisch nicht möglich ist. Dadurch kann die Türeinrichtung praktisch in jeder Winkelstellung oder in jeder Position fixiert werden, indem die Antriebseinrichtung gestoppt wird. Eine solche Funktion ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung sehr vorteilhaft, obwohl sie grundsätzlich den oben geforderten Anforderungen diametral entgegensteht. Gewünscht wird nämlich eine Türkomponente, bei der die Türeinrichtung auch in einem Schadensfall manuell bewegbar sein soll. Genau das wird grundsätzlich durch eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung verhindert, da der Widerstand so groß ist, dass eine Bewegung der Türeinrichtung (nahezu) unmöglich oder doch wenigstens nur sehr schwer durchführbar ist. Dieser auf den ersten Blick sehr große Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch behoben, dass eine steuerbare Kupplungseinrichtung so vorgesehen ist, dass die drehfest mit der Getriebeeinrichtung verbundene Antriebswelle (der Kupplungseinrichtung) von der Abtriebswelle (der Kupplungseinrichtung) entkoppelbar ist. Im entkoppelten bzw. ausgekoppelten Zustand ist dann eine Bewegung der Abtriebswelle der Kupplungseinrichtung relativ zu der Getriebeeinrichtung problemlos möglich. Dann kann eine manuelle Bewegung der Türeinrichtung mit geringen Kräften erfolgen.
Im ausgekoppelten bzw. entkoppelten Zustand kann somit eine Relativbewegung der beiden Anschlusseinheiten relativ zueinander problemlos manuell durchgeführt werden. Dabei ist kein großer Krafteinsatz nötig, da das (selbsthemmende) Getriebe der Antriebseinrichtung und die Antriebseinrichtung insgesamt ausgekuppelt ist. Damit wirken die Bewegungswiderstände in der Antriebseinrichtung nicht hemmend auf eine Bewegung der Türeinrichtung, wenn die Kupplungseinrichtung ausgekuppelt ist.
Überraschenderweise kann mit einer solchen Ausgestaltung eine Festsetzung einer Türeinrichtung in jeder beliebigen Position bzw. Winkelposition erfolgen, während einerseits eine manuelle Bewegung einfach durchgeführt und andererseits bedarfsweise eine automatische Bewegung der Türeinrichtung durch die Antriebseinrichtung durchgeführt werden kann.
Besonders bevorzugt ist die Abtriebswelle mit der zweiten Anschlusseinheit umkehrbar eindeutig gekoppelt, sodass eine Bewegung in beiden Richtungen jeweils eindeutig übertragen wird. Das kann hier auch als dreheindeutig bezeichnet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung bedeutet der Wortlaut „umkehrbar eindeutig“ im Sinne der Anmeldung „eineindeutig“ oder „bijektiv“ (auf englisch: „bijective“ oder „mutually unique“ oder „one-to-one“). Dann wird eine Bewegung der Abtriebswelle in eine entsprechend definierte Bewegung der zweiten Anschlusseinheit umgesetzt.
Die Begriffe „eineindeutig“ und „umkehrbar eindeutig“ sind mathematische Begriffe.
Grundsätzlich wird hier eine Bewegung unmittelbar (oder mittelbar) übertragen. Hier dreht sich die Abtriebswelle und es bewegt sich die Anschlusseinheit in Abhängigkeit dazu funktional eindeutig. Eine Zuordnung (Abbildung) der Bewegungen ist umkehrbar eindeutig (eineindeutig), wenn durch sie nicht nur jedem Element des Definitionsbereichs eindeutig ein Element des Wertebereichs zugeordnet wird, sondern auch umgekehrt zu einem Element des Wertebereichs genau ein Element des Definitionsbereichs gehört. Die Winkelstellung (und damit ein Element des Definitionsbereichs) der Abtriebswelle erstreckt sich vorzugsweise nicht nur über eine vollständige Umdrehung, sondern über mehrere Umdrehungen, z. B. über drei, fünf, zehn oder noch mehr Umdrehungen. Dann erstreckt sich der Definitionsbereich für die Abtriebswelle von z. B. 0° bis zu dem Winkel 3600°, wenn zehn Umdrehungen möglich sind. Bei mehr oder weniger möglichen Umdrehungen, passt sich der Definitionsbereich entsprechend an. Entsprechend wird der Wertebereich der Position der zweiten Anschlusseinheit durchlaufen bzw. die Position der zweiten Anschlusseinheit ergibt sich „umkehrbar eindeutig“ durch den Wert der (hier absolut betrachteten) Winkelstellung der Abtriebswelle.
Die Bewegungen von Abtriebswelle und zweiter Anschlusseinheit bedingen sich insbesondere in beiden Richtungen eindeutig und sind wiederholbar.
Anmeldungsgemäß können insbesondere Schneckengetriebe und/oder Getriebe mit ähnlichem Aufbau und/oder Eigenschaften eingesetzt werden, die generell selbsthemmend sind und einen besonders leisen Betrieb ermöglichen. Ein Beispiel für ein Getriebe mit ähnlichen Eigenschaften ist ein Planspiralgetriebe, das auch als Torus-Getriebe bezeichnet wird, das alternativ zu einem Schneckengetriebe eingesetzt werden kann. Planetengetriebe mit großen Übersetzungen usw. haben sich bezüglich der abgegebenen Geräusche bei hohen Anforderungen als nachteilig herausgestellt. Bei einem solchen Schneckengetriebe befindet sich die Antriebsschnecke regelmäßig zu allen Zeitpunkten im Eingriff mit einem Zahnrad des Schneckengetriebes, sodass ein geräuscharmer Betrieb ermöglicht wird. Eine Reduzierung des Geräusches sorgt insbesondere in ruhigen Umgebungen, wie beispielsweise in einer häuslichen Garage oder auch in einem Verkaufsraum eines Autohauses dafür, dass nur geringe oder sogar gar keine Betriebsgeräusche hörbar sind, was für anspruchsvolle Kunden sehr wichtig ist. Eine zusätzliche Dämmung des Antriebsmotors oder der Antriebseinrichtung insgesamt kann weiter dazu beitragen, gegebenenfalls noch auftretende Geräusche zu minimieren.
In bevorzugten Weiterbildungen ist die Kupplungseinrichtung elektrisch (bzw. vorzugsweise elektronisch) steuerbar. Besonders bevorzugt ist die Kupplungseinrichtung in mehreren Stufen und besonders bevorzugt stufenlos (elektrisch) steuerbar. Eine Kupplungseinrichtung, bei der nicht nur 2 Zustände, sondern mehrere Kupplungszustände möglich sind, ist sehr vorteilhaft. Ein erheblicher Vorteil einer Kupplungseinrichtung, bei der die Kopplungsstärke oder Kupplungsintensität mehrstufig oder stufenlos einstellbar ist, liegt darin, dass beim Überschreiten beispielsweise einer Grenzlast automatisch ein Durchrutschen der Kupplung erfolgen kann. Dadurch können im Betrieb Schäden vermieden werden.
Besonders vorteilhaft ist hierbei auch, dass sich die (aktive) Türeinrichtung harmonisch bewegt, d.h. keine ruckartigen Bewegungen macht. Dies ist in der Realität nicht leicht zu erreichen, da die Türeinrichtung sehr groß, die Hebelabstände der Anschlusselemente gering und die Türeinrichtung selbst wie auch die Befestigungspunkte (z.B. die A-Säule) relativ labil sind. Dies kann schnell zum Aufschwingen oder ruckartigen Türbewegungen führen, was vom Autohersteller und dem Kunden regelmäßig nicht gewünscht ist. Sehr vorteilhaft hierfür ist eine sehr fein (und insbesondere stufenlos) einstellbare Kupplung in Kombination mit einem (gut) ansteuerbaren Elektromotor. Der Elektromotor kann insbesondere auch einen Scheibenläufer, Wanderwellen- oder Axialflussmotor umfassen oder als ein solcher ausgebildet sein.
Es gibt sehr viele Hindernisse und/oder Lastfälle die das sichere und beschädigungsfreie Öffnen einer Tür beeinflussen. Zudem haben Fahrzeuge (Autos...) verschiedene Ausstattungen und unterschiedliche Sensorik. Abhängig davon muss die aktive Tür von Hand geführt werden (können) (wenn wenige „Daten“ vorhanden sind) oder kann (auch) automatisch öffnen oder schließen. Vorzugsweise öffnet die Tür (je nach der Datenlange) nur mit einem geringen oder minimalem Winkel, sodass der Nutzer gerade noch aussteigen kann, wenn wenig Daten vorhanden sind, oder weiter bis sehr weit, wenn das Umfeld sicher erkannt wird. Vorzugsweise unterstützt künstliche Intelligenz (KI) und/oder Maschinenlernen diese Vorgänge und optimiert diese insbesondere fortlaufend. Der Nutzer kann hier vorzugsweise (innerhalb von Systemgrenzen) mitbestimmen bzw. einstellen.
Beispielsweise kann beim automatischen Öffnen oder Schließen der Türeinrichtung und beim Auftreffen auf ein unvorhergesehenes Hindernis der mögliche Schaden reduziert werden. Möglich ist es auch, dass auftretende Schäden gegebenenfalls vollständig vermieden werden, da beim Überschreiten des vorgesehenen Drehmomentes die Kupplungseinrichtung durchrutscht und somit der vorgesehene Grenzmoment nicht überschritten wird. Hierfür ist wiederum eine (sehr fein) einstellbare und/oder auch (sehr) schnell schaltende Kupplung notwendig. Schnell schaltend bedeutet hier insbesondere innerhalb von weniger als 100 ms, bevorzugt kleiner 40 ms, besonders bevorzugt kleiner 10 ms. Eine solche Betriebsweise ist vorteilhaft, wenn eine gegebenenfalls vorhandene Sensorik ein Hindernis im Bewegungsbereich der Trägereinrichtung nicht oder zu spät erkennt oder wenn eine entsprechende Sensorik vielleicht gar nicht vorhanden ist.
Eine derart ausgestaltete Türkomponente ermöglicht es auch, Verletzungen im Betrieb zu vermeiden oder die Schwere von Verletzungen wenigstens zu verringern, wenn beispielsweise ein Benutzer aus Versehen seine Hand oder seinen Fuß noch in dem Spalt der sich schließenden Tür hat. Durch eine (schnell reagierende) Drehmomentbegrenzung, die durch die Kupplungseinrichtung automatisch realisiert wird, können das Verletzungsrisiko und die Schwere von Verletzungen reduziert werden. Ein erheblicher Vorteil bei einer solchen Betriebsweise ist auch, dass keine aufwendige Nahfelderkennung und/oder Steuerung und Regelung eines Antriebsstroms eines beispielsweise elektrischen Antriebsmotors durchgeführt werden muss. Die Kupplungseinrichtung kann gegebenenfalls ohne jede weitere Steuerung das Überschreiten vorgesehener Belastungsgrenzen zuverlässig vermeiden.
Gleichzeitig kann eine solche Türkomponente im Stillstand in beliebigen Positionen auch eine Ausstiegshilfe zur Verfügung zu stellen, bei der ein weiteres Öffnen oder Schließen der Türeinrichtung zuverlässig verhindert wird. Der Benutzer kann sich an der blockierten Tür festhalten und so aus dem Fahrzeug rausziehen (rausschälen) oder auch darin einsteigen. Die blockierte oder doch (sehr) schwer verfahrbare Tür touchiert hierbei auch nicht mit dem den Ausstieg einschränkenden Hindernis. Dadurch werden dem Benutzer viele vorteilhafte Funktionen zur Verfügung gestellt.
In bevorzugten Weiterbildungen kuppelt die Kupplungseinrichtung die Abtriebswelle mit der Antriebswelle radial und/oder axial. Dabei kann die Kupplungseinrichtung als konventionelle Rast- oder Reibkupplung aufgebaut sein. Die zu kuppelnden Flächen können mechanisch beispielsweise über eine Vorspannfeder oder dergleichen in die Entkopplungsstellung oder in die Kupplungsstellung vorbelastet sein. Möglich ist dann beispielsweise, dass eine magnetische Feder aktiviert wird, um die Kupplungseinrichtung in den gekoppelten Zustand zu überführen. Möglich ist aber auch der Einsatz anderer Aktoren, um mechanische Kupplungselemente miteinander zu koppeln. Möglich ist auch insbesondere der Einsatz von magnetorheologischen Kopplungseinrichtungen oder Bremseinrichtungen, mit denen eine Kupplung oder Kopplung zweier Elemente miteinander möglich ist.
In bevorzugten Ausgestaltungen umgibt die Abtriebswelle (der Kupplungseinrichtung) die Antriebswelle (der Kupplungseinrichtung) wenigstens abschnittsweise oder vollständig radial.
Vorzugsweise ist die Antriebswelle Teil einer 1. Komponente, die drehbar an der 1. Anschlusseinheit aufgenommen ist. Vorzugsweise ist die Abtriebswelle Teil einer 2. Komponente, die drehbar an der 1. Komponente aufgenommen ist. Insbesondere ist eine 3. Komponente mit der 2. Komponente gekoppelt. Besonders bevorzugt ist die 3. Komponente auch mit der 2. Anschlusseinheit gekoppelt.
Vorzugsweise sind zwischen den beiden Anschlusseinheiten wenigstens zwei miteinander im Eingriff stehende Spindeleinheiten angeordnet. Insbesondere ist eine Spindeleinheit als Gewindespindel und die andere Spindeleinheit ist als Spindelmutter ausgebildet. Dadurch wird eine Rotationsbewegung der beiden Spindeleinheiten relativ zueinander in eine lineare Bewegung umgewandelt.
Besonders bevorzugt ist die Gewindespindel an der Abtriebswelle (der Kupplungseinrichtung) ausgebildet und drehbar auf der Antriebswelle (der Kupplungseinrichtung) abgestützt. Das bedeutet, dass sich die Gewindespindel synchron mit der Abtriebswelle dreht und dass die Abtriebswelle drehbar auf der Antriebswelle abgestützt ist. Eine Kopplung bzw. ein Einkuppeln der Kupplungseinrichtung bewirkt dann eine (bis zum Grenzdrehmoment) drehfeste Verbindung der Antriebswelle und der Abtriebswelle der Kupplungseinrichtung. Dann bewirkt die Antriebseinrichtung im Betrieb eine automatische Verstellung der Türeinrichtung und im ausgeschalteten Zustand bleibt die Türeinrichtung an der eingestellten Position fest und kann (ohne weiteres) nicht manuell weiter bewegt werden. Wird die Kupplungseinrichtung aber ausgeschaltet, so kann eine einfache manuelle Bewegung der Türeinrichtung durchgeführt werden, da die Antriebseinrichtung durch die Kupplungseinrichtung von der Gewindespindel abgekoppelt ist und die Getriebeeinrichtung und der Antriebsmotor (Elektronmotor) nicht mitbewegt (gedreht) werden müssen.
Vorzugsweise umfasst die 2. Komponente die Gewindespindel, welche an der Abtriebswelle abgestützt ist. Insbesondere umfasst die 3. Komponente die Spindelmutter. Die Spindelmutter ist mit der 2. Anschlusseinheit gekoppelt. Im eingekoppelten Zustand bewirkt dann eine Drehung der Antriebswelle eine synchrone Drehung der Abtriebswelle und somit eine lineare Verschiebung der Spindelmutter relativ zu der Gewindespindel, sodass einer Öffnung oder Schließbewegung der Türeinrichtung erfolgt.
Vorzugsweise ändert sich bei der Relativbewegung der Anschlusseinheiten zueinander eine relative Axialposition der Spindeleinheiten zueinander. Insbesondere umgibt die Spindelmutter die Gewindespindel radial.
Vorzugsweise ist eine Bewegung der Türeinrichtung wenigstens teilweise zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung steuerbar. Zur Steuerung kann die Türkomponente einer Steuereinrichtung (und/oder Elektronik) umfassen. Möglich ist es aber auch, dass eine Steuerung durch eine externe Einheit erfolgt, beispielsweise durch einen Zentralcomputer (Zentralelektronik) eines Kraftfahrzeuges oder durch eine separate Steuereinheit (des Kraftfahrzeugs).
Die Türeinrichtung ist insbesondere auch für wenigstens teilweise autonom fahrende (Kraft-) Fahrzeuge einsetzbar und vorteilhaft. Fahrgäste von (Robotor-) Taxis können durch die für die Hinderniserkennung vorhandene Umfeld-/Nahfelderkennung (z.B. erweitert um die Gesichtserkennung) identifiziert werden und (nur) dadurch Zugang zum Fahrzeug erhalten. Der Türöffnungswinkel und das Verhalten (wenn z.B. die Tür „geführt“ werden muss) passt sich hierbei an den Kunden an. „Daten“, Künstliche Intelligenz und Maschinenlernen unterstützen vorzugsweise diesen Vorgang.
In besonders bevorzugten Ausgestaltungen umfasst die Kupplungseinrichtung wenigstens eine magnetorheologische Bremseinrichtung. Insbesondere ist mit der magnetorheologischen Bremseinrichtung eine mehrstufige oder stufenlose Kupplungsintensität möglich. So kann ein Einkuppeln, ein Auskuppeln und ein mehrstufiges oder stufenloses Kuppeln erfolgen. Insbesondere ist auch ein Schleifenlassen der Kupplung möglich. In einem solchen Zustand ist eine gewisse Kopplungsintensität vorhanden. Beim Überschreiten eines Grenzdrehmomentes (welches einstellbar oder vorgegeben ist), ist eine Relativbewegung der Kupplungskomponenten zueinander möglich. Dadurch kann sehr feinfühlig und harmonisch gekuppelt werden, zumal dieses „Schleifenlassen“ bei einer magnetorheologischen Bremseinrichtung durch einen (einfachen) Verlauf der Stromvorgabe erzeugt wird.
Insbesondere weist die magnetorheologische Bremseinrichtung zwei oder mehr magnetorheologische Bremseinheiten auf. Die magnetorheologischen Bremseinheiten können gemeinsam oder separat ansteuerbar sein. Die magnetorheologischen Bremseinheiten können identisch oder unterschiedlich aufgebaut sein.
Vorzugsweise ist die (magnetorheologische) Bremseinrichtung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle ausgebildet. Insbesondere umfasst die (magnetorheologische) Bremseinrichtung einen Hohlraum zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle (der Kupplungseinrichtung). Der Hohlraum kann insbesondere rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Es ist möglich, aber nicht nötig, dass der Hohlraum zylindrisch ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt ist der Hohlraum wenigstens teilweise oder nahezu vollständig oder vollständig mit einem magnetorheologischen Medium gefüllt. Das magnetorheologische Medium kann ein magnetorheologisches Fluid sein. Möglich und besonders bevorzugt ist auch der Einsatz von einem pulverförmigen magnetorheologischen Medium, welches zum Beispiel im Wesentlichen oder vollständig trockene magnetorheologische Partikel (und gegebenenfalls Zusatzstoffe) enthält. Die magnetorheologischen Partikel können z. B. Carbonyleisen sein. Ein Vorteil eines magnetorheologischen Pulvers ist, dass die Abdichtung des Hohlraums nach außen einfacher ist und zum Beispiel durch eine Labyrinthdichtung oder durch eine Lippendichtung mit nur geringem Dichtungslippendruck ermöglicht wird.
In allen Ausgestaltungen ist es möglich, zusätzlich zu und/oder anstatt einer Dichtung mit einer Dichtlippe magnetische Dichtungen einzusetzen. Eine magnetische Dichtung kann neben oder in einer magnetorheologischen Bremseinrichtung angeordnet sein oder darin integriert sein. Dabei kann die Dichtung über einen Permanentmagneten erfolgen. Vorteile einer solchen Ausgestaltung sind kleinere Grundkräfte, die Verschleißfreiheit und die Zulässigkeit größerer Fertigungstoleranzen. Es ist möglich eine solche Dichtung neben der magnetorheologischen Bremseinrichtung anzuordnen. Möglich ist eine Anordnung davor, dahinter oder beides.
Ein erheblicher Vorteil einer Magnetdichtung ist die sehr geringe Reibung; es kann aber nötig oder sinnvoll sein, noch wenigstens eine weitere Dichtung einzusetzen, da eine solche Dichtung gegebenenfalls nur magnetorheologische Partikel zurückhält und z. B. Öl als Basisflüssigkeit mit der Zeit durch den Spalt durchtreten lässt. Deshalb kann eine solche magnetische Dichtung als Vordichtung eingesetzt werden, um magnetorheologische Partikel oder MRF-Partikel zurückzuhalten. Eine weitere z. B. klassische Dichtung dichtet dann nur noch das Trägermedium ab, wenn ein Trägermedium vorhanden ist. Ohne Flüssigkeit (Trägermedium) kann auch nur die magnetische Dichtung verwendet werden.
Dadurch kann ein niedrigeres Grundmoment erreicht werden, was sich in einer leichtgängigeren Türbewegung zeigt. Der Einsatz eines pulverförmigen magnetorheologischen Mediums kann gegebenenfalls auch zu einem höheren Maximalmoment der Kupplungseinrichtung bei Bestromung führen. Das liegt unter anderem daran, dass ein hoher Volumenanteil von magnetorheologischen Partikeln wie beispielsweise Carbonyleisenpartikeln möglich wird. Magnetorheologische Flüssigkeiten haben regelmäßig einen Carbonyleisenanteil von ca. 40 % und maximal etwa 48 %. Carbonyleisenpulver kann einen Volumenanteil von bis zu 70 % oder gegebenenfalls noch etwas mehr haben. Die dichteste Packung von Kugeln gleicher Größe liegt bei etwa 74 %.
Die ferromagnetischen Partikel sind vorzugsweise Carbonyleisenpulver, wobei die Größenverteilung und die Form der Partikel von dem konkreten Einsatzfall abhängt. Konkret bevorzugt ist eine Verteilung der Partikelgröße zwischen ein und zehn Mikrometern, wobei aber auch größere Partikel von zwanzig, dreißig, vierzig und fünfzig Mikrometer möglich sind. Auch sind unförmige Partikel möglich. Je nach Anwendungsfall kann die Partikelgröße auch deutlich größer werden und sogar in den Millimeterbereich vordringen (Partikelkugeln). Die Partikel können auch eine spezielle Beschichtung/Mantel (Titanbeschichtung, Keramik-, Karbonmantel etc.) aufweisen, damit sie die je nach Anwendungsfall auftretenden hohen Druckbelastungen besser aushalten. Die magnetorheologischen Partikel können für diesen Anwendungsfall nicht nur aus Carbonyleisenpulver (Reineisen), sondern z. B. auch aus speziellem Eisen (härterem Stahl) hergestellt werden. Es ist möglich, dass lediglich durch das Magnetfeld beeinflussbare Partikel eingefüllt werden, wobei gegebenenfalls Luft oder ein Inertgas zugegeben wird. Wenn z. B. nur Luft oder auch ein anderes Gas verwendet wird, können verschiedene Feststoffe dazu gemischt werden, um gewisse Eigenschaften zu verbessern. Z. B. kann Graphitpulver beigemischt werden, um die Reibung zwischen den Carbonyleisenpartikeln zu verringern, da Graphit eine schmierende Wirkung zeigt. Die Partikel können insbesondere mit PTFE beschichtet werden. Eine Beschichtung mit PTFE oder eine vergleichbare Beschichtung verhindert insbesondere, dass die Partikel verklumpen und größere Haufen bilden. Solche größeren Haufen zerfallen nicht leicht oder unter Umständen gar nicht mehr. Alternativ können auch die Scheibenkörper oder Walzkörper mit PTFE beschichtet werden, damit die Reibung verringert wird. Bei Verwendung von MRF ohne Öl oder anderes Flüssiges als Trägermedium muss sichergestellt werden, dass kein Wasser in der Bremskammer (MR-Raum oder MRF-Raum) kondensiert. Z. B. kann Kieselsäuregel (bekannt als Silikagel) oder ein anderes Trocknungsmittel dazu gemischt werden, welches Wasser absorbiert und so seiner Umgebung Feuchtigkeit entzieht.
Wird Pulver ohne Trägerflüssigkeit verwendet, sind bis zu etwa 80 Volumenprozent Carbonyleisen (Eisenpulver) möglich, was das Bremsmoment stark erhöht, wenn die restlichen Auslegungsparameter darauf angepasst werden (z.B. sollte die Feldstärke pro Partikel hierbei in etwas gleichbleiben wie bei einer magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF), d.h. die Feldstärke im Bremsspalt bzw. Wirkspalt sollte beim Wechsel von LORD MRF 140 (40 Volumenprozent Carbonyleisen mit z.B. Öl als Trägerflüssigkeit) zu 80% Carbonyleisenpulver (ohne Trägerflüssigkeit) doppelt so hoch sein. Wir sprechen hier von magnetischen Feldstärke im Spalt von größer 200 kA/m bis auf Werte von bis zu 1.000 kA/m (1000000 A/m) oder mehr.
Ein weiterer Vorteil von Pulver als Medium im Wirkspalt ist, dass es so zu keiner Sedimentation und auch keiner Haufenbildung im Sinne von „die Eisenpartikel bei MR-Flüssigkeiten werden in Richtung des Magnetfeldgradienten gezogen (die Kraft auf magnetisierbare Partikel wirkt immer in Richtung des stärkeren Magnetfelds, das Trägermedium wird verdrängt)“ kommen muss, um so hohe Partikelkonzentrationen zu erhalten. Die maximale Partikelkonzentration liegt so schon an). Dies verbessert die Reproduzierbarkeit der Momente (es stellt sich bei gleichem Strom immer ein ähnliches Bremsmoment ein).
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die magnetisch polarisierbaren Partikel (zu einem erheblichen Teil) unrunde Partikel umfassen (nicht sphärische Partikel), bei denen ein Verhältnis von größtem Durchmesser zur größten Quererstreckung senkrecht dazu größer 1,25 oder 1,5 beträgt. Möglich ist die Bildung dieses Verhältnisses auch als ein Verhältnis von größter Längserstreckung zur größten Quererstreckung, wobei insbesondere die Längs- und Quererstreckungen senkrecht zueinander gemessen werden.
Der Einsatz von unrunden Partikeln ist besonders vorteilhaft, da diese eine effektive Verkantungsstruktur ermöglichen, da sich jeweils unterschiedliche unrunde Abschnitte der Partikel miteinander verklemmen bzw. miteinander verkeilen.
Möglich und bevorzugt sind auch Verhältnisse von größtem Durchmesser zu größter Quererstreckung senkrecht dazu von 1,75 oder 2,0 oder mehr.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil der magnetisch polarisierbaren Partikel dazu ausgebildet, sich unter dem Einfluss des Magnetfeldes flächig miteinander zu verklemmen oder zu verkeilen. Das ist beispielsweise bei Partikeln möglich, die abschnittsweise eckig oder beispielsweise insgesamt dreieckig oder mehreckig oder dergleichen ausgebildet sind. Dann verklemmen zwei (oder mehr) entsprechend ausgestaltete Partikel miteinander und können eine sehr effektive Verklumpung der Partikel miteinander und Verklemmung und Abbremsung der beiden Brems- bzw. Kupplungskomponenten miteinander bewirken.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil der magnetisch polarisierbaren Partikel dazu ausgebildet, sich unter dem Einfluss des Magnetfeldes an zwei oder mehr voneinander beabstandeten Stellen miteinander zu verklemmen bzw. zu verkeilen. Solche Partikel, die unrund ausgestaltet sind, erlauben eine sehr effektive Erhöhung der Bremskraft bzw. des Bremsmomentes, da sie im Unterschied zu sphärischen Partikeln sich nicht nur an einer Stelle bzw. in einem kleinen Winkelbereich berühren, sondern an mehreren Stellen oder sogar flächig.
Vorzugsweise weist wenigstens ein Teil der magnetisch polarisierbaren Partikel wenigstens einen Muldenabschnitt auf. Ein solcher nach innen gewölbter Muldenabschnitt erlaubt eine besonders effektive Verkeilung mit Teilen anderer Partikel.
Vorzugsweise ist wenigstens eine an den Bremsspalt angrenzende Oberfläche wenigstens einer Kupplungs- bzw. Bremskomponente wenigstens abschnittsweise unglatt oder (lokal) uneben ausgebildet. Möglich ist es auch, dass die Partikel oder ein erheblicher Teil der magnetisch polarisierbaren Partikel regelmäßig oder unregelmäßig auf der äußeren Oberfläche Erhebungen oder Erhöhungen und/oder Vertiefungen aufweisen. Dadurch kann eine Verkantung mit den Partikeln verstärkt werden. Beispielsweise kann wenigstens eine Oberfläche Erhöhungen und/oder Vertiefungen in der Art von spitz oder abgerundet ausgebildeten Dimpels bei Golfbällen aufweisen. Möglich ist auch eine Oberfläche mit einem spitz oder abgerundet ausgebildeten Sägezahnprofil. Eine relative Höhe (wenigstens einiger) der Erhebungen oder Vertiefungen beträgt vorzugsweise wenigstens 5% oder 10% des minimalen Durchmessers eines magnetisch polarisierbaren Partikels.
Es hat sich herausgestellt, dass eine besonders effektive Verkantung und Verklemmung einzelner Partikel mit hohen magnetischen Feldstärken erzeugbar ist. Dazu wird vorzugsweise eine magnetische Feldstärke von größer als 150 Kiloampere/Meter (kA/m) oder von 250 Kiloampere/Meter oder 500 kA/m oder mehr in dem Bremsspalt erzeugt. Insbesondere ist eine magnetische Feldstärke von größer als 500 Kiloampere/Meter (kA/m) oder von 750 Kiloampere/Meter oder 1000 kA/m oder mehr in dem Bremsspalt erzeugbar bzw. wird dort erzeugt. Vorzugsweise ist eine magnetische Feldstärke zwischen den einzelnen magnetisch polarisierbaren Partikeln größer als 300 kA/m.
Ein weiterer Vorteil von einem pulverförmigen magnetorheologischen Medium ist die fast gänzlich fehlende Temperaturabhängigkeit. Türen von Kraftfahrzeugen müssen in unterschiedlichsten Umgebungen geöffnet und geschlossen werden. Sie müssen grundsätzlich bei Temperaturen von -40 °C funktionieren und ebenso auch bei Temperaturen von bis zu 100 °C, nämlich wenn beispielsweise in einem heißen Sommer die Sonne direkt auf die Autotür scheint. Die Autotür soll bei unterschiedlichsten Bedingungen möglichst gleichbleibend funktionieren. Das ist bei ölbasierenden Systemen durch die Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Öls schwieriger zu erreichen. Öl ist bei niedrigeren Temperaturen grundsätzlich zähflüssiger als bei höheren Temperaturen.
In bevorzugten Ausgestaltungen umfasst die Abtriebswelle eine zylindrische Hülse aus einem magnetisch leitenden Material. So kann zum Beispiel eine auf der Abtriebswelle angebrachte Spindel teilweise oder vollständig aus einem Kunststoff (zum Beispiel Selbstschmierung) ausgebildet sein, während zentral für die Schließung des Magnetfeldes eine zylindrische (und magnetisch leitende) Hülse oder mehrere zylindrische Hülsen an der Abtriebswelle vorgesehen sind. Vorzugsweise ist die Bremseinrichtung zwischen der Antriebswelle (an der 1. Komponente) und der Abtriebswelle (von der 2. Komponente) wirksam.
In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst die Bremseinrichtung wenigstens eine elektrische Spule. Vorzugsweise umfasst die Bremseinrichtung zwei oder mehr elektrische Spulen. Die einzelnen Spulen können gemeinsam oder separat ansteuerbar sein. Vorzugsweise weist die elektrische Spule (oder die elektrischen Spulen weisen) um die Antriebswelle herum gewickelte Windungen auf. Die elektrische Spule erzeugte dann ein axiales Magnetfeld in der Antriebswelle.
Vorzugsweise ist die elektrische Spule radial innen an der Abtriebswelle aufgenommen und befestigt. Das bedeutet, dass die elektrische Spule drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist und sich bei Drehung der Abtriebswelle mit dieser zusammen dreht. Das hat den Vorteil, dass die Stromzufuhr für die elektrische Spule an der Abtriebswelle erfolgen kann.
In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst die Bremseinrichtung wenigstens einen Magnetkreis, welcher einen Axialabschnitt in bzw. an der Antriebswelle und einen Axialabschnitt in der Abtriebswelle, die elektrische Spule und auf wenigstens einer axialen Seite der elektrischen Spule wenigstens einen Bremsspalt zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle umfasst. Dabei kann ein Bremsspalt in axialer und/oder radialer Richtung ausgerichtet sein. Der Axialabschnitt in bzw. an der Antriebswelle ist dabei an der ersten Komponente vorgesehen. Der Axialabschnitt in bzw. an der Abtriebswelle ist an der zweiten Komponente ausgebildet. Das Magnetfeld in der Antriebswelle wird vorzugsweise (wenigstens teilweise oder nahezu vollständig oder vollständig) durch die zylindrische Hülse aus seinem magnetisch leitenden Material geleitet.
In besonders bevorzugten Ausgestaltungen ist auf beiden axialen Seiten der elektrischen Spule jeweils wenigstens ein Bremsspalt angeordnet. Dabei können die beiden Bremsspalte gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
In bevorzugten Ausgestaltungen ist wenigstens ein Radialspalt als Bremsspalt zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle vorgesehen. Besonders bevorzugt ist in wenigstens einem Bremsspalt wenigstens ein Magnetfeldkonzentrator angeordnet. Ein solcher Magnetfeldkonzentrator kann beispielsweise als Querschnittsverengung und/oder als Drehkörper in dem Bremsspalt ausgebildet sein.
In bevorzugten Ausgestaltungen ist an dem Bremsspalt (Radialspalt und/oder Axialspalt) wenigstens eine Sternkontur oder eine Kontur, die einer Sternkontur ähnelt, ausgebildet oder aufgenommen. Dabei kann eine Sternkontur als separate Ringeinheit ausgebildet sein. Die Sternkontur kann massiv ausgebildet sein oder kann aus einem Stapelpaket von Blechscheiben bestehen. Die einzelnen Blechscheiben können identisch ausgearbeitet sein, können aber auch eine unterschiedliche Außenkontur aufweisen. Bevorzugt werden mehrere Blechscheiben zu einem Stapelpaket gestapelt, die insgesamt eine Sternkontur ergeben. Blechscheiben können beispielsweise aus einem relativ dünnen Blech ausgestanzt werden. Um die nötige Materialstärke zur Verfügung zu stellen, können mehrere Blechscheiben zu einer Sternkontur gestapelt werden. Das ermöglicht eine kostengünstige Fertigung auch komplizierter Außen- oder Innenkonturen. Alternativ ist es auch möglich und bevorzugt, dass die Antriebswelle eine daran einstückig ausgebildete Sternkontur umfasst. Insbesondere sind die Antriebswelle inklusive Sternkontur und die Kernsegmente aus einem Stück gefertigt. Die Sternkontur bildet die Magnetfeldkonzentratoren aus.
Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinrichtung mehrere Bremseinrichtungen, die gleich oder unterschiedlich aufgebaut sind. Eine einzelne Bremseinrichtung kann beispielsweise durch einen einzelnen Magnetkreis gebildet werden. Werden mehrere Magnetkreise hintereinander angeordnet, so können diese als mehrere Bremseinheiten einer einzelnen Bremseinrichtung oder als mehrere separate Bremseinheiten oder Bremseinrichtungen angesehen werden. Dabei ist es möglich, dass bei den einzelnen Magnetkreisen unterschiedliche Konturen an dem Bremsspalt vorliegen. So können an einzelnen Bremsspalten rotationssymmetrische und zum Beispiel zylindrische Konturen vorgesehen (angeordnet) sein, während an anderen Bremsspalten separate Drehkörper in dem Bremsspalt vorgesehen (angeordnet) sind, deren Funktionalität beispielsweise in der DE 10 2018 103 112 A1 beschrieben wird. Möglichst ist auch eine Funktionalität, wie sie beispielsweise in der DE 10 2019 135 760 A1 beschrieben wird.
Vorzugsweise weist die Spindeleinheit mehrere Gewindegänge auf, wobei vorzugsweise zwischen zwei Gewindegängen ein Leergang ausgebildet ist, in dem ein elektrisches Anschlusskabel für die elektrische Spule oder die elektrischen Spulen aufgenommen ist.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Antriebseinrichtung wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor umfasst. Die Getriebeeinrichtung umfasst vorzugsweise ein Schneckengetriebe. Das Schneckengetriebe ist selbsthemmend ausgebildet. Vorzugsweise weist das Schneckengetriebe eine mit der Motorwelle verbundene Antriebsschnecke und ein mit der Antriebswelle gekoppeltes Zahnrad auf. Möglich ist es auch, dass 2 oder mehr Antriebsschnecken und 2 oder mehr Zahnräder vorgesehen sind.
Vorzugsweise umfasst die Getriebeeinrichtung ein Planetengetriebe. Je nach Ausgestaltung ist es auch möglich, dass nur ein Planetengetriebe und kein Schneckengetriebe eingesetzt wird, nämlich dann, wenn eine ausreichende Hemmung vorliegt. Besonders bevorzugt wird aber ein Schneckengetriebe eingesetzt.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass wenigstens ein Winkelsensor eine Winkelposition der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle erfasst. Gegebenenfalls kann eine Winkelposition auch von dem Antriebsmotor kommen bzw. von diesem ausgegeben werden. Es ist auch bevorzugt, dass ein Wegsensor umfasst ist, der insbesondere eine Axialposition der Spindelmutter erfasst oder ein repräsentatives Maß für eine Axialposition der Spindelmutter ausgibt.
Grundsätzlich kann die Sensoreinrichtung der Türkomponente wenigstens einen Winkelsensor und/oder wenigstens einen Wegsensor umfassen. Es kann auch der Öffnungsabstand/Öffnungsspalt gemessen werden (Abstand zwischen der Tür bzw. Türaußenkante und dem Holm). Hierbei können Time of Flight Sensoren überall eingesetzt werden. Der Einsatz von Geräusch-, Kraft- oder Momentensensoren ist auch möglich.
Es ist möglich, dass die Position der Spindelmutter erfasst und insbesondere mit beispielsweise einem Linearsensor gemessen wird. Es ist aber auch möglich, dass der Verfahrweg der Koppelstange bzw. des Koppelprofils gemessen wird. Beispielsweise kann der Verfahrweg zwischen der Spindelmutter und einer Türsäule gemessen werden. Möglich ist es auch, dass ein Schwenkwinkel der Türeinrichtung gemessen oder erfasst wird. So kann beispielsweise ein Drehgeber im Türscharnier vorgesehen sein. Möglich und bevorzugt ist es auch, dass die Drehung der Spindel gemessen wird. Ein Drehgeber ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform. Möglich ist auch eine optische Messung. So kann zum Beispiel der Abstand der Türaussenhaut oder eines bestimmten Türelementes zu einem Gegenstand erfasst werden und daraus auf den Drehwinkel zurückgeschlossen werden.
Vorzugsweise ist eine Anschlusseinheit mit der Türeinrichtung und die andere Anschlusseinheit mit einer Rahmenkomponente verbunden.
Vorzugsweise erfolgt eine Krafteinleitung von der Spindel (Abtriebswelle) in die Spindelmutter. Die Spindelmutter ist vorzugsweise mit einem Koppelprofil verbunden, welches wiederum vorzugsweise mit der zweiten Anschlusseinheit verbunden ist. Die Kopplung der Spindel und der Spindelmutter erfolgt über wenigstens einen Mitnehmer. Es hat sich bei Versuchen als günstig erwiesen, beidseitig der Spindel jeweils ein Mitnehmer-Paar anzuordnen. Dann können auch größere Kräfte zuverlässig und ohne die Gefahr einer Verkantung auf die Spindelmutter übertragen werden. Die Krafteinleitung wird dadurch verbessert. Vorzugsweise ist beidseitig der Spindel jeweils ein Mitnehmer-Paar angeordnet (es könnte jeweils auch nur ein Mitnehmer vorgesehen sein). Das Mitnehmerpaar greift besonders bevorzugt zentral (auf Höhe der Spindelachse) an der Spindelmutter an. Dadurch können Verkantungen verhindert werden.
Es sind vorzugsweise mehrere an der Komponente angeordnete Führungsstücke vorgesehen, die bei einer Bewegung in axialer Richtung gegenüber entsprechenden Führungsflächen des Gehäuses abgleiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben einer Türkomponente mit 2 relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten, wobei eine Antriebseinrichtung und eine steuerbare Kupplungseinrichtung vorgesehen sind, um eine Relativbewegung der 1. und 2. Anschlusseinheiten relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung zu beeinflussen. Dabei ist die Antriebseinrichtung an einer 1. Anschlusseinheit der beiden Anschlusseinheiten aufgenommen. Die Antriebseinrichtung wird über eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung gebremst und ist drehfest mit einer Antriebswelle der Kupplungseinrichtung verbunden. Bedarfsweise kuppelt die steuerbare Kupplungseinrichtung eine mit der 2. Anschlusseinheit (dreheindeutig) gekoppelte Abtriebswelle mit der Antriebswelle. Im gekoppelten Zustand wird über eine Bewegung der Antriebseinrichtung die Türeinrichtung bewegt. Im ausgekuppelten Zustand kann eine manuelle Bewegung der Türeinrichtung mit wenig Kraft durchgeführt werden. Im eingekoppelten Zustand kann die Türeinrichtung manuell nur dann bewegt werden, wenn die Kopplungskraft bzw. das Kopplungsmoment überschritten wird.
Auch das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr vorteilhaft. Es erlaubt eine einfache und zuverlässige Funktion, wobei beispielsweise bei einem Unfall eine automatische Auskupplung möglich ist, sodass auch Kinder oder eingeschränkte Personen die Tür von innen bei Bedarf öffnen können.
Ein weiteres anmeldungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben (wenigstens) einer Türkomponente mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten und einer Antriebseinrichtung und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung, um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung zu beeinflussen. Dabei ist die Antriebseinrichtung insbesondere an einer ersten Anschlusseinheit der beiden Anschlusseinheiten aufgenommen. Die Antriebseinrichtung unterstützt in nicht einwandfrei analysierbaren Situationen oder ohne Daten und Umfeldsensorik den Öffnungs- oder Schließvorgang nur und die Türeinrichtung muss dann vom Benutzer geführt werden.
Wenn kein Hindernis erkannt wird, öffnet und/oder schließt die Antriebseinrichtung die Türeinrichtung (automatisch). Wenn ein Hindernis erkannt wird, muss der Benutzer die Türeinrichtung (nahezu) kraftlos führen und wird bei der Bewegung nur von der Antriebseinrichtung unterstützt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung öffnet und/oder schließt die Antriebseinrichtung die Türeinrichtung, wenn die Steuereinrichtung kein Hindernis erkennt und die Steuereinrichtung steuert die Antriebseinrichtung so, dass der Benutzer die Türeinrichtung beim Öffnen und/oder Schließen führen muss, wenn die Steuereinrichtung die Anwesenheit eines Hindernisses nicht (überwiegend oder nahezu vollständig oder vollständig) ausschließen kann.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Türeinrichtung einer Türkomponente nur „minimal“ bewegt, wenn keine oder unzureichende Daten vorhanden sind, derart, dass die Funktion gegeben ist (der Öffnungswinkel der Tür ist gerade so groß, dass der Nutzer ein/aussteigen kann) und wenn „Daten“ vorhanden sind, wird weiter geöffnet und/oder geschlossen.
Ebenso ist es möglich, ein Fenster zu bewegen. In diesem Sinne ist in dieser Anmeldung auch ein Fenster(flügel) eine bewegbare Türeinrichtung. Der Fensterrahmen und der Fensterflügel sind dann jeweils mit den unterschiedlichen Anschlusseinheiten verbunden.
In diesem Sinne wird auch eine Rahmeneinrichtung mit einer daran bewegbar aufgenommenen Flügeleinrichtung beansprucht bzw. ist vom Schutzbereich umfasst.
Anmeldungsgemäß kann dann Türkomponente durch Rahmenkomponente oder Fensterkomponente und es kann weiterhin Türeinrichtung durch Flügeleinrichtung im Rahmen dieser Anmeldung ersetzt werden, wobei dann eine Flügeleinrichtung z.B. ein Türflügel oder ein Fensterflügel sein kann.
Eine bevorzugte Ausgestaltung ist dann eine Rahmenkomponente (Fensterkomponente) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten und einer Antriebseinrichtung und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung, um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Flügeleinrichtung zu beeinflussen, wobei die Antriebseinrichtung an einer ersten Anschlusseinheit der beiden Anschlusseinheiten aufgenommen ist. Die Antriebseinrichtung umfasst eine gehemmte und/oder eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung und ist drehfest mit einer Antriebswelle der Kupplungseinrichtung verbunden. Die steuerbare Kupplungseinrichtung kuppelt bedarfsweise eine mit der zweiten Anschlusseinheit (dreheindeutig) gekoppelte Abtriebswelle mit der Antriebswelle.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
Darin zeigen:

1 eine stark schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Türkomponente;
2 eine stark schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Türkomponente;
3 ein vergrößertes Detail der Türkomponente nach 2;
4 eine Seitenansicht eines Details der Türkomponente nach 2;
5 eine Seitenansicht eines Details der Türkomponente nach 2;
6 eine perspektivische Ansicht eines Details der Türkomponente nach 2;
7 eine geschnittene Seitenansicht der Türkomponente nach 2;
8a einen schematischen Querschnitt durch die Türkomponente nach 7;
8b ein vergrößertes Detail aus 7;
9a eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren anmeldungsgemäßen Türkomponente;
9b einen schematischen Querschnitt durch die Türkomponente nach 9a;
9c ein vergrößertes Detail der Türkomponente aus 9a;
10 einen schematisches Ablaufdiagramm einer Steuerung der erfindungsgemäßen Türkomponente;
11 eine stark schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Türkomponente;
12 Drehmomentverläufe eines elektrischen Motors und einer magnetorheologischen Bremseinrichtung über der elektrisch eingebrachten Leistung; und
13 die sich ergebenden Bremsmomentverläufe einer magnetorheologischen Bremseinrichtung für zwei unterschiedliche Stromstärkenverläufe über der Zeit.

1 zeigt die erfindungsgemäße Türkomponente 100 an einem Kraftfahrzeug und hier einen Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 200 ist in einer schematischen Draufsicht von oben dargestellt. An dem Kraftfahrzeug 200 sind hier zwei als Türen ausgeführte Türeinrichtungen 154 vorgesehen. Die Türen befinden sich beide in der geöffneten Stellung 103. Schraffiert eingezeichnet ist eine Tür in der geschlossenen Stellung 102.
Eine Sensoreinrichtung 104 dient zur Erfassung von sensorischen Informationen, um die Bewegung der Türeinrichtungen 154 zu steuern. Dabei kann auf Sensordaten von internen oder externen Sensoren 160 oder von Türwinkelsensoren 161 zurückgegriffen werden (Nahfelderkennung).
Anmeldungsgemäß und insbesondere in allen Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Ausführungsbeispielen können „Daten“ (ohne darauf beschränkt zu sein) insbesondere folgende Werte, Informationen und Begriffe sein: Fahrzeugdaten wie Geschwindigkeit, Querbeschleunigung, Raumlage, Bremswerte, GPS Position, Türwinkel, Luftqualität im Innen- und Außenbereich, Umfeld-/Nahfelderkennung, Daten/Position von anderen (sich in der Umgebung des Fahrzeuges befindlichen) Fahrzeugen, Beladung, Passagierdaten (Größe, Gewicht, Bekleidung, Sitzposition, Analysedaten aufgrund der Auswertung dieser Daten mit z.B. künstlicher Intelligenz und Vorschlägen; Geräusche, Gesten, händische Eingaben), externe Daten (z.B. das Wohnhaus des Fahrers schickt Daten an das Auto; Parkhausdaten in einem Parkhaus; Daten vom benachbarten Fahrzeug; Wetterdaten; Datum/Jahreszeit, Daten vom Fahrzeughersteller...) .
Stellplätze oder Parkflächen in Städten oder Parkhäusern sind teuer und sollten bestmöglich genutzt werden. Die Parkflächen könnten unterschiedlich groß sein und beim Einfahren ins Parkhaus dem Fahrzeug via Datenpaket (Funk, WLAN, 5G...) ideal zugeordnet werden. Beim Einparken sollte „das intelligente Parkhaus“ den Einparkvorgang vorzugsweise unterstützen, d.h. die ideale Parkposition vorgeben und an das parkende Fahrzeug übermitteln. Das „intelligente Parkhaus“ weiß hier auch und teilt es mit, ob das benachbarte Fahrzeug einen Beifahrer hatte oder nicht, wie die Außenhaut des Fahrzeuges ist. Daraus kann darauf geschlossen werden, ob das eigene Fahrzeug dichter zu der Beifahrertür des benachbarten Fahrzeugs oder einer Wand oder dergleichen geparkt werden kann und/oder die Tür dann entsprechend weit geöffnet werden kann. Der Nutzer vom benachbarten Fahrzeug könnte auch hinterlegen und dem „Parkhaus“ oder dem anderen Fahrzeug mitteilen, dass er (zwar ohne Beifahrer gekommen ist, aber) mit einem Beifahrer zurückkommt. Wird ein Fahrzeug zeitlich lange abgestellt und dies dem intelligenten Parkhaus oder Parkraum mitgeteilt und das nebenan parkende Fahrzeug zeitlich kürzer, so könnte es sogar dicht an die Fahrzeugtür geparkt werden, was wiederum viel Parkraum sparen würde. Bei Onlinekartenkauf z.B. in Flugplatzparkhäusern weiß man die Parkdauer jetzt schon genau.
Der Einparkvorgang und damit der Abstand zum nächsten Fahrzeug könnte insbesondere auch an den notwendigen Türöffnungswinkel angepasst werden, damit der Fahrer oder die Fahrgäste einwandfrei ein- und aussteigen können. Das Fahrzeug weiß aufgrund der „Daten“ den Öffnungswinkel bzw. die Körperabmessungen der Passagiere. Auch diese notwendigen Abstände kann das intelligente Parkhaus und/oder der Parknachbar erfassen/erkennen und intelligent verteilen (nutzen).
2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Türkomponente 100, die zum Beispiel in einer Türeinrichtung 154 eingebaut wird. Eine Anschlusseinheit ist mit der Türeinrichtung 154 verbunden und die andere Anschlusseinheit ist mit der Karosserie und zum Beispiel der A-Säule des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Türkomponente 100 umfasst eine Kupplungseinrichtung 101 und einer Antriebseinrichtung 70. Die Antriebseinrichtung 70 umfasst einen hier elektrischen Antriebsmotor 75 und eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung 74. Die Getriebeeinrichtung ist in einem Getriebegehäuse 71 aufgenommen und vor Umwelteinflüssen geschützt. Die Kupplungseinrichtung 101 ist in einem Kupplungsgehäuse 107 aufgenommen. Die 1. Anschlusseinheit 151 und die 2. Anschlusseinheit 152 dienen zum Anschluss an das Kraftfahrzeug. Die 2. Anschlusseinheit 152 ist an dem Koppelprofil (Koppelstange) 153 ausgebildet.
3 zeigt ein vergrößertes Detail der Türkomponente 100 aus 2, wobei das Kupplungsgehäuse 107 und das Getriebegehäuse 71 entfernt wurden, um einen Blick in das Innere zu ermöglichen.
Wie im linken Teil von 3 schematisch dargestellt, ist der elektrische Antriebsmotor 75 mit einer Motorwelle 72 ausgerüstet, die eine Antriebsschnecke 76a umfasst, welche ein Zahnrad 77 der Getriebeeinrichtung 74 antreibt. Das Zahnrad 77 ist, wie schematisch dargestellt, mit der Antriebswelle 105 der Kupplungseinrichtung 101 drehfest gekoppelt. Die Antriebsschnecke 76a bildet mit dem Zahnrad 77 zusammen die Getriebeeinrichtung 74, die als selbsthemmende Getriebeeinrichtung 74 ausgebildet ist. Das bedeutet, dass bei Drehung des Antriebsmotors 75 sich das Zahnrad 77 und somit die Antriebswelle 105 der Kupplungseinrichtung dreht. Umgekehrt ist eine Drehung des elektrischen Antriebsmotors 75 und der Motorwelle 72 nicht dadurch möglich, dass ein Drehmoment von außen auf die Antriebswelle 105 aufgebracht wird. Durch die Selbsthemmung der Getriebeeinrichtung kann eine Bewegung der Türeinrichtung 154 durch manuelles Aufbringen von Kraft nur dann durchgeführt werden, wenn die Kupplungseinrichtung 101 ausgekuppelt ist. Das bedeutet, dass im gekoppelten Zustand die Türeinrichtung 154 festgestellt ist. Eine Feststellung der Türeinrichtung ist damit grundsätzlich in jeder beliebigen Position möglich. Eine Feststellung der Türeinrichtung kann somit in Abhängigkeit beispielsweise zu dem Abstand eines benachbarten Kraftfahrzeugs oder einer Wand oder anderer Störkörper erfolgen. Dadurch kann der Benutzer die Türeinrichtung als Ausstiegshilfe benutzen.
Andererseits kann der Benutzer im ausgekuppelten Zustand die Türeinrichtung 154 mit wenig Kraftaufwand vollständig öffnen oder vollständig schließen. Durch das Auskuppeln kann ein besonders niedriger Drehwiderstand zur Verfügung gestellt werden, der sogar noch niedriger ist als es bei konventionellen mechanischen Autotüren der Fall ist, bei denen meist in zwei oder drei Winkelpositionen eine Art Rasterung der Türposition erfolgt.
In der Darstellung gemäß 3 ist nur ein Teil der Kupplungseinrichtung 101 zu erkennen, wobei hier die Abtriebswelle 106 der Kupplungseinrichtung 101 mit einer als Gewindespindel ausgeführten Spindeleinheit 4 versehen ist. Im Inneren der Abtriebswelle 106 ist die hier nicht sichtbare Antriebswelle 105 angeordnet. Die Antriebswelle 105 ist über die Bremseinrichtung 1 mit der Abtriebswelle 106 koppelbar. Werden die Antriebswelle 105 und die Abtriebswelle 106 über die Bremseinrichtung 1 miteinander gekoppelt, erfolgt eine synchrone Bewegung des Zahnrades 77 und der Abtriebswelle 105.
4 zeigt eine Seitenansicht der Kupplungseinrichtung 101 aus 3, wobei die Gewindespindel 4 mit den mehreren Gewindegängen 4a sichtbar ist. Zwischen 2 Gewindegängen 4a befindet sich ein Leergang 4b, der hier zur Aufnahme eines elektrischen Anschlusskabels dient, um die im Inneren der Gewindespindel 4 angeordneten elektrischen Spulen 9 mit Strom zu versorgen.
Mit der Gewindespindel 4 kämmt eine als Spindelmutter 5 ausgebildete Spindeleinheit. Durch eine Drehung der Gewindespindel 4 wird die Spindelmutter 5 in axialer Richtung verfahren. Die Drehbewegung wird in eine Linearbewegung umgewandelt, die über das Koppelprofil 153 an die zweite Anschlusseinheit 152 übertragen wird. In allen Ausgestaltungen können die sich zueinander bewegenden Teile aus einem speziellen Material oder aus mehreren speziellen Materialien und mit speziellen Lauf- oder Härteschichten versehen sein, um so die Reibung, das Laufgeräusch, das Spiel und den Verschleiß zu verbessern.
5 zeigt einen Großteil der Gewindespindel 4, wobei hier in dem Leergang 4b das Anschlusskabel 29 erkennbar ist, welches an den entsprechenden Axialpositionen mit den entsprechenden elektrischen Spulen 9 verbunden ist. Am hier linken Ende der Gewindespindel 4 ist eine Wickelfeder 29a für das Kabel 29 vorgesehen. Ein Winkelsensor 22 detektiert eine Winkelposition der Gewindespindel 4.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Wickelfeder 29a an dem Ende der Gewindespindel 4. Zentral ist die Antriebswelle 105 zu erkennen.
Statt der Wickelfeder kann auch eine drahtlose Energieübertragung ausgeführt werden, wie z.B. eine induktive Übertragung. Alternativ wäre es denkbar und möglich, anstatt der Wickelfeder Schleifkontakte zur Energieübertragung zu verwenden.
7 zeigt einen Schnitt durch die Kupplungseinrichtung 101, die hier über eine magnetorheologische Bremseinrichtung 1 verfügt. Die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 weist hier mehrere Magnetkreise bzw. Bremseinheiten 108 auf, die vorzugsweise gemeinsam angesteuert werden. Gegebenenfalls ist auch eine separate Steuerung der einzelnen Bremseinheiten möglich.
Zentral ist in 7 die Antriebswelle 105 zu erkennen, auf der das Zahnrad 77 drehfest angeordnet ist. Die Antriebswelle 105 ist über Lager 7 und/oder Gleitlager 7a drehbar um eine Achse 3 drehbar. Das Zahnrad 77 wird über die hier nicht zu erkennende Antriebsschnecke 76a der selbsthemmenden Getriebeeinrichtung 74 mittels des Antriebsmotors 75 angetrieben. Eine Drehung des Antriebsmotors 75 wird dadurch unmittelbar auf die Antriebswelle 105 der Kupplungseinrichtung 101 übertragen.
Die Antriebswelle 105 bildet insbesondere selbst den Kern 8 der magnetischen Kreise und/oder es sind radial außen auf der Antriebswelle 105 drehfest damit verbundene Kerne oder Kernsegmente 8 angeordnet.
Die Antriebswelle 105 ist radial von der Abtriebswelle 106 umgeben. Die Abtriebswelle 106 verfügt über eine zylindrische Hülse 17 aus einem magnetisch leitfähigen Material, auf die radial außen die Gewindespindel 4 aufgebracht ist. Die Gewindespindel 4 ist drehfest mit der Hülse 17 verbunden. Die Gewindespindel 4 kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial bestehen, welches beispielsweise selbstschmierend ausgebildet ist. Die Gewindespindel 4 steht in kämmendem Eingriff mit der Spindelmutter 5, die wiederum mit dem Koppelprofil 153 verbunden ist. An der Spindelmutter 5 kann beispielsweise ein Winkelsensor oder ein Wegsensor 21 aufgenommen sein, um eine Position der Spindelmutter zu erfassen. Ein weiterer Winkelsensor 23 kann eine Winkelposition des Zahnrades 77 und damit der Antriebswelle 105 erfassen. Die Sensoren 21, 22 und/oder 23 bilden insgesamt die Sensoreinrichtung 104 oder gehören dazu, die zur Steuerung der Kupplungseinrichtung und der Türkomponente 100 insgesamt verwendet wird. Weitere Sensordaten können von externen Sensoren zugezogen oder gegebenenfalls auch ausschließlich verwendet werden, um die Türkomponente 101 zu steuern. Beispielsweise können Sensordaten zu Winkelstellung der Tür direkt oder indirekt über Abstandsmessungen der Tür von anderen Komponenten eingesetzt werden, um die Türkomponente 100 und die Kupplungseinrichtung 101 zu steuern.
Die Kupplungseinrichtung 101 dient hier zur Kupplung der Antriebswelle 105 der Kupplungseinrichtung mit der Abtriebswelle 106 der Kupplungseinrichtung 101. Zur Kupplung wird die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 eingesetzt, mit der eine (in gewissen Grenzen) drehfeste Verbindung der Antriebswelle 105 mit der Abtriebswelle 106 ermöglicht wird. Zur Erzeugung einer drehfesten Verbindung der Antriebswelle 105 mit der Abtriebswelle 106 werden die elektrischen Spulen 9 bestromt. Das Magnetfeld tritt hier jeweils durch die radialen Bremsspalte 12 im Bereich der Magnetfeldkonzentratoren 2 hindurch. Das magnetorheologische Medium in dem Bremsspalt wird durch das Magnetfeld 10 der elektrischen Spulen 9 entsprechend beeinflusst und führt zu einem Einkuppeln bzw. Auskuppeln der Kupplungseinrichtung 101.
Der Hohlraum 16, der mit dem magnetorheologischen Medium 6 gefüllt ist, wird über Dichtungen 13 nach außen abgedichtet. Die Lagerung der Antriebswelle 105 erfolgt über Lager 7.
Die Türkomponente 100 umfasst im Grundsatz drei Komponenten, wobei die Antriebswelle 105 an der ersten Komponente 32 drehbar aufgenommen ist. Mit der ersten Komponente 32 ist die erste Anschlusseinheit 151 verbunden. Eine zweite Komponente wird durch die Abtriebswelle 106 mit der Gewindespindel 4 gebildet, die in Eingriff mit der Spindelmutter 5 steht, die Teil der dritten Komponente 34 ist. An der dritten Komponente 34 ist das Koppelprofil 153 vorgesehen, welche am Ende mit der zweiten Anschlusseinheit 152 ausgerüstet ist.
Eine Drehbewegung der Antriebswelle 105 und der Abtriebswelle 106 sorgt für eine axiale Verstellung der Spindelmutter 5, wodurch - je nach Drehrichtung - die Türeinrichtung 154 geschlossen oder geöffnet wird.
In dem gezeigten Schnitt nach 7 sieht man, dass insgesamt sechs Bremseinheiten 108 (als Keillager) axial hintereinander angeordnet sind. Die Spannmutter 32a dient zur Fixierung und insbesondere zum Verspannen der Magnetfeldkonzentratoren und der Kernsegmente. Dadurch wird ein spielfreier und definierter Aufbau der Türkomponente 100 zur Verfügung gestellt.
Der elektrische Anschluss der magnetorheologischen Bremseinheiten 108 erfolgt über ein Flachbandkabel das der Gewindespindel entlang gewickelt wird. Es wird in einen Leergang bzw. eine Nut in der Gewindespindel gelegt. In der Abbildung ist das Kabel in der Gewindespindel gut erkennbar. An den Stellen, wo das Kabel auf gleicher Höhe ist wie eine elektrische Spule 9, ist eine Durchführung in der Gewindespindel gebohrt, durch die die Verbindung zur elektrische Spule 9 geführt wird. Da sich die Gewindespindel drehen kann, muss der Anschluss des Kabels an der linken Seite sich mitbewegen können. Dazu wird das Kabel aufgerollt, mit der Wickelfeder 29a. Da die Gewindespindel mit der Spindelmutter darauf nur eine gewisse Anzahl an Umdrehungen machen kann, kann diese Wicklung genau auf diese Anzahl ausgelegt werden.
8a zeigt einen Querschnitt durch die Kupplungseinrichtung 101, wobei zentral in der Mitte die Antriebswelle 105 zu sehen ist. Die Antriebswelle 105 wird hier im dargestellten Schnitt von dem Magnetfeldkonzentrator 2 umgeben, der hier als Sternkontur 2a ausgebildet ist. Die Sternkontur bildet insgesamt eine sternförmige Außenkontur, wobei die nach außen ragenden Spitzen oder Zähne eine Querschnittsverengung in dem dünnen radialen Bremsspalt 12 bewirken. An den Stellen der Querschnittsverengungen bildet sich der in der DE 10 2019 135 760 A1 beschriebene Keileffekt aus, wodurch in Abhängigkeit von der Stärke des Magnetfeldes ein erhebliches Bremsmoment aufgebracht werden kann. Dadurch kann eine starke Kupplung der Antriebswelle 105 mit der Abtriebswelle 106 erreicht werden. Dreht sich die Antriebswelle 105 im eingekuppelten Zustand, so dreht sich auch die Abtriebswelle 106 entsprechend, sodass auch die Gewindespindel 4 rotiert. Dementsprechend wird die Türeinrichtung 154 geöffnet oder geschlossen.
Im rechten Teil von 8a ist eine alternative Ausgestaltung zu sehen. Hier ist keine Sternkontur in dem Bremsspalt 12 angeordnet, sondern es sind mehrere Drehkörper 2b als Magnetfeldkonzentratoren 2 radial zwischen der Antriebswelle 105 und der Abtriebswelle 106 angeordnet. Auch hier kann eine starke Kopplung der Antriebswelle 105 mit der Abtriebswelle 106 erreicht werden.
In beiden Konstellationen kann die erzeugte Kupplungsstärke sehr feingliedrig eingestellt werden. Dadurch kann ein maximal übertragbares Drehmoment eingestellt werden, sodass in einem Überlastfall ein automatisches Durchrutschen der Kupplung erfolgt. Dadurch können Schäden an dem Kraftfahrzeug bzw. dessen Türeinrichtung 154 weitgehend vermieden oder jedenfalls reduziert werden. Aber es können auch Verletzungen von Benutzern verringert oder vermieden werden, da beim Öffnen oder Schließen einer Autotür das Drehmoment sprechend begrenzt werden kann.
8b zeigt ein vergrößertes Detail aus 7 zu sehen, wobei hier der Bereich mit drei elektrischen Spulen 9 und dazwischen angeordneten Magnetfeldkonzentratoren 2 zu erkennen ist. Die elektrischen Spulen 9 sind hier radial innen an der Abtriebswelle 106 befestigt. Radial außen auf der Antriebswelle 105 sind Kerne 8 bzw. Kernsegmente 8 drehfest mit der Antriebswelle 105 verbunden. Die elektrischen Spulen 9 sind an Spulenhaltern 11 aufgenommen und werden über das Anschlusskabel 29 mit elektrischem Strom versorgt. Beispielhaft sind zwei mögliche Verläufe von Magnetfeldern 10 eingezeichnet. Bei der links eingezeichneten Spule 9 verläuft das Magnetfeld 10 ausschließlich durch die Kernsegmente 8, die Magnetfeldkonzentratoren 2 und die Hülse 17 in der Abtriebswelle 106. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es, die Antriebswelle aus einem Material mit einer geringen relativen magnetischen Permeabilität herzustellen.
Je nach benötigter Flussdichte und benötigten Bremsmoment ist es aber auch möglich, dass das Magnetfeld 10 sowohl durch die äußeren Kernsegmente 8 als auch durch die Antriebswelle 105 geleitet wird. Es ist auch möglich, dass die Antriebswelle 105, die äußeren Kernsegmente 8 und die Magnetfeldkonzentratoren 2 aus einem Teil gefertigt werden, so dass nicht einzelne Kernsegmente die Bremseinheit bilden, sondern ein einziger langer Kern.
Das eigentliche Bremsmoment wird in dem Bereich des hier radial ausgebildeten Bremsspalt 12 in dem Bereich der Magnetfeldkonzentratoren 2 erzeugt. Hier in 8b sind die Magnetfeldkonzentratoren durch eine Sternkontur ausgebildet.
Der in 8b links abgebildete Magnetfeldkonzentrator 2 ist hier als ein Stapelpaket 18 aus mehreren Blechscheiben 19 geformt, die insgesamt den Magnetfeldkonzentrator 2 bzw. die Sternkontur 2a bilden. Durch die Fertigung als Stapelpaket können die einzelnen Blechscheiben 19 beispielsweise im Stanzverfahren hergestellt werden, was eine kostengünstige Fertigung ermöglicht.
Die Gewindespindel 4 weist hier ein Außengewinde 14 auf, welches mit einem Innengewinde 15 der Spindelmutter 5 kämmt.
9a bis 9c zeigen Ansichten eines anderen Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt 9a einen Schnitt durch die Kupplungseinrichtung 101, die wiederum über eine magnetorheologische Bremseinrichtung 1 verfügt.
Grundsätzlich ist die Funktionsweise gleich oder ähnlich wie in dem Ausführungsbeispiel nach 7, 8a und 8b. Gleiche oder funktional gleiche (oder auch funktional ähnliche) Teile werden deshalb mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es werden im Folgenden im Wesentlichen nur einige relevante Unterschiede zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel erläutert.
Auch hier weist die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 mehrere Magnetkreise bzw. Bremseinheiten 108 auf, die vorzugsweise gemeinsam angesteuert werden. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach 7 ist die Antriebswelle 105 hier inklusive einer Sternkontur 2a aus einem Stück gefertigt. Die Sternkontur 2a weist Magnetfeldkonzentratoren auf bzw. stellt diese zur Verfügung. Die Antriebswelle 105 bildet hier auch unmittelbar den Kern. Separate Kernsegmente sind in 9a nicht vorhanden, könnten aber auch (zusätzlich) vorgesehen sein. Die Antriebswelle 105 ist materialeinstückig und werkstoffeinstückig mit der Sternkontur ausgebildet. Auf eine Spannmutter 32a kann deshalb hier verzichtet werden.
Wie auch im vorherigen Ausführungsbeispiel nach 7 sind die Spindeleinheiten 4,5 insgesamt in einem Kupplungsgehäuse 107 aufgenommen.
Besonders deutlich sind in 9b Führungsflächen 107a in dem Kupplungsgehäuse 107 zu erkennen, die zusammen mit den Führungsstücken 34a eine definierte Führung gewährleisten. Die Führungsstücke 34a sind an der dritten Komponente 34 ausgebildet oder aufgenommen.
9b zeigt, dass eine verkantungsfreie und störungsfreie Übertragung der auftretenden Kräfte auch durch die beidseitig angeordneten Mitnehmerpaare 5a, 5b gewährleistet wird, die in dem zentralen Bereich Kräfte einleiten bzw. übertragen. Die Krafteinleitung 5c erfolgt hier auf Höhe der Spindelachse 3. Die Spindelachse 3 bildet eine zentrale Achse und für mehrere Teile auch eine Symmetrieachse.
In 9c ist eine vergrößerte seitliche Detailansicht der Gewindespindel 4 und der darauf angeordnete Spindelmutter 5 zu sehen, wobei die Krafteinleitung 5c und die Kraftübergabe über eine definierte Führung der Spindelmutter 5 in dem zentralen Bereich in Höhe der Spindelachse 3 erfolgt. Mitnehmer 5a, 5b und vorzugsweise Mitnehmerpaare 5a, 5b sind an beiden axialen Enden der Spindeleinheit 5 ausgebildet. Die Mitnehmerpaare 5a, 5b sorgen für eine zuverlässige und störungsfreie Übertragung der auftretenden Belastungen.
10 zeigt ein schematisches Diagramm der einzelnen Schritte 80-99, die beispielsweise bei der Steuerung durchgeführt werden. Zu Beginn ist im Schritt 80 die Bremseinrichtung aktiv und die Türeinrichtung 154 steht beispielsweise auf einer Position X. Im Schritt 81 soll die Türeinrichtung 154 zu einem bestimmten Winkel bewegt werden. Es folgt im Schritt 82 eine Positionsregelung des Antriebsmotors. Als Eingangsgröße dienen der Sollwinkel 83 der Türeinrichtung und der Istwinkel 84 der Türeinrichtung. Der Winkelregler 89 ermittelt eine Solldrehzahl 90. Es wird überprüft, ob die Solldrehzahl 90 einer Drehzahlbegrenzung 91 unterzogen werden muss. Das Ergebnis wird in die Drehzahlregelung 92 eingebracht. Weiterhin wird in die Drehzahlregelung 92 die Istdrehzahl 85 eingegeben. Daraus wird ein solcher Strom berechnet, der als Eingang zur Strombegrenzung 93 dient. Das Ausgangssignal der Strombegrenzung 93 wird in die Stromregelung 94 eingebracht, ebenso wie der Iststrom 86. Das Ausgangssignal wird in die Spannungsbegrenzung (und gegebenenfalls Anfahrsteuerung „Sanftes Anfahren“) gegeben. Als Ausgangssignal 98 wird die Stellspannung des Motors ausgegeben. Der Istwinkel 87 des Motors 87 wird in eine übergeordnete Start/Stopp-Funktion 96 eingegeben und bei der Positionsregelung des Motors berücksichtigt. Außerdem wird eine Lageinformation 88 sowohl in die übergeordnete Start-/Stopp-Funktion 96 als auch in die adapative Haltemoment-Berechnungs-Einheit 97 eingegeben. Als Ausgabe folgt ein Stellstrom 99 der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1.
11 zeigt zwei weitere Varianten einer Türkomponente 100, wobei im unteren Teil von 11 eine Kupplungseinrichtung 101 mit zwei Kupplungsscheiben 101a und 101b zu sehen ist, die ebenfalls über eine magnetorheologische Bremseinrichtung 1 miteinander gekoppelt werden können. Dazu ist zwischen den beiden Bremsscheiben 101a und 101b ein (dünner) Bremsspalt 12 ausgebildet, in dem gegebenenfalls Magnetfeldkonzentratoren 2 vorgesehen sein können. Durch Aktivierung eines Magnetfeldes 10 und durch Modellierung von dessen Stärke kann die Kopplungsintensität und damit die Kupplungsstärke der Kupplungseinrichtung 101 eingestellt werden. Alternativ dazu können die Kupplungsscheiben 101a und 101b auch konventionell als Scheiben mit Reibbelägen ausgeführt sein, die mechanisch miteinander gekoppelt werden. Dazu kann ein Aktor eingesetzt werden. Beispielsweise kann hier auch über eine elektrische Spule eine Magnetfeder betätigt werden, die die beiden Bremsscheiben 101a und 101b gegen die Vorbelastung einer mechanischen Feder aneinander drückt. Auch mit einer solchen mechanischen Kupplungsscheibe können die gewünschten Eigenschaften eingestellt werden. Auch in dieser Kupplungseinrichtung 101 kann die Antriebswelle 105 wunschgemäß mit der Abtriebswelle 106 kuppeln.
Bedarfsweise ist auch eine Auskopplung der Abtriebswelle 106 von der Antriebswelle 105 möglich. Auch hier wird die Antriebswelle 105 über einen elektrischen Antriebsmotor 75 angetrieben, der über ein Schneckengetriebe 76 mit einer Antriebsschnecke 76a ein Zahnrad 77 antreibt, welches drehfest mit der Antriebswelle 105 verbunden ist.
Die Erfindung stellt insgesamt eine vorteilhafte Türkomponente und ein Verfahren zur Verfügung, womit eine Beeinflussung einer Türbewegung insbesondere eines Kraftfahrzeuges möglich ist. Vorzugsweise werden ein Elektromotor zur aktiven Öffnung der Tür und eine magnetorheologische Kupplungseinrichtung zur Dämpfung/Blockierung der Türeinrichtung und insbesondere eines Türflügels mit einem geringen Stromverbrauch kombiniert.
12 zeigt in schematischer Darstellung zwei erzeugte Bremsmomentverläufe, wobei das erzeugte Bremsmoment in Newtonmetern (Nm) über der elektrisch eingebrachten Leistung in Watt (W) aufgetragen ist. Links ist der Verlauf für einen BLDC-Motor („brushless direct current-Motor“) und rechts der Verlauf für eine magnetorheologische Bremseinrichtung abgebildet. Es ist erkennbar, dass für das gleiche Bremsmoment der elektrische Motor erheblich mehr Strom benötigt als die magnetorheologische Bremseinrichtung. Für ein Bremsmoment von 14 Nm benötigt der elektrische Motor mehr als 130 Watt Leistung, während die magnetorheologische Bremseinrichtung (deutlich) weniger als 0,3 Watt benötigt. Das Verhältnis der Leistungsaufnahmen ist größer als 100:1 und liegt hier bei etwa 500:1.
Magnetorheologische Kupplungseinrichtungen und Bremsen haben u.a. den Vorteil, dass sie zum Kuppeln bzw. zur Dämpfung von Bewegungen nur wenig Strom benötigen, leise sind, wenig Wärme erzeugen und sehr schnell reagieren (~ms) etc. Der geringe Strombedarf ist besonders vorteilhaft bei Elektrofahrzeugen, bei denen sich der Stromverbrauch aller Komponenten automatisch stark in der Reichweite der Fahrzeuge niederschlägt. Aber auch bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ist der Stromverbrauch ein Thema, wenn der Motor des Fahrzeugs abgestellt ist und die Batterie geleert werden würde, falls der Türdämpfer über längere Zeit zu viel Strom verbraucht.
Magnetorheologische Aktoren alleine können jedoch eine Tür bzw. Autotür nicht aktiv bewegen. MRF-Einrichtungen können grundsätzlich nur die Bewegung von außen (durch den Benutzer) dämpfen/abbremsen. Ein Elektromotor schafft dafür Abhilfe und kann eine aktive Bewegung erzeugen. Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist, dass der Elektromotor dabei einfach mittels der magnetorheologischen Kupplungseinrichtung abgekuppelt und damit abgekoppelt werden kann, ohne dass dadurch die Funktion beeinträchtigt wird.
Das ist sehr vorteilhaft, da auch im Schadensfalle ein sicheres Funktionieren gewährleistet werden kann. Das System ist „Fail-Save“: Im Fall eines Stromausfalls ist die Türe regelmäßig trotzdem (leicht) bewegbar, z.B. nach einem Unfall.
Im Stand der Technik ist eine magnetorheologische Bremseinrichtung bekannt geworden, bei der ein Keillager in einer Hohlspindel verwendet wird. Zum Antrieb dient ein Motor. Es wurden von der Anmelderin schon MRF-Dämpfer mit Elektromotoren kombiniert. Dabei wurde der Motor z. B. auf derselben Achse mit den Dämpfern (mit der Spindel) verbunden oder oder parallel zu der Spindel. Bei dem System nach der DE 10 2018 103 112 A1 kann der Antriebsmotor durch einen Aktor mit der Spindel gekoppelt oder davon entkoppelt werden. Der Antriebsmotor dreht sich immer mit der Spindel bzw. den MRF-Aktoren mit. Ein gewisser Nachteil des bekannten Systems ist das Geräusch des Elektromotors und besonders des Untersetzungsgetriebes, was insbesondere in leisen Umgebungen hörbar und damit störend sein kann.
Mit der Erfindung wird nun eine einfache Türkomponente zur Verfügung gestellt, bei der zudem das auftretende Geräusch (massiv) reduziert ist. Ein Antrieb über ein Schneckengetriebe bietet eine besonders leise Möglichkeit des Antriebs. Grundsätzlich ist bei einem Schneckengetriebe die Selbsthemmung nachteilig. Ein direkt mit der Tür wirkverbundener Schneckentrieb würde somit im „Fail Safe Fall“ (kein Strom) das Öffnen der Tür blockieren, was extrem ungünstig oder sogar nicht zulässig ist. Schneckengetriebe haben eine geringe Geräuschentwicklung im Vergleich zu anderen Getrieben, da keine Flanken aufeinander treffen sondern ein ständiger Eingriff stattfindet.
Die Erfindung hat diesen grundsätzlichen Nachteil der Selbsthemmung zu einem Vorteil umgewandelt, indem die Selbsthemmung als stehende Welle genutzt wird und diese bei Bestromung mit der Abtriebswelle gekuppelt wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Umkehrung des Wirkprinzips, d.h. in ausgeschaltetem Zustand (passiv) wird der Antriebsmotor und die Getriebeeinrichtung nicht durch die Türbewegung in Drehung versetzt (das war bei früheren Konstruktionen und auch Drittkonstruktionen so), sondern steht still. Dies reduziert die notwendige Betätigungskraft an der Türeinrichtung (am Türgriff) sehr, da das Grundmoment eines ausgeschalteten aber sich mitdrehenden Antriebsmotors (insbesondere Elektromotors plus Getriebes) hoch ist. Zudem kann dies wieder laute Geräusche (Getriebegeräusch) verursachen. Hier wird nur die Spindel gedreht, welche niedere Grundmomente/Kräfte hat und komplett leise ist. Dies ist ein großer Vorteil und ein wichtiges Verkaufsargument (Psychoakustik).
Ein Spindeltrieb mit Schneckengetriebe hat den Vorteil, dass es selbsthemmend in eine Richtung ist. Das heißt, dass der Antriebsmotor zwar die Spindel antreiben kann, aber nicht umgekehrt.
Die Türkomponente 100 mit einem Türdämpfer und einem aktiven Öffner und Schließer umfasst zwei Anschlusseinheiten 151, 152. Die eine Anschlusseinheit wird an der Fahrzeugkarosserie befestigt, die andere Anschlusseinheit an der Autotür. Die zweite Anschlusseinheit 152 ist mit einer Spindelmutter 5 verbunden, die erste mit einer drehbaren Gewindespindel 4. Die Gewindespindel 4 und die Spindelmutter stehen im Eingriff, so dass die Rotation der Gewindespindel 4 in eine lineare Bewegung der Spindelmutter 5 und somit der Anschlusseinheiten zueinander bewirkt wird. Die Gewindespindel 4 ist als hohle Abtriebswelle 106 ausgeführt. In der Abtriebswelle 106 befindet sich wenigstens eine magnetorheologische Bremseinrichtung 1, die die Rotationsbewegung der Abtriebswelle 106 und somit der Spindel beeinflussen kann. Die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 umfasst mehrere hintereinanderliegende magnetorheologische Bremsen, die als Scheibe, Stern, Walzen, Keillager oder eine Mischung daraus aufgebaut sein können. Die Kupplungseinrichtung 101 wiederum umfasst zwei gegeneinander drehbare Komponenten, einer inneren Komponente 32 und einer äußeren Komponente 33. Die Besonderheit der MRF Bremse ist, dass die elektrischen Spulen 9 der einzelnen Keillager sich gegen die Kerne 8 drehen. Der Kern 8 ist drehbar gegenüber der äußeren Abtriebswelle 106 mit der Spindel.
Der Antriebsmotor 75 treibt eine Antriebsschnecke 76a (Schneckenwelle) an (eine Welle mit schraubenförmigen Windungen) an, die in Eingriff mit einem Zahnrad 77, dem Schneckenrad steht. Das Schneckenrad 77 wiederum ist drehfest mit dem Kern/den Kernen 8 der magnetorheologischen Bremseinheiten verbunden. Wenn der Antriebsmotor 75 die Schneckenwelle 76a antreibt, setzt diese das Schneckenrad 77 in Bewegung und der innere Teil der magnetorheologischen Bremseinheiten 108 (Keillager) wird in Rotation versetzt. Solange die elektrischen Spulen 9 der Bremseinheiten 108 nicht bestromt werden, dreht sich die Antriebswelle 105 (der innere Teil), ohne die Abtriebswelle 106 (der äußere Teil) zu beeinflussen. Die Gewindespindel 4 dreht sich nicht. Die magnetorheologischen Bremseinheiten 108 bilden bieten also die Kupplungsfunktion, welche die Gewindespindel 4 an den Antriebsmotor 75 koppeln kann. Erst wenn die elektrischen Spulen 9 bestromt werden, kann die Kupplungseinrichtung 101 Drehmoment von dem Antriebsmotor 75 auf die Gewindespindel 4 übertragen und die Gewindespindel 4 kann in Rotation versetzt werden. Es ergeben sich durch diese Konstruktion große Vorteile, besonders durch die bereits erwähnte Selbsthemmung des Schneckengetriebes. Mit der Konstruktion kann nicht nur aktiv die Türeinrichtung verfahren werden, sondern die Türeinrichtung kann auch in beliebigen Positionen gehalten werden. Zum Halten einer Position (dann ist die Drehzahl Null oder nahezu Null) sind Elektromotoren an sich nicht gut geeignet bzw. ineffizient, da sie dazu ständig sehr viel Strom und somit Energie brauchen. Magnetorheologische Bremseinheiten 108 brauchen im Vergleich dazu wenig Strom, um eine Position zu halten. Ein magnetorheologischer Dämpfer wiederum kann keine aktive Bewegung hervorrufen, wie ein Elektromotor. Es ist daher vorteilhaft, magnetorheologischer Bremsen und Elektromotoren zu kombinieren.
Die Ansteuerung der elektrischen Spule (Magnetspule) erfolgt vorzugsweise meist oder überwiegend während der Betriebszeit mit einer Spannung von z.B. 9,5 V. Haptisch ist es (oft) von erheblichem Vorteil, wenn das Bremsmoment der magnetorheologischen Bremseinrichtung so schnell wie möglich den maximalen Wert (oder den eingestellten Wert) erreicht. Das ist manchmal nur mit einer größeren Spannung möglich, als im Dauerbetrieb nötig wäre. Ein maximales Bremsmoment wird generell durch ein maximales Magnetfeld im Bremsspalt erreicht. Da das Magnetfeld durch den Strom in der elektrischen Spule (Magnetspule) erzeugt wird, muss deshalb auch der Strom so schnell wie möglich auf den entsprechenden (z. B. maximalen) Wert eingestellt werden. Grundsätzlich kann man die Spannung immer auf einen hohen Wert einstellen, im konkreten Fall statt auf z. B. 9,5V auf z. B. 24V. Dazu müssten jedoch alle Bauteile (elektrische Spule bzw. Magnetspule, der Spulendraht etc.) entsprechend anders ausgelegt werden (und z.B. ein Draht mit größerem Durchmesser verwendet werden).
Deshalb wird in bevorzugten Ausgestaltungen und Weiterbildungen nur am Beginn einer haptischen Rückmeldung eine höhere Spannung eingestellt (als im Dauerbetrieb nötig wäre). Insbesondere am Beginn oder nahezu direkt nach einer haptischen Rückmeldung wird vorzugsweise für einen Zeitraum von zwischen 0,5 ms und 50ms, vorzugsweise in einem Zeitraum zwischen 1 ms und 20 ms und besonders bevorzugt zwischen 5 ms und 15 ms, eine höhere Spannung eingestellt (z. B. um den Faktor 1,5 oder 2 oder 3 höher als im Dauerbetrieb nötig wäre). Die höhere Spannung wird beibehalten, bis der Strom (bzw. das Magnetfeld) den gewünschten Maximalwert (nahezu, z.B. zu 90% oder 95%) erreicht und/oder der Zeitraum erreicht oder überschritten wird, den die höhere Spannung wirken kann. Danach wird die Spannung auf die geringere Spannung von z. B. 9,5V zurück geregelt. Das System reagiert schneller und das gewünschte Bremsmoment wird schneller eingestellt.
Besonders bei modernen Elektroautos sind mehrere Spannungen im Fahrzeug vorhanden und hohe Ströme möglich, sodass diese nicht extra erzeugt bzw. transformiert werden müssen. Bei diesen Elektrofahrzeugen sind auch viel höhere Spannungen vorhanden (z.B. bis 800 Volt) und solche Stromstärken möglich, dass die zuvor beschriebenen Eigenschaften vorteilhaft genutzt werden können.
13 zeigt die sich ergebenden Bremsmomentverläufe einer magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 für zwei unterschiedliche Stromstärkenverläufe über der Zeit. Dabei stellt die gestrichelte Kurve in der oberen Hälfte der Abbildung den konventionellen Verlauf dar, bei dem die Stromstärke direkt auf die angestrebte Stromstärke erhöht wird.
Hier wird zum Zeitpunkt 0,1 Sekunden die Stromstärke von 0 Ampere auf 2 Ampere erhöht. Der resultierende Verlauf des Bremsmomentes bzw. der Kopplungsintensität ist in der unteren Hälfte von 13 gestrichelt dargestellt. Das übertragbare Bremsmoment erhöht sich bei der gestrichelten Kurve von dem Startzeitpunkt bei 0,1 Sekunden innerhalb von etwa 25 Millisekunden (Zeitpunkt 0,125 Sekunden) auf einen abgelesenen Wert von etwa 1,25 Nm und erreicht nach etwa 75 Millisekunden (Zeitpunkt 0,175 Sekunden) asymptotisch nahezu den eingestellten Grenzwert von etwa 1,5 Nm.
Wird hingegen zu Beginn des Kupplungs- bzw. dem Start des Bremsvorgangs die Stromstärke dreifach auf z. B. hier 6 Ampere erhöht, wie es die durchgezogenen Linien zeigen, erhöht sich das Bremsmoment erheblich stärker und erreicht schon nach etwa 10 Millisekunden den Endwert von 1,5 Newtonmetern (Nm). Dabei wird der „Stromboost“ mit erhöhter Stromstärke hier nur für etwa 10 ms aktiviert. Danach wird, wie die obere durchgezogene Kurve zeigt, die Stromstärke auf 2 Ampere reduziert. Über die kurzzeitige Erhöhung der Stromstärke („Stromboost“) kann eine deutliche schnellere Einstellung des Kupplungs- oder Bremsmomentes erfolgen. Das ist in mehrerlei Hinsicht sehr vorteilhaft, da ein schnelles Stehenbleiben vor Hindernissen und ein Einklemmschutz und dergleichen mehr möglich ist.
Ganz niedere Drehmomente werden benötigt, damit die Tür z.B. „weich“ (von Hand) geführt und sich harmonisch bewegt, primär in der horizontalen Fahrzeuglage. Solange das Umfeld nicht präzise erkannt wird bzw. die Nahfelderkennung zu teuer ist, werden die Türen vom Nutzer „geführt“ werden und die anmeldungsgemäße Antriebseinrichtung und eine steuerbare Kupplungseinrichtung können diesen Vorgang innerhalb des technischen Möglichen unterstützen. Ein feinfühliges, harmonisches und präzises Öffnen ist nur mit einer sehr leichtgängigen Einheit möglich. Der Drehmomentbereich zwischen Minimalmoment und Maximalmoment ist vorteilhaft stufenlos und mit hoher Regelgüte einstellbar, bevorzugt auch noch mit kurzen Reaktionszeiten (< 100 ms). Somit muss die magnetorheologische Bremseinrichtung im Idealfall eine hohe Spreizung (Verhältnis von Minimalmoment zu Maximalmoment) aufweisen. Dies ist technologisch sehr schwer zu erreichen, weil hohe Bremsmomente entsprechende Reibdurchmesser und Baugrößen benötigen, was wiederum das Grundmoment unvorteilhaft erhöht. Mit klassischen magnetorheologischen Reibkupplungen ist dies nicht einfach zu erreichen, da zum Erzielen des Maximalmomentes benötige Reibflächen unbestromt oft zu hohe Grundreibungen verursachen, z.B. 1 Nm bei 20 Nm Maximalmoment.
Besonders vorteilhaft kann dies hier dahingehend gelöst werden, indem z.B. ein Hybridsystem eingesetzt wird. Einerseits erzeugt eine Scherbremseinheit an einer magnetorheologischen Bremseinheit 108 mit spezieller Ausformung niedere und gut regelbare Drehmomente. Eine andere magnetorheologische Bremseinheit 108 umfasst eine Sternkontur 2b in dem Bremsspalt 12 und reduziert die Reibfläche zwischen den sich zueinander drehenden Teilen, was das Grundmoment (Off-State) reduziert, bei gleichzeitiger Erhöhung des Maximalmomentes aufgrund der speziellen Kontur (Haufenbildung bzw. Anziehen/Sammeln der magnetorheologischen Partikel bzw. des Carbonyleisens aufgrund vom Magnetfeld bzw. den Feldgradienten).
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine magnetorheologische Bremseinheit 108 mit Drehkörpern 2b in dem Bremsspalt 12 umfasst sein. Drehkörper 2b wie Walzen können nach dem Keilprinzip ein sehr hohes Brems-Drehmoment bei gleichzeitig niederem Grundmoment aufgrund des diesem Wirkprinzip zugrundeliegenden Keileffekts erzeugen. Die Regelbarkeit der Walzeneinheit ist - u.a. aufgrund des großen Drehmomentarbeitsbereichs - nicht so gut wie die der Sterneinheit, was aber kein Nachteil darstellt, da der Bereich von z.B. ca. 1500 N Türkraft an dem Koppelprofil bzw. ca. 150 N an der Türaußenkante (Türende bzw. im Bereich des Türgriffs bzw. im Bereich der Seitenscheibenendes) bzw. ca. 130 Nm am Türscharnier. Das wird als „Ausstiegshilfe“ benötigt. Der Bereich der Ausstiegshilfe muss nicht so gut regelbar sein, da dieser Bereich ohne Drehbewegung (erfolgen soll) und damit praktisch eine statische Belastung erfolgt.
Damit dies platzsparend verbaut werden kann, können sich zwei Systeme die mittlere Magnetfeldübertragungseinheit teilen. Es ist jedoch für die Regelung vorteilhaft, wenn zwei elektrische Spulen 9 für zwei magnetorheologische Bremseinheiten 108 verwendet werden. So kann die Regelung im niederen Drehmomentbereich die Dämpfung des Scheranteils besser kontrollieren und der Fluss des Magnetfelds kann über die Scherdämpfereinheit (Sternkontur oder eine runde Scheibe) präzise geregelt werden kann.
Die Brems- bzw. Kupplungsmomente können durch den Einsatz von magnetorheologischem Pulver statt einem magnetorheologischen Fluid (MRF) und durch mehrere Spulen nochmals verbessert werden.
Ein weiterer (und wichtiger) Vorteil eines Systems mit zwei oder mehr gleichen magnetorheologischen Bremseineinheiten 108 oder mit unterschiedlichen magnetorheologischen Bremseineinheiten 108 (Hybridsystem) ist die Redundanz, da zwei unabhängige Spulen und Einheiten vorhanden sind. Da Türen auch sicherheitsrelevant sein können, ist es vorteilhaft, wenn beim Ausfall von einem Bremssystem ein anderes bzw. das andere Bremssystem noch eine Bremswirkung hat und so die Türbewegbarkeit beeinflusst.
Solange der Antriebsmotor 75 nicht bestromt wird, können die MRF-Bremsen die Gewindespindel 4 trotzdem blockieren, da der Schneckentrieb selbsthemmend ist. Das heißt, die magnetorheologischen Bremseineinheiten 108 werden bestromt, so dass sie Drehmoment übertragen können, um in diesem Fall die Spindel bremsen bzw. festhalten. Die inneren Komponenten der Bremsen sind mit dem Schneckenrad drehfest verbunden. Da das Schneckenrad zwar von der Schneckenwelle angetrieben wird, dieses selbst jedoch nicht in Drehung versetzen kann, ist die Drehung dadurch gehemmt. Auch ohne den Elektromotor bestromen zu müssen, können die MRF-Bremsen die Drehung der Spindel dämpfen. Dadurch hat man den gesamten passiven Umfang einer MRF-Bremse, so als ob kein Motor vorhanden wäre.
Gleichzeitig ergibt sich daraus zusätzliche Ausfallsicherheit. Wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird, z.B. durch einen Unfall, kann die Tür einfach manuell geöffnet werden, da die MRF-Bremsen kein Drehmoment aufnehmen und so der Motor von der Spindel entkoppelt ist. Gleiches gilt auch, wenn sich der Antriebsmotor oder das Schneckengetriebe verkeilen sollte und sich nicht mehr bewegen lässt (z.B. bei einem Defekt). Die Tür ist dann immer noch einfach zu öffnen und zu schließen.
Die passive Bewegung durch den Benutzer kann von der Bremseinrichtung beeinflusst werden, indem die elektrischen Spulen der Bremseinrichtung bestromt werden, ohne dass die Antriebseinrichtung aktiv ist. Öffnet der Benutzer die Türe manuell, kann die Steuereinrichtung die Bewegung stoppen, falls z.B. eine Kollision mit einem Gegenstand auf der anderen Seite der Tür droht. Dazu können verschiedene Sensoren an der Tür, im (elektrisch ausfahrbaren) Türgriff oder an einem anderen Ort am Fahrzeug angebracht sein. Z.B. kann ein Radar-, Ultraschall-, optischer oder LIDAR-Sensor im (ausfahrbaren) Türgriff verbaut sein, der das Umfeld im Schwenkbereich der Tür überwacht. Türgriffe, welche vorzugsweise (aus einer versenkten Position automatisch) elektrisch ausfahren, sobald man sich diesem nähert oder ein- oder aussteigen will, werden z.B. im Tesla Baujahr 2020 und im Porsche 993 verbaut. Der Sensor ist hierbei vorzugsweise so verbaut bzw. integriert, dass dieser bei einem eingefahrenen (versenkten) Türgriff (staub- und wasser-)geschützt ist. Fährt oder schwenkt der Türgriff beim Öffnungs- oder Schließvorgang der Tür aus, was bei modernen Fahrzeugen oft der Fall ist, kommt der Sensor aus dem geschützten Bereich heraus und kann das Umfeld erkennen und entsprechende Informationen an die Steuereinrichtung oder Fahrzeugelektronik senden. Beim Ausfahren kann der Sensor auch zusätzlich gereinigt werden (Abstreifer, Reinigungslippe etc.), damit z.B. ein optischer Sensor bzw. ein Bildsensor eine einwandfreie Sicht hat. Möglich ist auch, dass der Sensor oder die Optik des Sensors oder die Messeinheit nicht stationär verbaut ist, sondern (motorisch) beweglich ist (schwenkt, oszilliert...). So kann der Abtastbereich merklich erweitert werden. Oder eine Kamera filmt das Umfeld, und die Steuerung erkennt mittels Bilderkennung mögliche Hindernisse und Situationen. Zusätzlich kann ein Licht oder eine Infrarotkamera kombiniert mit einem Infrarotscheinwerfer das Umfeld im Dunkeln erkennen. Auch hier werden optische Sensoren vorteilhaft mit Reinigungssystemen kombiniert.
Gleichzeitig kann die Türe im unbestromten Zustand einfach und sehr leichtgängig von einer Person bewegt werden.
Intelligente Software (künstliche Intelligenz - KI; Maschinenlernen) lernt dabei während der Anwendung weiter, ob ein Gegenstand eine Bremsung notwendig macht. Z.B. kann die Software lernen, ob es sich bei einem Hindernis im Winter um weichen Schnee (der von der Tür touchiert und evtl. sogar zur Seite geschoben werden darf) oder eine harte weiße Mauer handelt.
Um die Türe verfahren zu können, muss ein Strom an der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 angelegt werden, der so gewählt ist, dass die Gewindespindel mit der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 und somit mit der Türe selbst über das durch den MR-Effekt resultierende Haltemoment der Kupplungseinrichtung 101 mechanisch gekoppelt ist.
Dadurch kann der Antriebsmotor über den Schneckentrieb durch die entstandene mechanische Kopplung die Türe antreiben. Nach der mechanischen Kopplung durch die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 wird der Motor im geregelten Betrieb die Türeinrichtung 154 auf eine gewünschte Sollposition verfahren können.
Das Verfahren der Türeinrichtung erfolgt vorzugsweise so, dass Sollwinkel, Drehzahl sowie der Strom des Motors (und dem damit einhergehenden erzeugten Moment des Motors) begrenzt werden können.
Das Anfahren des Sollwinkels der Türeinrichtung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahren möglichst gleichförmig und ruckfrei erfolgt.
Um dies zu erreichen, kann beim Verzögern der Türe die Gewindespindel unter Umständen auch zeitweise durch die MR-Einheit entkoppelt werden, um einen schlagartigen Stopp der Türeinrichtung zu verhindern.
Ebenso kann durch Ausschalten des Antriebsmotors bei mechanischer Kopplung aufgrund des Schneckentriebs und der dadurch bestehenden Selbsthemmung des Systems ein abruptes Stehenbleiben der Türeinrichtung vor einem Hindernis erzeugt werden.
Beim Verfahren der Türeinrichtung in Schräglage muss der Antriebsmotor die Türeinrichtung beim Verfahren nicht einbremsen, da das Gewicht der Türeinrichtung durch die Selbsthemmung der Schnecke von Ebendieser bei eingekoppelter Bremseinrichtung 1 gestützt wird. Dadurch wird die wechselnde Belastung am Antriebsmotor minimiert.
Bei zusätzlicher Messung von Motordrehwinkel kann bei fehlender Information einer möglichen Hinderniserkennung aus Kombination von gemessenem Türwinkel, Motorwinkel und aktuell eingestelltem Haltemoment der Gewindespindel bestimmt werden, ob die Positionsregelung abgebrochen werden soll.
Ein weiterer Vorteil ist die Modularität. So kann der Motor kann einfach weggelassen werden und ansonsten der gleiche Aufbau verwendet werden. So wird aus dem aktiven Türöffner und Türschließer ein reiner passiver Dämpfer, der trotzdem das volle Potential eines MRF-Türdämpfers besitzt. Der Antriebsmotor kann nachrüstbar sein.
Der Einklemmschutz ist vorteilhaft. Bei anderen aktiven Systemen wird z.B. der Strom des Motors geregelt beim Schließen der Türeinrichtung. Wenn der Strom einen Schwellwert übersteigt, wird sofort abgeregelt, da sich offensichtlich ein Hindernis in der Türe befindet. Wenn der Widerstand zu hoch wird, erhöht sich der Motorstrom.
Hier kann das maximal aufnehmbare Drehmoment durch die magnetorheologische Bremseinrichtung eingestellt werden. Wenn die Dämpfkraft auf einen vorgegebenen Wert eingestellt ist, kann der Motor folglich nicht mehr Drehmoment übertragen. Eine Verletzung durch Einklemmen in der Tür, wenn der Motor die Türeinrichtung aktiv schließt, kann dadurch vermieden werden, da das Drehmoment durchgehend auf einem Maximalwert gehalten werden kann, und nicht ständig der Motorstrom überwacht werden muss.
Zur Vermeidung von Schäden kann das Haltemoment so gewählt werden, dass ein Verfahren der Türeinrichtung möglich ist, insofern kein Hindernis die Türeinrichtung blockiert. Bei Blockierung durch ein Hindernis stellt sich ein Lastmoment größer als das gewählte Haltemoment der Kupplungseinrichtung 101 ein und eine mechanische Entkopplung der Türeinrichtung vom Antrieb findet statt. Wenn die Türeinrichtung gegen ein Hindernis bewegt wird, können so Schäden an der Türeinrichtung vermieden werden. Das kann besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn keine Sensoren an der Türeinrichtung vorhanden sind, die das Umfeld auf Hindernisse absuchen.
Wird durch die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 ein genügend hohes Haltemoment erzeugt, kann die Türeinrichtung im Stillstand auch bei sehr hohen von außen eingebrachten Lasten in der (und insbesondere jeder) Position gehalten werden. Dadurch kann eine Ausstiegshilfe erzielt werden. Der kann sich der Nutzer an der Türe aus dem Fahrzeug ziehen.
Je nach Fahrzeugtür (Größe, Gewicht, Anlenk-/Scharnierkinematik...) werden 100 N bis 200 N Haltekraft im Bereich des Türgriffs oder am äußeren (Türrahmen)ende über der Seitenscheibe (dort hält man sich meistens beim Aussteigen) benötigt, was einem Drehmoment im Türscharnierbereich von ca. 100 bis 200 Nm und Koppelprofilkräfte an der Bremseinheit von 1000 N bis 2000 N (2kN) entspricht.
Die vom Elektromotor aufzubringenden aktiven Kräfte und Momente zum sicheren Öffnen und Schließen der Tür bei unterschiedlichsten Lastfällen (Ebene, Schräglage...) sind in etwa halb so groß wie die zuvor beschriebenen notwendigen Brems-/Haltekräfte (also ca. 800 N aktive Schubstangenkraft oder 80 N am Türgriff oder 80 Nm im Türscharnier, ja nach Fahrzeug). Ein Elektromotor, welcher die die volle Haltekraft (z.B. Ausstiegshilfe) über längere Zeit liefern müsste, wird sehr groß, schwer und benötigt viel Energie/Leistung (und ist ineffizient).
Eine hohe Haltekraft (Ausstiegshilfe) ist bei engen Ausstiegs-Platzverhältnissen sehr vorteilhaft und kann von großer Wichtigkeit sein, da die Tür möglichst nahe an das Hindernis verfahren werden muss, um so eine Ausstiegsöffnung frei zu geben, durch die man auch ohne große Probleme aussteigen kann. Hierbei muss aber sichergestellt werden, dass die Tür beim Aussteigen nicht durch den Ausstiegsvorgang (sich durch die Türöffnung rausdrücken) in Richtung Hindernis gedrückt und damit beschädigt wird. Verschärfend kommt hierbei hinzu, dass die Tür, Türsäule (A/B Säule...) und die Scharniere relativ labil sind, also elastische Verformungen zulässt bzw. zulassen. Zusätzlich verschärfend sind eine schmutzige Fahrzeugaußenhaut (z.B. im Winter mit Salz...), an welcher der Aussteiger (der oder die aus dem Fahrzeug aussteigende Person) mit seiner sauberen Kleidung nicht entlang streifen will.
Die Ausstiegshilfe kann intelligent von der Elektronik aufgrund der Datenlage aktiviert werden, durch einen Schalter (z.B. im Türbereich), eine Geste oder ein Schallquelle (Sprachbefehl...). Eine Geste kann sein: Die Tür wird bei einem bestimmten (gewünschten) Öffnungswinkel kurz „auf - zu - auf“ mit wenig Winkel bewegt, was bedeutet: Tür blockieren (Ausstiegshilfe).
Im Speziellen führt das schnelle Abbremsen vor Hindernissen oder die Ausstiegshilfe zu hohen Bauteilbelastungen, besonders am Befestigungspunkt zum Fahrzeug (A/B Säule). Damit diese Befestigungspunkt (Blechteile...) nicht wesentlich verstärkt werden müssen, was Zusatzgewicht und Kosten bedeutet, optimiert die Elektronik/Steuerung bzw. die künstliche Intelligenz bzw. der spezielle Algorithmus die Türbewegung in diesen Lastfällen. D.h. es wird versucht die Tür möglichst harmonisch (ohne Beschleunigungs-/Verzögerungsspitzen) zu bewegen. Dies kann sein: Steht das Fahrzeug in einer Schräglage mit nach unten geöffneter Tür (Unterstützen der Tür im Schwenkvorgang zur Bergseite), wird langsamer angefahren und angebremst. Bei Kindern wird die mögliche Verfahrgeschwindigkeit insbesondere reduziert, da diese dazu neigen, die Tür bis zum Endanschlag und weit aufzuschlagen, was hohe Lastspitzen verursacht.
In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass zumindest eine der mehreren magnetorheologischen Bremseinheiten 108 mit einem Permanentmagnet oder schaltbaren Permanentmagnet bzw. Remanenz ausgeführt werden kann, damit auch stromlos ein (gewisses) Haltemoment bzw. Haltekraft an der Tür erzielt werden kann.
Die magnetorheologischen Bremseinheiten 108 können gemeinsam betrieben werden (in Reihe geschaltet, parallelgeschaltet) oder aber auch einzeln angesteuert sein. Jede Bremseinheit kann unterschiedlich aufgebaut sein (verschiedene Konturen, Spulenquerschnitte, Anzahl der Windungen, Material der Bauteile, Abmessungen, Wirkspalte, Wirkflächen...) und einzeln oder in einer beliebigen Kombination angesteuert werden. So kann bestimmten Lastfällen (wenigstens) eine magnetorheologische Bremseinheit 108 zugeordnet werden, welche den Lastfall optimal bedient (z.B. gute Regelbarkeit bei niederen Momenten - Sternkontur plus größerer Wirkspalt).
In allen Fällen ist der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI)-Maschinenlernen - und eine Anpassung über z. B. eine Umfelderkennung möglich.
Durch künstliche Intelligenz kann das Öffnen/Schließen oder Bremsen verbessert werden. Dabei können nicht nur Sensorwerte entsprechend verarbeitet werden, sondern das intelligente Türsytem erkennt die Bedürfnisse des Fahrers und stellt sich entsprechend darauf ein. Ist der Nutzer eine zarte Person, so kann z. B. das aktive Moment (die Unterstützung) entsprechend erhöht werden. Dies kann auch abhängig von der Personengröße und Sitzposition erfolgen. Hier kann ein personalisierter Türschlüssel, das Smartphone, ein Smartdevice (eine Smartwatch...) und/oder eine Innenraumkamera (Nahfelderkennung) Daten liefern. Die Türöffnungs- Kennlinien können auch angepasst werden, wenn der Nutzer sich im Sitz bewegt. Rutscht der Nutzer/Bediener auf eine Seite oder benutzt die linke Hand, hat hier also weniger Kraft. Entweder erkennt dies die KI oder die Innenraumkamera und passt sich dann entsprechend an. Dies gilt auch, wenn der Nutzer z.B. einen Mantel (dicke Kleidung) trägt. Dies schränkt die Beweglichkeit ein und das Öffnungs-/Schließverhalten wird dadurch anders (und evtl. beeinträchtigt). Mit einem eng sitzenden Anzug oder schweren Mantel z.B. kann man weniger schnell öffnen, die KI passt sich hier an und verändert die Bedienkräfte.
Dies gilt auch, wenn der Nutzer ein Kind ist. Hier kann eine selbstlernende Tür gegensteuern und den Nutzer entlasten bzw. besser unterstützen (= geringe Kräfte). Merkt die Nahfelderkennung bzw. das Maschinenlernen (KI), dass der Nutzer ein Kind ist oder die Türbewegung einem dementsprechenden nicht sinnvollen Muster folgt, kann die Öffnungs-/Schließkraft bzw. das Moment erhöht werden oder ein Rippel (Aufwachfunktion) erzeugt werden.
Die Nahfelderkennung in Form einer Bilderkennung (Kamera) ordnet anhand vom Gesicht des Nutzers Kennlinien zu. Ein verzerrtes Gesicht kann darauf hindeuten, dass die Betätigungskräfte zu hoch sind. Das aktive Unterstützung sollte dann erhöht werden. Ein erschrockenes Gesicht kann darauf hindeuten, dass gleich was passiert und die Tür z.B. mehr langsamer geöffnet oder zurückgezogen werden soll, oder schneller anspricht (höhere Unterstützung, damit die Tür geschlossen werden kann - Fahrrad beim Öffnen übersehen). Ein Aufschrei, Befehl (Stop) oder plötzlich laute Geräusche der Insassen oder von Außenstehenden oder von Dritten (z.B. das Abbremsen (z.B. Quietschen der Reifen/Bremsscheiben) eines Fahrzeuges oder/und das Schreien eines Fahrradfahrers, welcher Angst hat, mit der gerade in Öffnung befindlichen Tür zu kollidieren (oder wenn eine Hand/ein Gegenstand in die schließende Tür gerät) kann in das (intelligente) Öffnungs- und Schließverhalten mit einbezogen werden.
Das Bilderkennungssystem zur Nahfelderkennung der Umgebung (Gegenstände, Abstand zum Gegenstand, dynamische Hindernisse...) erkennt zum Zwecke des intelligenten Öffnens und Schließen der passiven/aktiven Tür auch die berechtigten Fahrzeugbenutzer (samt deren Aussehen) und deren Familie/Freunde/Fahrgäste und öffnet diesen entsprechend die Tür. Dabei wird die Tür in kritischen Situationen so weit geöffnet, wie notwendig. Aufgrund von KI und der Auswertung bisheriger Daten und vom Maschinenlernen kann der für die entsprechende Person notwendige Öffnungswinkel analysiert werden und eine Öffnung entsprechend ausgeführt werden. Schlanke Personen und evtl. Kinder benötigen geringe Öffnungswinkel als korpulente Personen oder Personen mit Gepäck oder Taschen (Einkaufstasche, Handtasche, Schultasche...). Ist das Fahrzeug stark verschmutzt (Regen bzw. längere Fahrt im Regen - erkannt durch Scheibenwischer und Daten; Jahreszeit (Winter - Schnee, Eis, Salz; lange nicht in der Waschanlage...) und der Nutzer hochwertig gekleidet, sollte der Öffnungswinkel größer gewählt sein, damit ein Streifen und Verschmutzen der Bekleidung an der Außenhaut vermieden wird. In der Nacht kann mitunter weiter geöffnet werden, da weniger Radfahrer und Fußgänger unterwegs sind. Die Künstliche Intelligenz (KI) erkennt entweder diese Parameter oder analysiert aus einem Teil dieser Parameter den Zustand und schlägt einen idealen Öffnungswinkel vor.
Befindet sich das Fahrzeug in der eigenen Garage und wird an einem schönen Sommermorgen (Daten aus der Wetterapp und dem GPS) in Betrieb genommen, so kann man davon ausgehen, dass es trocken und der Nutzer frisch und leichter gekleidet einsteigt und danach wieder aussteigt, ein kleinerer Öffnungswinkel sollte hier genügen. Nach einer längeren Fahrt im tiefen Winter und bei niederen Temperaturen wird das Fahrzeug verschmutzt und der Nutzer dicker/fester gekleidet sein, ein etwas größerer Öffnungswinkel ist also vorteilhaft.
Je geringer der Öffnungswinkel ist, desto geringer ist die Gefahr von Kollision oder anderen nachteiligen Ereignissen. Dabei werden auch GPS Daten, Wetterdaten, Daten der Bilderkennung und andere Daten usw. berücksichtigt (z.B. Fahrzeug parkt vor Einkaufszentrum und es regnet: Tür schneller und weiter öffnen. Ausschütteln des Regenschirms zulassen, wenn der Regenschirm z.B. vom Bilderkennungssystem erkannt wird...). In Bereichen von Radwegen (GPS Daten, Google Lense, Nahfelderkennung) wird die Tür anders geöffnet (langsam, schrittweise, Intervall...) als auf einer freien Wiese.
Das Verhalten der Tür kann aufgezeichnet und mit KI/Maschinenlernen optimiert werden. Dabei kann die Türelektronik auch mit dem GPS und anderen Datenquellen verbunden sein. So kann das Öffnen und Schließen entsprechend optimiert werden, d.h. wenn Reibungen im Türmechanismus über die Lebensdauer zunehmen, wird gegengewirkt (z.B. auch im Winter bei tiefen Temperaturen erhöht sich die Grundreibung, d.h. der aktive Teil (Moment) muss zunehmen, der passive Teil (Bremsmoment abnehmen).
Künstliche Intelligenz kann den Einsatz der vorgestellten Türkomponente auch verbessern, wenn wenig Sensorik in der Türeinrichtung bzw. Tür und dem Fahrzeug verbaut sind. Abhängig von der Kraft bzw. Geschwindigkeit, mit der die Türe bewegt wird, kann die KI lernen, ob es sich um ein Kind, eine Frau oder ein Mann, oder eine ältere Person handelt. Dementsprechend gibt die KI Steuersignale aus. Wenn z.B. das Fahrzeug am Straßenrand steht und die KI erkennt, dass ein Kind die Türe bewegt, kann die Bewegung erschwert werden, damit das Kind nicht die Türe einfach aufmacht, ohne auf den von hinten kommenden Verkehr zu achten. Sollte z.B. ein Kind nicht durch spezielle Sensoren erkannt werden (Innenraumsensor, Sitzerkennung...), weil diese (z. B. aus Kostengründen) nicht vorhanden sind, so kann aus dem Bewegungsmuster auf bestimmte Personen zurückgeschlossen werden. Ein Kind hat aufgrund der kürzeren Gliedmaßen und andere Kraftwinkel ein anderes Betätigungsverhalten (Winkel über Zeit...) als eine z.B. große und sehr starke Person. Aufgrund der Analyse dieser Messdaten kann ein Rückschluss auf die Personengruppe erfolgen und die aktive und passive Türunterstützung entsprechend intelligent gesteuert werden. Beispielhaft analysiert der Türsensor (mit Hilfe der Elektronik und der künstlichen Intelligenz) ein Bewegungsmuster, welches einem Kind zuordenbar ist. So kann das (geführte) Öffnen der Tür mit höherer Unterstützung erfolgen, dafür aber mit weniger Öffnungsgeschwindigkeit, da Kinder mitunter dazu neigen die Tür zu schnell und ohne Rücksicht auf Außenstehende (z.B. Fahrradfahrer von hinten) zu öffnen.
Die KI erkennt auch Abnutzungserscheinungen in der Konstruktion, so können gewisse Teile mit der Zeit schwergängiger werden, das Spiel zwischen den Teilen vergrößert werden usw. Dementsprechend kann die KI die Funktion der Bremseinrichtung und des Antriebsmotors anpassen. So kann wieder eine harmonische Bewegung erzielt werden. Z.B. muss das Bremsmoment der (magnetorheologischen) Bremseinrichtung auf den Antriebsmotor beim Anfahren des Antriebsmotor beim Öffnungs- oder Schließvorgang der Türe in Schräglage des Fahrzeugs angepasst sein. Wenn die Türe in Schräglage in einer Position fixiert ist, muss die Bremseinrichtung blockieren und der Antriebsmotor ist nicht bestromt. Wenn die Türe nun aktiv bewegt werden soll, muss der Antriebsmotor bestromt werden. Dies kann zu Schwingungsbewegungen der Tür führen, wenn der Antriebsmotor ruckartig anfährt. Dies kann verstärkt werden, wenn die Komponenten der Türe und des Türöffners verschleißen und/oder Spiel vorhanden ist. Die Bremsen werden deshalb von der KI so gesteuert, dass die Kupplung zwischen Antriebsmotor und Spindeleinheit langsam erhöht wird (vgl. Kupplung schleifen lassen), damit die Türbewegung ruckelfrei beschleunigt wird.
Die erfassten Daten können auch zu einem Zentralrechner außerhalb von dem Fahrzeug oder dem Gebäude gesandt (WLAN, 5G, Bluetooth, ....) und dort zusammen mit Daten von anderen Nutzern analysiert, ausgewertet und rückgespielt werden. So kann das Öffnen und Schließen fortlaufend optimiert werden.
In einem Prototypen benötigen die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 bzw. es benötigen alle magnetorheologischen Bremseinheiten 108 zusammen eine Stromstärke von 4,3 Ampere (A) bei einer Spannung von 9,5 V (Volt) und somit ca. 41 Watt (Ausstiegshilfe in der Schräge). In dem am häufigsten benötigten Teillastbereich sind die Werte viel niedriger (< 10 Watt). Der Elektromotor benötigt für das halbe Drehmoment ca. 6 A bei 12 V (ca. 72 Watt), wobei dieser einen Anlaufstrom von 111 A ziehen kann (ca. 1.332 Watt). Das aktive Türöffnen des Motors vom geschlossenen in den komplett geöffneten Zustand braucht derzeit etwa 3s.
Das System benötigt viel weniger Strom als eine Ansteuerung allein über einen Elektromotor. Generell gilt für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge derzeit, dass man etwa 6 km weit mit einer 1kWh kommt, während eine kWh Batteriekapazität ca. 230 Euro kostet, wobei eine kWh Batteriekapazität ca. 6 kg Mehrgewicht verursacht. Auch wenn sich diese Daten in Zukunft ändern werden, wird der Energiebedarf weiterhin eine wichtige Rolle spielen.
Der Gesamtenergieverbrauch kann dahingehend noch intelligent reduziert werden, indem die nach längerer Stillstandszeit geschlossenen Türen des geparkten Fahrzeuges z.B. im Hochsommer kurz vor dem Einsteigen oder intelligent (das Fahrzeug weiß aufgrund der „Daten“, dass der Fahrer bald einsteigen wird) die Türen einen gewissen Spalt (vor-) öffnet, sodass die Luft aus dem durch die Sonne aufgeheizten Innenraum ausströmen kann (umweltschonendes Lüften). Das Öffnen der Tür(en) gibt mit weniger Energieaufwand mehr Lüftungsfläche frei als das Öffnen der Fenster (Seitenscheiben). Die Türen werden hier je nach Umgebung (Daten) soweit geöffnet und intelligent blockiert, wie es vorteilhaft ist. D.h. in einer sicheren Umgebung weiter, in einer unsicheren Umgebung weniger weit (so weit, dass keine Personen oder Tiere durch den Spalt einsteigen oder reingreifen können). Wenn es regnet, dann werden die Türen nicht geöffnet, wenn die Sonne vor dem Privathaus das Fahrzeug aufheizt, wird weiter geöffnet. Intelligent „blockiert“ bedeutet, die energieintensivere Blockierung der Tür ist dynamisch. Nur wenn versucht wird, die Tür zu bewegen wird der Strom (in wenigen Millisekunden, was mit dieser Erfindung möglich ist) erhöht, sonst wird die MRF Bremse minimal bestromt, damit der Gesamtenergieverbrauch gering ist. Die Umfeldsensorik kann diesen Vorgang zusätzlich optimieren (wenn niemand in der Nähe ist: weiter öffnen). Durch das intelligente Öffnen kann die Temperatur im Innenraum ohne die Klimaanlage schon merklich reduziert werden, was Energie spart und die CO2 Bilanz verbessert.
Warten Personen im stillstehenden Fahrzeug oder sind Tiere im Fahrzeug, kann auch für diese - wie zuvor beschrieben - intelligent gelüftet werden. Die hohe Haltekraft der schnell schaltenden Ausstiegshilfe verhindert hier ein ungewolltes Öffnen der Tür z.B. durch Passanten.
Bei Taxis kann die Tür meist mit größeren Öffnungswinkel automatisiert geöffnet werden, da der Taxifahrer darauf schaut, dass der Fahrgast gut und sicher aussteigen kann (Aussteigen an einem freien Platz).
Die beschriebene Türkomponente kann prinzipiell jegliche Art von Schwenkbewegung beeinflussen. Z.B. kann damit auch eine Heckklappe, Schiebetür von Fahrzeugen (PKW, LKW, On-Highway, OFF Highway...), Türen von Küchengeräten, Möbeln, Bettverstellung, Dachfensterverstellung, Sitzen, (selbstfahrende) autonome oder teilautonome Fahrzeuge, (Robotor)taxis, Tür oder ein Fenster eines Gebäudes geöffnet und geschlossen werden. Bei Gebäuden ist die Geräuschentwicklung auch ein wichtiges Merkmal (z.B. intelligentes Bewegen (CO2; Temperatur...) eines Fensters im Kinderzimmer, wenn das Kind schläft). Im Innenraum möchte man möglichst wenig Geräusche erzeugen. Die beschriebenen Merkmale sind auch hier von Vorteil. Die Antriebseinrichtung kann ein Fenster oder eine Tür bis zu einem gewünschten Winkel öffnen bzw. kippen. Die Bremseinrichtung kann die Tür/das Fenster dann dort fixieren, so dass sie/es nicht durch z.B. einen Windstoß geschlossen werden kann oder unzulässig geöffnet wird (z.B. von Kleinkindern). Bei einem Stromausfall lässt sich die Tür/das Fenster dann trotzdem noch manuell öffnen bzw. schließen.
Fenster und Türen in Gebäuden können hierbei auch intelligent und umweltschonend (CO2 Reduktion) bewegt werden. Wird ein Raum zum Zwecke der besseren Luftqualität gelüftet, so schließt das Fenster oder die Tür in Abhängigkeit von „Daten“ (z.B. Luftqualität, gemessen von einem Luftgütegerät und z.B.drahtlos ( wireless) übertragen...) .
Im Sommer wiederum öffnet und schließt das Fenster intelligent zum Zwecke der Reduktion der Innenraumtemperatur. Hier wiederum abhängig von den Wetterdaten (auch z.B. der Luftgeschwindigkeit). Z.B. wird zur Mittagszeit bei wolkenlosem Himmel das Fenster/die Tür insbesondere geschlossen, bei einem kalten Wind und (kurzzeitiger) Bewölkung vorzugsweise wieder geöffnet. Wenn Bewohner im Haus sind, soll regelmäßig kein Durchzug sein, aber kurz vor deren Eintreffen kann gelüftet werden. Kleinkinder in Kinderzimmern benötigen andere Lüftungsvorgänge (Schlafzeit beachten, kein Durchzug...). Wird das Licht z.B. im Sommer am Abend eingeschaltet, schließt das Fenster, damit keine Insekten wie z.B. Mücken oder ungewünschtes Ungeziefer reinkommt. Nach dem Schlafengehen kann es wieder öffnen. Die Künstliche Intelligenz bzw. das Maschinenlernen in Kombination mit den „Daten“ optimiert vorzugsweise diese Vorgänge. Die Optimierung dient einerseits dem Kundennutzen, andererseits kann so Heiz-/Kühlenergie gespart werden. Der Kunde kann hier auch wählen (Display; Einstellungen), wie die Gewichtung sein soll.
Eine Schranktüre, z.B. bei Küchenschränken können mit der Antriebseinrichtung ausgestattet werden. Gerade bei Schränken, die hoch montiert sind (über der Koch- und Arbeitsfläche), kann das Öffnen und Schließen schwierig sein, besonders für Personen mit geringer Körpergröße. Ein aktiver Türöffner/-schließer stellt eine große Hilfe dar.
Auch hierbei kann das Öffnen und Schließen intelligent erfolgen. Ist eine Schranktür in der Nähe der Kochplatte geöffnet und der Kochvorgang beginnt, wird diese insbesondere geschlossen, sodass z.B. fettige Abluft nicht in das Schrankinnere gelangen kann. Auch hierfür können unterschiedlichste „Daten“ genutzt werden. Schubladen mit z.B. Messern oder anderen gefährlichen Gegenständen lassen sich nur mit erhöhter Kraft öffnen, damit (Klein)kinder dies aufgrund der geringen körperlichen Kraft nicht können. Oder sie lassen sich gar nicht öffnen (blockieren), wenn die Nah-/Umfelderkennung, der Kundenwunsch oder „Daten“ dies analysieren und ausgeben.
Schubladen mit entsprechendem Inhalt können auch automatisch öffnen (und wieder schließen), wenn die „Daten“ und/oder künstliche Intelligenz den Bedarf ermittelt. Wird die Herdplatte eingeschaltet, öffnet die Tür zu den Kochtöpfen. Wird das Rezept in das Küchengerät oder eine App eingegeben, so öffnen die Türen und Schränke entsprechend der Kochabfolge.
Eine Schwenkbewegung kann auch von einer Prothese ausgeführt werden, z.B. einem künstlichen Kniegelenk. Auch in diesem Fall möchte der Benutzer keine große Geräuschentwicklung. Durch die hohe Übersetzung des Schneckengetriebes und/oder eines vergleichbaren (selbsthemmenden) Getriebes kann auch ein relativ kleiner Antriebsmotor dann große Kräfte übertragen.
In allen Ausgestaltungen können die Kräfte, Wege, Verfahrgeschwindigkeiten (Daten) auch an eine Rechenstelle, einen Zentralserver oder/und den Kunden gesandt werden, analysiert und Vorschläge oder Meldungen/Warnungen ausgegeben werden.
Bezugszeichenliste

1: Magnetorheologische Bremseinrichtung
2: Magnetfeldkonzentrator
2a: Sternkontur
2b: Drehkörper
3: Spindelachse
4: Spindeleinheit, Gewindespindel
4a: Gewindegang
4b: Leergang
5: Spindeleinheit, Spindelmutter
5a,: 5bMitnehmer
5c: Krafteinleitung
6: magnetorheologisches Medium
7: Lager
7a: Gleitlager
8: Kern
9: elektrische Spule
10: Magnetfeld
11: Spulenhalter
12: Bremsspalt
13: Dichtung
14: Außengewinde
15: Innengewinde
16: Hohlraum
17: Hülse
18: Stapelpaket
19: Blechscheibe
21: Wegsensor
22: Winkelsensor
23: Winkelsensor
29: Kabel
29a: Wickelfeder
32: Komponente
32a: Spannmutter
33: Komponente
34: Komponente
34a: Führungsstück
70: Antriebseinrichtung
71: Getriebegehäuse
72: Motorwelle
73: Antriebsaufnahme
74: Getriebeeinrichtung
75: Antriebsmotor
76: Schneckengetriebe
76a: Antriebsschnecke
77: Zahnrad
80-99: Schritte
100: Türkomponente
101: Kupplungseinrichtung
101a: Scheibe
101b: Scheibe
102: Schließstellung
103: Öffnungsstellung
104: Sensoreinrichtung
105: Antriebswelle
106: Abtriebswelle
107: Kupplungsgehäuse
107a: Führungsfläche
108: magnetorheologische Bremseinheit
151: Anschlusseinheit
152: Anschlusseinheit
153: Koppelprofil
154: Türeinrichtung
160: Sensor
161: Winkelsensor
200: Kraftfahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018103112 A1 [0002, 0056, 0126]
DE 102019135760 A1 [0056, 0103]

Claims

Türkomponente (100) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (151, 152) und einer Antriebseinrichtung (70) und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung (101) und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (104), um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten (151, 152) relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung (154) zu beeinflussen, wobei die Antriebseinrichtung (70) an einer ersten Anschlusseinheit (151) der beiden Anschlusseinheiten (151, 152) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (70) eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung (74) umfasst und drehfest mit einer Antriebswelle (105) der Kupplungseinrichtung (101) verbunden ist, und dass die steuerbare Kupplungseinrichtung (101) eine mit der zweiten Anschlusseinheit (152) gekoppelte Abtriebswelle (106) mit der Antriebswelle (105) bedarfsweise kuppelt.
Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Abtriebswelle (106) mit der zweiten Anschlusseinheit (152) umkehrbar eindeutig gekoppelt ist, sodass eine Bewegung in beiden Richtungen jeweils eindeutig übertragen wird.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungseinrichtung (101) elektrisch steuerbar ist.
Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kupplungseinrichtung (101) stufenlos steuerbar ist.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungseinrichtung (101) die Abtriebswelle (106) mit der Antriebswelle (105) radial und/oder axial kuppelt.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle (106) die Antriebswelle (105) radial umgibt.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebswelle (105) Teil einer ersten Komponente (32) ist, die drehbar an der ersten Anschlusseinheit (151) aufgenommen ist und wobei die Abtriebswelle (106) Teil einer zweiten Komponente (33) ist, die drehbar an der ersten Komponente (32) aufgenommen ist und wobei eine dritte Komponente (34) mit der zweiten Komponente (33) gekoppelt ist.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen beiden Anschlusseinheiten (151, 152) zwei miteinander im Eingriff stehende Spindeleinheiten (4, 5) angeordnet sind, wobei eine Spindeleinheit als Gewindespindel (4) und die andere Spindeleinheit als Spindelmutter (5) ausgebildet ist.
Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Gewindespindel (4) an der Abtriebswelle (106) ausgebildet und drehbar auf der Antriebswelle (105) abgestützt ist und wobei die zweite Komponente (33) die Gewindespindel (4) umfasst, welche an der Abtriebswelle (106) ausgebildet ist und drehbar auf der Antriebswelle (105) abgestützt ist und wobei die dritte Komponente (34) die Spindelmutter (5) umfasst und wobei sich bei einer Relativbewegung der Anschlusseinheiten (151, 152) zueinander eine relative Axialposition der Spindeleinheiten (4, 5) zueinander ändert und wobei die Spindelmutter (5) die Gewindespindel (4) radial umgibt.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Bewegung der Türeinrichtung (154) wenigstens teilweise zwischen einer Schließstellung (102) und einer Öffnungsstellung (103) steuerbar ist.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungseinrichtung (101) wenigstens eine Bremseinrichtung (1) umfasst, mit welcher wenigstens eine mehrstufige Kupplungsintensität möglich ist.
Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bremseinrichtung (1) zwischen der Antriebswelle (105) und der Abtriebswelle (106) ausgebildet ist.
Türkomponente (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremseinrichtung (1) einen Hohlraum (16) zwischen der Antriebswelle (105) und der Abtriebswelle (106) umfasst.
Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Hohlraum (16) wenigstens teilweise mit einem magnetorheologischen Medium (6) gefüllt ist und die Bremseinrichtung (1) als magnetorheologische Bremseinrichtung ausgebildet ist.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle (106) eine zylindrische Hülse (17) aus einem magnetisch leitenden Material umfasst.
Türkomponente (100) nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremseinrichtung (1) zwischen der Antriebswelle (105) und der Abtriebswelle (106) wirksam ist.
Türkomponente (100) nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremseinrichtung (1) wenigstens eine elektrische Spule (9) umfasst.
Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die elektrische Spule (9) um die Antriebswelle (105) herum gewickelte Windungen aufweist und wobei die elektrische Spule (9) radial innen an der Abtriebswelle (106) aufgenommen ist.
Türkomponente (100) nach einem der sieben vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremseinrichtung (1) wenigstens einen Magnetkreis umfasst, welcher einen Axialabschnitt in der Antriebswelle (105) und einen Axialabschnitt in der Abtriebswelle (106), die elektrische Spule (9) und auf wenigstens einer axialen Seite der elektrischen Spule (9) wenigstens einen Bremsspalt (12) zwischen der Antriebswelle (105) und der Abtriebswelle (106) umfasst.
Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei auf beiden axialen Seiten der elektrischen Spule (9) jeweils wenigstens ein Bremsspalt (12) angeordnet ist.
Türkomponente (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei in wenigstens einem Bremsspalt (12) wenigstens ein Magnetfeldkonzentrator (2) angeordnet ist.
Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens ein Magnetfeldkonzentrator (2) als Querschnittsverengung und/oder als Drehkörper (2b) in dem Bremsspalt (12) ausgebildet ist.
Türkomponente (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Bremsspalt (12) eine Sternkontur (2a) ausgebildet oder aufgenommen ist.
Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Sternkontur (2a) als separate Ringeinheit ausgebildet ist und ein Stapelpaket (18) von Blechscheiben (19) umfasst oder wobei die Antriebswelle (105) eine daran einstückig ausgebildete Sternkontur (2a) umfasst.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die magnetische Feldstärke zwischen den einzelnen magnetisch polarisierbaren Partikeln größer als 300 kA/m ist und/oder wobei die magnetische Feldstärke im Bremsspalt größer als 500 kA/m ist.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spindeleinheit (4) mehrere Gewindegänge (4a) umfasst, wobei zwischen zwei Gewindegängen (4a) ein Leergang (4b) mit einem darin geführten elektrischen Anschlusskabel (29) für die elektrische Spule (9) ausgebildet ist.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Getriebeeinrichtung (74) ein Schneckengetriebe (76) umfasst und wobei das Schneckengetriebe (76) eine mit einer Motorwelle (72) verbundene Antriebsschnecke (76a) und ein mit der Antriebswelle (105) gekoppeltes Zahnrad (77) umfasst.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Winkelsensor (23) eine Winkelposition der Antriebswelle (105) erfasst und wobei ein Wegsensor (21) eine Axialposition der Spindelmutter (5) erfasst.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anschlusseinheit (151) mit der Türeinrichtung und wobei die andere Anschlusseinheit (152) mit einer Rahmenkomponente verbunden ist.
Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erzeugte Bremskraft im Außentürgriffbereich größer 100 N ist und wobei das erzeugte Bremsmoment der Tür größer 100 Nm ist.
Verfahren zum Betreiben einer Türkomponente (100) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (151, 152) und einer Antriebseinrichtung und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung (1), um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten (151, 152) relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung (154) zu beeinflussen, wobei die Antriebseinrichtung an einer ersten Anschlusseinheit (151) der beiden Anschlusseinheiten (151, 152) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung über eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung gebremst wird und drehfest mit einer Antriebswelle der Kupplungseinrichtung verbunden ist, und dass die steuerbare Kupplungseinrichtung bedarfsweise eine mit der zweiten Anschlusseinheit (152) gekoppelte Abtriebswelle mit der Antriebswelle kuppelt.
Verfahren zum Betreiben einer Türkomponente (100) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (151, 152) und einer Antriebseinrichtung und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung (1), um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten (151, 152) relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung (154) zu beeinflussen, wobei die Antriebseinrichtung an einer ersten Anschlusseinheit (151) der beiden Anschlusseinheiten (151, 152) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung in nicht einwandfrei analysierbaren Situationen oder ohne Daten und Umfeldsensorik den Öffnungs- oder Schließvorgang nur unterstützt und die Tür hierbei vom Benutzer geführt werden muss.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Antriebseinrichtung die Türeinrichtung nur soweit bewegt, dass die Funktion wie z.B. ein Einsteigen oder Aussteigen zur Verfügung gestellt wird, wenn nur ungenügende Daten vorhanden sind.
Rahmenkomponente (100) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (151, 152) und einer Antriebseinrichtung (70) und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung (101) und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (104), um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten (151, 152) relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Flügeleinrichtung (154) zu beeinflussen, wobei die Antriebseinrichtung (70) an einer ersten Anschlusseinheit (151) der beiden Anschlusseinheiten (151, 152) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (70) eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung (74) umfasst und drehfest mit einer Antriebswelle (105) der Kupplungseinrichtung (101) verbunden ist, und dass die steuerbare Kupplungseinrichtung (101) eine mit der zweiten Anschlusseinheit (152) gekoppelte Abtriebswelle (106) mit der Antriebswelle (105) bedarfsweise kuppelt.