DE10207041B4

DE10207041B4 - Betätigungseinrichtung zum Verstellen einer schwenkbaren Kraftfahrzeugtür

Info

Publication number: DE10207041B4
Application number: DE2002107041
Authority: DE
Inventors: Albert Weichenrieder; Eugen Eckert
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: DE10207041A8; DE10207041A1

Abstract

Betätigungsvorrichtung (6) zum Verstellen einer schwenkbaren Kraftfahrzeugtür (1), mit einer Antriebseinheit, die ein Abtriebszahnrad (7) antreibt, das ein Zahnstangenglied mit einem zumindest bereichsweise gezahnten Seitenrand kämmt, so dass bei Betrieb der Antriebseinheit das Zahnstangenglied axial bewegt wird, wobei ein Ende des Zahnstangenglieds schwenkbar mit einem Bewegungsübertragungsglied verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Antriebseinheit und Abtriebszahnrad (7) eine Einrichtung angeordnet ist, die die Kraftübertragung unterbrechen kann, und dass die Einrichtung ein Riementrieb ist, der zumindest aus einer Antriebs- und einer Abtriebsrolle (12 und 13) besteht, die von einem Riemen (15) umgeben sind, wobei eine mit der Antriebsrolle (12) verbundene Viskosekupplung (18) über einen radial abstehenden, schwenkbaren Spannrollenarm (20) mit einer Spannrolle (16) den Riemen (15) nur spannt, wenn die Antriebsrolle (12) angetrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Verstellen einer schwenkbaren Kraftfahrzeugtür gemäß des Patentanspruchs 1.
Aus der US 46 44 693 A ist eine Betätigungsvorrichtung zum Verstellen einer schwenkbaren Tür bekannt. Die Betätigungsvorrichtung weist eine Antriebseinheit auf, die ein Abtriebszahnrad antreibt, das ein Zahnstangenglied mit einem zumindest bereichsweise gezahnten Seitenrand kämmt, wobei ein Ende des Zahnstangenglieds schwenkbar mit einem Bewegungsübertragungsglied verbunden ist.
Ferner ist aus der DE 101 14 938 A1 eine Betätigungsvorrichtung zum Verstellen einer schwenkbaren Tür bekannt. Die Betätigungsvorrichtung weist eine Antriebseinheit auf, die ein Abtriebszahnrad antreibt, das ein Zahnstangenglied mit einem zumindest bereichsweise gezahnten Seitenrand kämmt, so dass bei Betrieb der Antriebseinheit das Zahnstangenglied axial bewegt wird. Ein Ende des Zahnstangenglieds ist schwenkbar mit einem Bewegungsübertragungsglied verbunden, das an der schwenkbaren Tür angebracht ist. In der Antriebseinheit, die aus einem Elektromotor und einer Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung besteht, kann eine elektromagnetische Kupplung vorgesehen sein, die zwischen dem Elektromotor und der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung wahlweise eine Verbindung oder eine Trennung herstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Betätigungsvorrichtung zum Verstellen einer schwenkbaren Kraftfahrzeugtür weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine Betätigungsvorrichtung mit einer Antriebseinheit treibt zum Verstellen einer schwenkbaren Kraftfahrzeugtür ein Abtriebszahnrad an. Dieses Abtriebszahnrad kämmt ein Zahnstangenglied mit einem zumindest bereichsweise gezahnten Seitenrand, so dass bei Betrieb der Antriebseinheit das Zahnstangenglied axial bewegt wird. Ein Ende des Zahnstangenglieds ist dabei schwenkbar mit einem Bewegungsübertragungsglied verbunden.
Gemäß Patentanspruch 1 ist bei der Betätigungsvorrichtung zum Verstellen einer schwenkbaren Kraftfahrzeugtür zwischen Antriebseinheit und Abtriebszahnrad eine Einrichtung angeordnet, die die Kraftübertragung unterbrechen kann. Die Einrichtung ist dabei ein Riementrieb, der zumindest aus einer Antriebs- und einer Abtriebsrolle besteht, die von einem Riemen umgeben sind. Eine mit der Antriebsrolle verbundene Viskosekupplung spannt über einen radial abstehenden, schwenkbaren Spannrollenarm mit einer Spannrolle den Riemen, wenn die Antriebsrolle angetrieben wird. Als Kraftfahrzeugtür gilt hier auch eine Heck- oder Frontklappe.
Diese Betätigungsvorrichtung gewährt eine sehr hohe Betriebssicherheit durch den Aufbau aus sehr einfachen und bewährten Bauteilen. Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit und Staub sowie Alterung sind dadurch gut abschätzbar. Es ergibt sich eine gut überschaubare Konstruktion mit geringem Risiko. Der manuelle Betrieb der Kraftfahrzeugtür beim Öffnen oder aber auch beim Schließen wird nie behindert, auch nicht bei einem Stromausfall. Die Kraft der Betätigungsvorrichtung ist ohne eine zusätzliche Regelung dosierbar. Die Dimension der Viskosekupplung bestimmt den Anpressdruck der Spannrolle und damit die übertragbare Kraft. Die Flüssigkeit in der Viskosekupplung ist in verschiedenen Viskositätsstufen erhältlich und kann somit auch zur Einstellung der Antriebskraft herangezogen werden. Damit ist die Betätigungsvorrichtung an jede Kraftfahrzeugtür adaptierbar. Es ist keine elektronische oder elektrische Steuerung nötig, es reicht ein einfacher Taster zur Aktivierung der Betätigungsvorrichtung aus.
Bei Kraftfahrzeugtüren, die automatisch mittels einer Betätigungsvorrichtung geschlossen werden können, besteht die Gefahr, dass beim Schließen etwas eingeklemmt werden kann. Im schlimmsten Fall könnte dies sogar zu Verletzungen eines Passagiers führen, z. B. wenn eine Hand oder ein Bein eingeklemmt wird. Um dies zu vermeiden, unterbricht die Einheit günstigerweise die Kraftübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Abtriebszahnrad, wenn die zu übertragende Kraft größer als eine maximal zulässige Kraft ist. Dies ist eine einfache und billige Möglichkeit, einen aktiven Einklemmschutz zu realisieren.
Alternativ kann als Einklemmschutz die Antriebseinheit so angesteuert werden, dass er bei einer Leistungsaufnahme, die größer als eine maximal zulässige Leistungsaufnahme ist, abgeschaltet wird. Derartige Ansteuerungen sind beispielsweise von Fensterhebern oder Schiebedächern bei Kraftfahrzeugen bereits bekannt und haben sich bewährt.
Aufgrund des nur beschränkt zur Verfügung stehenden Bauraums in der Kraftfahrzeugtür kann es von Vorteil sein, die Betätigungsvorrichtung im Feuchtebereich der Kraftfahrzeugtür anzuordnen. Die korrosionsgefährdeten Abschnitte der Betätigungsvorrichtung sind dann idealerweise vor Feuchtigkeit geschützt, z. B. durch ein Gehäuse.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren näher erläutert. Sie zeigen in schematischer Darstellungsweise:
1 einen Schnitt durch eine Kraftfahrzeugtür mit einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung,
2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung zum Verstellen einer schwenkbaren Kraftfahrzeugtür und
3 eine Seitenansicht der Betätigungsvorrichtung von 2.
In 1 ist ein Schnitt durch eine hintere Seitentüre 1 eines Personenkraftwagens gezeigt, die – in Fahrtrichtung gesehen – vorne über zumindest ein Scharnier 2 an einer B-Säule 3 angeschlagen ist. Die Seitentüre 1 besteht aus einem Innen- und einem Außenblech 4 und 5 in Schalenbauweise. In dem Hohlraum zwischen Innen- und Außenblech 4 und 5 der Seitentüre 1 ist eine Betätigungsvorrichtung 6 angeordnet. Die Betätigungsvorrichtung 6 treibt ein Abtriebszahnrad 7 an, das ein Zahnstangenglied 8 mit einem bereichsweise gezahnten Seitenrand 9 kämmt. Bei Betrieb der Betätigungsvorrichtung 6 wird so das Zahnstangenglied 8 axial bewegt. Das linke Ende des Zahnstangengliedes 8 ragt an der vorderen Schmalseite 10 aus der Seitentüre 1 heraus und ist schwenkbar mit einem Bewegungsübertragungsglied 11 verbunden, das an der B-Säule 3 befestigt ist.
Je nach Drehrichtung des Abtriebszahnrads 7 der Betätigungsvorrichtung 6 kann so die Seitentüre 1 automatisch geschlossen oder auch geöffnet werden. Der von der Betätigungsvorrichtung 6 mit Zahnstangenglied 8 benötigte Bauraum steht im Innenraum der Seitentüre 1 in ausreichendem Maße im Gegensatz zum Innenraum der B-Säule 2 zur Verfügung.
Beim automatischen Schließen der Seitentüre 1 durch die Betätigungsvorrichtung 6 besteht allerdings die Gefahr, dass irgendetwas eingeklemmt wird. Im Extremfall könnte dies sogar zu Verletzungen eines Passagiers führen, z. B. wenn dieser sich eine Hand einklemmt. Daher weist die Betätigungsvorrichtung 6 einen Einklemmschutz auf.
Die Betätigungsvorrichtung 6 besteht dazu – wie in 2 und 3 gezeigt – aus einem Riementrieb mit einer Antriebs- und einer Abtriebsrolle 12 und 13. Die Abtriebsrolle 13 ist fest auf einer Welle 14 angebracht, auf der auch das Abtriebszahnrad 7 fest angebracht ist. Die Antriebsrolle 12 wird von einem hier nicht dargestellten Elektromotor mit einer nachgeschalteten Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung angetrieben. Dazu kann beispielsweise die Welle des Elektromotors als Schneckenwelle ausgebildet sein, die ein Schneckenrad kämmt, wie es bereits von Fensterhebern oder Antrieben für Schiebedächern her bekannt ist. Um die Antriebs- und die Abtriebsrolle 12 und 13 herum verläuft ein Riemen 15. Dieser Riemen 15 ist so lose, dass eine kraftschlüssige Kraftübertragung von der Antriebsrolle 12 zur Abtriebsrolle 13 nur möglich ist, wenn eine Spannrolle 16 seitlich auf den Riemen 15 drückt. Wenn die Spannrolle 16 nicht auf den Riemen 15 drückt, kann sich die Abtriebsrolle 13 praktisch unabhängig von der Antriebsrolle 12 drehen.
Die Antriebsrolle 12 ist unten mit einer oberen Seite 17 einer Viskosekupplung 18 verbunden. Über eine zähe Flüssigkeit steht die obere Seite 17 mit einer unteren Seite 19 der Viskosekupplung 18 in Kontakt. An der unteren Seite 19 der Viskosekupplung 18 ist ein axial abstehender Spannrollenarm 20 angebracht, an dessen freiem Ende die Spannrolle 16 drehbar gelagert ist.
Wenn nun der Elektromotor läuft, wird die Antriebsrolle 12 angetrieben. Dadurch dreht sich auch die mit der Antriebsrolle 12 verbundene obere Seite 17 der Viskosekupplung 18. Diese schleppt über die zähe Flüssigkeit die untere Seite 19 der Viskosekupplung 18 mit, sodass der Spannrollenarm 20 mit der Spannrolle 16 verschwenkt, bis die Spannrolle 16 am Riemen 15 anliegt und diesen spannt. Bei einer weiteren Drehung der Antriebsrolle 12 wird nun durch den gespannten Riemen 15 die Abtriebsrolle 13 angetrieben. Die obere Seite 17 der Viskosekupplung 18 versucht dabei permanent die untere Seite 19 mitzuschleppen. Dies erzeugt einen kontinuierlichen Druck der Spannrolle 16 auf den Riemen 15.
Die maximal von diesem Riementrieb übertragbare Kraft lässt sich über den Druck der Spannrolle 16 auf den Riemen 15 einstellen. Dieser Druck wiederum wird durch die Viskosekupplung 18 festgelegt. Die maximal übertragbare Kraft ist dabei so eingestellt, dass wenn in der Seitentüre 1 beim automatischen Schließen etwas eingeklemmt ist, der Riemen 15 an der Antriebs- und/oder an der Abtriebsrolle 12 und/oder 13 durchrutscht, wenn eine maximal zulässige Einklemmkraft erreicht wird. Dadurch besteht praktisch keine Verletzungsgefahr mehr.
Nicht jeder Passagier wird eine derartige automatische Zuziehhilfe einer Seitentüre 1 kennen. Es muss daher damit gerechnet werden, dass manche Passagiere versuchen werden, die Seitentüre 1 konventionell von Hand zuziehen. Dies ist bei der beschriebenen Anordnung leicht möglich. Wenn der Elektromotor nicht läuft, wird auch die Spannrolle 16 nicht auf den Riemen 15 gedrückt. Dadurch wird bei einem manuellen Zuziehen der Seitentür 1 nur die Abtriebsrolle 13 mitgedreht. Es ist also quasi eine Art Freilauf in der Betätigungsvorrichtung 6 integriert.
Da der Riemen 15 durch die Spannrolle 16 und die Viskosekupplung 18 nicht schlagartig sondern allmählich gespannt wird, wenn der Elektromotor läuft, ist zudem eine „Soft-Start”-Funktion integriert, d. h. die Seitentüre 1 setzt sich beim automatischen Schließen nicht abrupt, sondern langsam in Bewegung.
Die gesamte Mechanik der Betätigungsvorrichtung 6 kann sehr einfach zwischen zwei Platten aufgebaut werden. Diese können dann noch dazu alle Befestigungen, Lager, Führungen des Zahnstangengliedes 8 und Aufhängungen beinhalten. Es entsteht ein kompaktes Bauteil, das somit einfach zu befestigen ist. Nebenerscheinungen, wie zum Beispiel Geräusche, sind optimal und leicht nachzuvollziehen, da die Komponenten wohlbekannt sind.
Die Betätigungsvorrichtung 6 steht keiner weiteren Automatisierung im Wege. Sie ist als Servounterstützung ansteuerbar oder in eine Fernbedienung integrierbar. Im Gegensatz zu hydraulischen oder pneumatischen Systemen gibt es ein sehr hohes Potential zur Bauteilrationalisierung, das die Kosten senken kann.

Claims

Betätigungsvorrichtung (6) zum Verstellen einer schwenkbaren Kraftfahrzeugtür (1), mit einer Antriebseinheit, die ein Abtriebszahnrad (7) antreibt, das ein Zahnstangenglied mit einem zumindest bereichsweise gezahnten Seitenrand kämmt, so dass bei Betrieb der Antriebseinheit das Zahnstangenglied axial bewegt wird, wobei ein Ende des Zahnstangenglieds schwenkbar mit einem Bewegungsübertragungsglied verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Antriebseinheit und Abtriebszahnrad (7) eine Einrichtung angeordnet ist, die die Kraftübertragung unterbrechen kann, und dass die Einrichtung ein Riementrieb ist, der zumindest aus einer Antriebs- und einer Abtriebsrolle (12 und 13) besteht, die von einem Riemen (15) umgeben sind, wobei eine mit der Antriebsrolle (12) verbundene Viskosekupplung (18) über einen radial abstehenden, schwenkbaren Spannrollenarm (20) mit einer Spannrolle (16) den Riemen (15) nur spannt, wenn die Antriebsrolle (12) angetrieben wird.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung bei zu übertragenden Kräften, die größer als eine maximal zulässige Kraft sind, die Kraftübertragung zwischen Antriebseinheit und Abtriebszahnrad (7) unterbricht.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit so angesteuert wird, dass sie bei einer Leistungsaufnahme, die größer als eine maximal zulässige Leistungsaufnahme ist, abgeschaltet wird.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (6) im Feuchtebereich der Kraftfahrzeugtür (1) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosionsgefährdeten Abschnitte der Betätigungsvorrichtung (6) vor Feuchtigkeit geschützt sind.