DE10227915A1

DE10227915A1 - Reibschlüssige Schaltkupplung und deren Verwendung innerhalb eines Antriebsstranges zum automatischen Öffnen und Schließen einer Fahrzeugtür

Info

Publication number: DE10227915A1
Application number: DE2002127915
Authority: DE
Inventors: Stephan Schachtl; Holger Zang; Eric Bittner; Thomas Humez
Original assignee: Valeo Sicherheitssysteme GmbH
Current assignee: U Shin Deutschland Zugangssysteme GmbH
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine reibschlüssige Schaltkupplung mit einem an einer ersten Welle (2) drehfest verbundenen ersten Kupplungsteil (5) und einem drehfest mit einer zweiten Welle (3) verbundenen zweiten Kupplungsteil (6), das im eingekuppelten Zustand der Schaltkupplung (1; 1') gegen das erste Kupplungsteil (5) der ersten Welle (2) gezogen wird und eine reibschlüssige Verbindung mit dem ersten Kupplungsteil (5) herstellt und die im ausgekuppelten Zustand der Schaltkupplung (1; 1') gegenüber dem ersten Kupplungsteil (5) drehbar angeordnet ist. DOLLAR A Um zu erreichen, daß bei Verwendung der Schaltkupplung (1; 1') in Antriebsvorrichtungen zum Öffnen und Schließen von Fahrzeugtüren auf ein separates, der Schaltkupplung nachgeschaltetes Wegmeßsystem verzichtet werden kann, schlägt die Erfindung vor, in die Schaltkupplung (1; 1') eine Sensoranordnung (10) zu integrieren, mittels welcher der Drehwinkel zwischen den beiden, sich relativ zueinander drehenden Kupplungsteilen (5, 6) der Schaltkupplung (1; 1') bestimmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine reibschlüssige Schaltkupplung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung einer derartigen Schaltkupplung innerhalb eines Antriebsstranges zum automatischen Öffnen und Schließen einer Fahrzeugtür oder einer Fahrzeugklappe (Heckklappe, Motorhaube etc.).
Automatisch betätigbare Heckklappen etc. von Kraftfahrzeugen sollen aus Sicherheitsgründen in jeder Zwischenposition stehenbleiben, wenn der entsprechende Antrieb abgeschaltet wird. Dabei soll allerdings eine manuelle Notbetätigung der Heckklappe erhalten bleiben. Um die korrekte Lage der Heckklappe an die elektrische Steuervorrichtung des Heckklappenantriebes weiterleiten zu können, ist ein Wegmeßsystem notwendig, welches üblicherweise als separate Einheit hinter dem Abtrieb der Kupplung angeordnet ist. Eine Anordnung des Wegmeßsystems zwischen Motor und Schaltkupplung ist hingegen nicht sinnvoll, weil die jeweilige Stellung des Motorabtriebes gegenüber dem Kupplungsabtrieb durch die Schaltkupplung willkürlich verdreht sein kann.
Als nachteilig hat sich bei den bekannten Wegmeßsystemen unter anderem erwiesen, daß sie relativ bauraumaufwendig und kostenintensiv sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Schaltkupplung anzugeben, bei deren Verwendung in Antriebsvorrichtungen zum Öffnen und Schließen von Fahrzeugtü ren auf ein separates, der Schaltkupplung nachgeschaltetes Wegmeßsystem verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, in die Schaltkupplung eine Sensoranordnung zu integrieren, mittels welcher der Drehwinkel zwischen den beiden, sich relativ zueinander drehenden Kupplungsteilen der Schaltkupplung bestimmbar ist.
Aus dem Drehwinkel kann mittels einer entsprechenden elektronischen Auswertevorrichtung dann z.B. der Schwenkweg der Fahrzeugtür etc. bestimmt werden.
Die Sensoranordnung kann beispielsweise aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung des einen Kupplungsteiles angeordneten Permanentmagneten und einem an dem anderen Kupplungsteil angeordneten Magnetfeldsensor bestehen, welcher die Magnetfelder der Permanentmagnete bei der Drehung der beiden Kupplungsteile gegeneinander abtastet.
Die Permanentmagnete können bei einem derartigen Sensor auch durch eine segmentierte Magnetscheibe (z.B. aus magnetisierbarem Kunststoff) ersetzt werden.
Anstatt Magnetfeldsensoren können auch optische Sensoren in Verbindung mit einer Decoderscheibe verwendet werden. Denkbar sind auch Sensoranordnungen, die einen Ripple-Counter oder ein Potentiometer umfassen.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Sensoranordnung derart ausgestaltet ist, daß zusätzlich zur Bestimmung des relativen Drehwinkels auch die Drehrichtung zwischen den Kupplungsteilen bestimmbar ist. Zur Drehrichtungsbestimmung kann auch eine zusätzliche Sensoranordnung vorgesehen sein.
Insbesondere bei Verwendung der Schaltkupplung innerhalb eines Antriebsstranges zum automatischen Öffnen und Schließen einer Fahrzeugtür oder Fahrzeugklappe hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn es sich bei der Schaltkupplung um eine elektromagnetisch betä tigbare Reibkupplung handelt.
Dabei kann es von Vorteil sein, wenn mindestens eines der beiden Kupplungsteile der Schaltkupplung durch ein elastisches Element beaufschlagt ist, derart daß die beiden Kupplungsteile im entkuppelten Zustand der Schaltkupplung noch mit einer vorgebbaren Kraft gegeneinander gedrückt werden. Hierbei wird das elastische Element (Feder) z.B. derart gewählt, daß die Fahrzeugtür oder Fahrzeugklappe beim Auskuppeln (Ausschalten) der Schaltkupplung in der jeweils dann eingenommenen Position stehenbleibt und daß bei einer anschließenden manuellen Betätigung der Fahrzeugtür der Reibschluß zwischen den beiden Kupplungsteilen überwindbar ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
1 den Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Schaltkupplung;
2 den Querschnitt der in 1 dargestellten Schaltkupplung entlang der dort mit II-II bezeichneten Schnittlinie; und
3 den Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltkupplung.
In den 1 und 2 ist mit 1 eine elektromagnetisch betätigbare reibschlüssige Schaltkupplung bezeichnet, die z.B. innerhalb eines Antriebsstranges zum automatischen Öffnen und Schließen der Heckklappe eines Kraftfahrzeuges anordbar ist. Die Schaltkupplung 1 umfaßt eine erste Welle (Antriebswelle) 2, die um eine zweite Welle (Lagerwelle, Abtriebswelle) 3 drehbar angeordnet ist. Dabei erfolgt die Momenteneinleitung eines nicht dargestellten Antriebes über eine außenseitige Verzahnung 4 der ersten Weile 2. Vorderseitig ist die erste Welle 2 mit einem ersten Kupplungsteil 5 aus einem magnetisierbaren Metall (Ankerscheibe) ausgebildet.
Mit der zweiten Welle 3 ist ein ebenfalls drehfest, aber axial verschiebbares zweites Kupplungsteil 6 verbunden. Auf seiner dem ersten Kupplungsteil 5 zugewandten Seite ist das zweite Kupplungsteil 6 mit einem Reibbelag 7 versehen. Außerdem befindet sich innerhalb des zweiten Kupplungsteiles 6 in einer Ausnehmung 8 ein Elektromagnet 9.
Wird der Elektromagnet 9 mit Strom beaufschlagt, so wird das zweite Kupplungsteil 6 axial zum ersten Kupplungsteil 5 hin verschoben und der Reibbelag 7 drückt gegen die Ankerscheibe 5, so daß die Schaltkupplung 1 sich in ihrer eingekuppelten Stellung befindet. Wird hingegen der Elektromagnet 9 nicht mit Strom beaufschlagt (ausgekuppelte Stellung der Schaltkupplung), so können sich die beiden Kupplungsteile 5, 6, je nach Bauart der Schaltkupplung 1, relativ frei zueinander drehen oder sind über den Reibbelag 7 relativ lose miteinander verbunden, so daß sie manuell gegeneinander verdreht werden können.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die relative Drehung der beiden Kupplungsteile 5, 6 der Schaltkupplung 1 mittels einer Sensoranordnung 10 gemessen werden kann. Hierzu befindet sich an der ersten Welle 2 an einer armförmigen Verlängerung 11 außenseitig ein Magnetfeldsensor (z.B. Hall-Sensor) 12 und an dem zweiten Kupplungsteil 6 eine Anordnung von Permanentmagneten 13, deren Magnetfelder bei der Drehung des zweiten Kupplungsteiles 6 gegenüber dem ersten Kupplungsteil 5 von dem Magnetfeldsensor 12 abgetastet wird.
Die Sensorsignale werden anschließend über eine elektrische Leitung 14 einer elektronischen Auswerteeinheit 15 zugeführt, welche dann z.B. den Verschwenkweg der nicht dargestellten Heckklappe und/oder die Geschwindigkeit, mit welcher die Heckklappe verschwenkt wird, bestimmt.
Befindet sich die Schaltkupplung 1 im eingekuppelten Zustand, so deutet das Auftreten entsprechender Sensorsignale auf ein Durchrutschen der Kupplungsteile 5, 6 hin, was z.B. zur Hinderniserkennung ausgenutzt werden kann. Sofern das Durchrutschen der Kupplungsteile 5, 6 z.B. auf die Abnutzung des Reibbelages 7 hindeutet, kann durch Erhöhung des Stromes die Kupplungswirkung des Elektromagneten 9 vergrößert werden.
In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltkupplung 1' dargestellt, bei dem der Magnetfeldsensor 12 und die Permanentmagnete 13 axial ausgerichtet sind. Die Wirkungsweise dieser Schaltkupplung entspricht ansonsten der in den 1 und 2 dargestellten Schaltkupplung 1. Gleiche Teile wie in den 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können beispielsweise statt magnetischer Sensoren auch optische Sensoren verwendet werden, welche z.B. eine Encoderscheibe abtasten. Die einzelnen Permanentmagnete können auch durch eine segmentierte Magnetscheibe ersetzt werden.
Ferner kann durch geeignete Verteilung der Sensoren und/oder der Permanentmagnete (bzw. im Falle der Verwendung optischer Sensoren durch geeignete Verteilung der abstandkodierten Referenzmarken) die Meßgenauigkeit erhöht und die Drehrichtung des zweiten Kupplungsteiles relativ zu dem ersten Kupplungsteil ermittelt werden.
Außerdem muß es sich bei der reibschlüssigen Schaltkupplung nicht zwingend um eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung handeln, sondern es kann auch eine hydraulische oder mechanische Betätigung der Schaltkupplung erfolgen.
Schließlich ist die erfindungsgemäße Schaltkupplung nicht nur im Zusammenhang mit automatisch betätigbaren Fahrzeugtüren einsetzbar, sondern kann auch in Verbindung mit anderen Vorrichtungen eingesetzt werden, bei denen die Verdrehung der entsprechenden Kupplungsteile zueinander (im aus- oder eingekuppelten Zustand) bestimmt werden müssen.

1, 1': Schaltkupplung
2: erste Welle
3: zweite Welle
4: Verzahnung
5: erstes Kupplungsteil, Ankerscheibe
6: zweites Kupplungsteil
7: Reibbelag
8: Ausnehmung
9: Elektromagnet
10: Sensoranordnung
11: armförmige Verlängerung
12: Magnetfeldsensor
13: Permanentmagnet
14: elektrische Leitung
15: Auswerteeinheit

Claims

Reibschlüssige Schaltkupplung mit einem an einer ersten Welle (2) drehfest verbundenen ersten Kupplungsteil (5) und einer drehfest mit einer zweiten Welle (3) verbundenen zweiten Kupplungsteil (6), das im eingekuppelten Zustand der Schaltkupplung (1; 1') gegen das erste Kupplungsteil (5) der ersten Welle (2) gezogen wird und eine reibschlüssige Verbindung mit dem ersten Kupplungsteil (5) herstellt und die im ausgekuppelten Zustand der Schaltkupplung (1; 1') gegenüber dem ersten Kupplungsteil (5) drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (1; 1'} mindestens eine Sensoranordnung (10) umfaßt, mit welcher – im Falle einer Verdrehung des zweiten Kupplungsteiles (6) in Bezug auf das erste Kupplungsteil (5) – der zwischen den beiden Kupplungsteilen (5, 6) sich ergebende Drehwinkel bestimmbar ist.
Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (10) derart ausgestaltet ist, daß zusätzlich zur Bestimmung des relativen Drehwinkels auch die Drehrichtung zwischen den Kupplungsteilen (5, 6) bestimmbar ist.
Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (1; 1') eine zweite Sensoranordnung umfaßt, mittels welcher die Drehrichtung des sich relativ zum ersten Kupplungsteil (5) drehenden zweiten Kupplungsteil (6) ermittelbar ist.
Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (10) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung des einen Kupplungsteiles (6) angeordneten Permanentmagneten (13) und mindestens einen an dem anderen Kupplungsteil (5) befestigten und mit einer elektronischen Auswerteeinheit (15) verbind baren Magnetfeldsensor (12) umfaßt, welcher die Magnetfelder der Permanentmagnete (13) bei der relativen Drehung der beiden Kupplungsteile (5, 6) zueinander abtastet.
Schaltkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der in Umfangsrichtung des einen Kupplungsteiles (6) angeordneten Permanentmagnete durch eine segmentierte Magnetscheibe ersetzt ist.
Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung eine optische Encoderscheibe umfaßt, die an einem der beiden Kupplungsteile (5, 6) angeordnet ist und daß an dem jeweils anderen Kupplungsteil (6, 5) mindestens ein mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbindbarer optischer Sensor angeordnet ist, welcher die Encoderscheibe bei der Drehung der beiden Kupplungsteile gegeneinander abtastet.
Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Schaltkupplung (1; 1') um eine elektromagnetisch betätigbare Reibkupplung handelt.
Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden Kupplungsteile der Schaltkupplung durch ein elastisches Element beaufschlagt ist, derart, daß die beiden Kupplungsteile im entkuppelten Zustand der Schaltkupplung noch mit einer vorgebbaren Kraft gegeneinander gedrückt werden.
Verwendung der Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 innerhalb eines Antriebsstranges zum automatischen Öffnen und Schließen einer Fahrzeugtür oder einer Fahrzeugklappe.