DE60208638T2

DE60208638T2 - Eine Aktuatoreinheit

Info

Publication number: DE60208638T2
Application number: DE60208638T
Authority: DE
Inventors: Walter Douglas Wixom Bauman; Jack Florence Roach
Original assignee: AVM Inc
Current assignee: AVM Inc
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: US20030080632A1; EP1306512A3; EP1306512A2; ES2257510T3; DE60208638D1; EP1306512B1; US6707173B2; JP2003262247A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Aktuatorbaugruppen, insbesondere eine Fahrzeugheckklappe und ganz besonders einen Stellmotor zur Fernbetätigung der Fahrzeugheckklappe.
Vans, Kombifahrzeuge, Pick-Ups und Freizeitfahrzeuge (SUVs) haben normalerweise unter den Oberbegriff Heckklappe fallende Hecktüren, die durch eine rückwärtige Öffnung Zugang zur rückwärtigen Ladefläche eines Fahrzeugs gewähren. Bei einigen Fahrzeugen sind Türpaare an den Seiten der rückwärtigen Öffnung des Fahrzeugs vertikal angelenkt, um sich horizontal zu öffnen. Bei anderen sind Türpaare an der Ober- und Unterkante der rückwärtigen Öffnung horizontal angelenkt, um sich wie eine Muschelschale vertikal nach oben und nach unten zu öffnen. Bei noch anderen Fahrzeugen ist eine einzige Tür oder Heckklappe horizontal an der Oberkante der Öffnung angelenkt, um sich nach oben zu öffnen.
Heckklappen sind normalerweise an den Seiten mit zylindrischen Vorrichtungen ausgestattet, die mit Druckgas gefüllt sind, um Federunterstützung zu bieten, wenn die Tür angehoben wird. Diese zylindrischen Vorrichtungen werden allgemein als Gasfedern, Gasdruckfedern, Gasdruckheber, Gasdruckstützen und Gasdruckdämpfer bezeichnet, siehe zum Beispiel DE 39 20 750 A . Die Gasfedern nehmen im Allgemeinen eine Position ein, in der ihre Achse im Wesentlichen parallel ist zur Heckklappe, wenn die Heckklappe geschlossen ist. In dieser geschlossenen Stellung ist der Momentenarm der Gasfedern ganz klein. Es ist daher ein manueller Kraftaufwand erforderlich, um die Heckklappe zu heben und zu senken, auch wenn die Gasfedern das Heben unterstützen und die Schwerkraft beim Senken hilft. Eine manuelle Betätigung erfordert die Gegenwart des Fahrers an der Heckklappe zur Bedienung, was bei rauer Witterung unerwünscht und für manche Leute schwierig sein kann.
Viele Fahrzeuge enthalten derzeit motorisch betätigte Aktuatoren zum automatischen Öffnen und Schließen der Heckklappen. Der Einbau bekannter motorisch betätigter Aktuatoren in die Heckklappe ist jedoch problematisch wegen der damit zusammenhängenden Kinematik und wegen der relativ großen und schweren Heckklappen. Ferner erfordert der motorisch betätigte Aktuator normalerweise einen recht komplexen mechanischen Übersteuerungsmechanismus, der das manuelle Öffnen und Schließen der Heckklappe erlaubt.
Demzufolge ist es wünschenswert, einen Stellmotor für eine Heckklappe bereitzustellen, der eine Fernbetätigung erlaubt, um die Heckklappe zu heben und zu senken. Ferner ist es wünschenswert, einen Heckklappenstellmotor bereitzustellen, der die manuelle Betätigung erleichtert, wenn der Stellmotor funktionsunfähig wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das motorische Betätigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung stellt einen Aktuator bereit, um eine Fahrzeugheckklappe automatisch zu betätigen. Jeder Aktuator umfasst eine Gasfeder und einen linearen Elektromotor, der längs einer gemeinsamen Achse daran angebracht ist. Ein an jedem Ende der Gasfeder befindliches Verbindungselement hält die Gasfeder zwischen dem Fahrzeug und der Heckklappe.
Der lineare Elektromotor umfasst einen linearen Stator und einen verschieblichen Rotor, der relativ zu dem linearen Stator bewegbar ist. Der verschiebliche Rotor ist an einem Zylinderende einer Gasfeder befestigt, von dem sich der Gasfederschaft erstreckt. Wenn der lineare Elektromotor aktiviert wird, bewegt sich der Rotor längs des linearen Stators, um den Aktuator zwischen einer ausgefahrenen Stellung und einer eingefahrenen Stellung zu bewegen. Das motorische Betätigungssystem ermöglicht dadurch eine automatische Fernbetätigung der Heckklappe. Wenn für den linearen Elektromotor kein Strom zur Verfügung steht oder die Stromzufuhr abgeschaltet ist, kann darüber hinaus die Heckklappe immer noch auf herkömmliche Weise von Hand geöffnet und geschlossen werden. Es ist keine komplizierte mechanische oder elektrische Übersteuerung erforderlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsform ersichtlich. Die der ausführlichen Beschreibung beigefügten Zeichnungen lassen sich kurz wie folgt beschreiben:
1 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer Fahrzeugheckklappe und einem motorischen Betätigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine auseinander gezogene Ansicht eines motorisch betätigten Aktuators in einer ausgefahrenen Stellung; und
3 ist eine auseinander gezogene Ansicht eines motorisch betätigten Aktuators in einer eingefahrenen Stellung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine allgemeine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs 10 mit einer Heckklappe 12. Horizontale Scharnierbaugruppen 16 befestigen die Heckklappe am hinteren Ende 14 des Fahrzeugs 10. Wenngleich die bei der dargestellten Ausführungsform offenbarte Heckklappe eine aus einer einzigen Tür bestehende, sich horizontal öffnende Heckklappe ist, versteht es sich, dass auch andere bewegliche Verschlüsse von Vans, Kombifahrzeugen, Pick-Ups und Freizeitfahrzeugen von der vorliegenden Erfindung profitieren werden. Darüber hinaus werden auch noch andere Anwendungen, die die Fernbetätigung eines Teils erfordern, von der vorliegenden Erfindung profitieren.
Die Scharnierbaugruppen 16 haben Scharnierabschnitte 16a, die an dem Fahrzeug 10 befestigt sind, und Scharnierabschnitte 16b, die an der Heckklappe 12 befestigt sind. Die Scharnierabschnitte 16a sind an den Scharnierabschnitten 16b befestigt, so dass sich die Heckklappe 12 um eine bei P angedeutete Drehachse zwischen einer angehobenen offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung schwenkt. Die Drehachse P ist insgesamt horizontal, und die Heckklappe 12 kann sich insgesamt um 90 Grad schwenken.
Die Heckklappe 12 wird durch ein motorisches Betätigungssystem 18 geöffnet und geschlossen, das zwei Aktuatoren 20 umfasst. Die Aktuatoren 20 sind seitlich voneinander beabstandet und befinden sich in der Nähe der jeweiligen vertikalen Karosseriesäulen am hinteren Ende 14 des Fahrzeugs 10, die die hintere Öffnung definieren, die durch die Heckklappe 12 verschlossen wird. Die Aktuatoren 20 sind mit einer Stromversorgung (bei 22 schematisch dargestellt), wie zum Beispiel einer elektrischen Anlage des Fahrzeugs, und einem Steuergerät (bei 24 schematisch dargestellt), wie zum Beispiel einem Fahrzeugcomputer, verbunden. Das Steuergerät 24 empfängt vorzugsweise Befehle von einer Fernbedienung (bei 26 schematisch dargestellt) wie zum Beispiel einem Schlüsselanhänger, der betätigt werden kann, um Befehle zum Öffnen und Schließen zu senden, wie wohlbekannt ist.
Gemäß 2 umfasst jeder Aktuator 20 vorzugsweise eine Gasfeder 28 und einen linearen Elektromotor 30, der längs einer gemeinsamen Achse A daran angebracht ist. Es versteht sich, dass auch andere Stützen, Federn und ausziehbaren Vorspannteile von der vorliegenden Erfindung profitieren werden. Die Gasfeder 28 umfasst einen Schaft 32, der in und aus einem Gaszylinder 34 bewegbar ist. Der Schaft 32 ist in die ausgefahrene Stellung vorgespannt, um eine Federunterstützung oder ein Gegengewicht zu der Heckklappe 12 bereitzustellen (1). Ein Verbindungselement 36a, 36b befindet sich an jedem Ende der Gasfeder 28, so dass Befestigungspunkte von Fahrzeugheckklappen ebenfalls von der vorliegenden Erfindung profitieren werden. Das heißt, die vorliegende Erfindung lässt sich ohne weiteres an derzeitigen Fahrzeugen montieren.
Der lineare Elektromotor 30 umfasst einen linearen Stator 38 und einen verschieblichen Rotor 40, der relativ zu dem linearen Stator 38 bewegbar ist. Die genaue Funktionsweise eines linearen Elektromotors ist wohlbekannt und wird hierin nur allgemein beschrieben. Ferner schützt vorzugsweise eine Abdeckung (nicht dargestellt) den linearen Elektromotor 30 vor der Umgebung. Der lineare Stator 38 ist im Querschnitt insgesamt U-förmig, um darin den verschieblichen Rotor 40 aufzunehmen. Ein Ende des linearen Stators 38 ist an einem Ende 42 des Schafts 32 durch einen Tragarm 44 oder dergleichen befestigt, der mit dem Verbindungselement 36a verbunden ist. Das entgegengesetzte Ende des linearen Stators 38 ist vorzugsweise durch einen Tragarm 46 mit einer Öffnung 48, durch die der Gaszylinder 34 gleiten kann, verschieblich an dem Gaszylinder 34 angebracht.
Der verschiebliche Rotor 40 ist an einem Zylinderende 50 des Gaszylinders 34, von dem sich der Schaft 32 erstreckt, befestigt. Wenn der lineare Elektromotor 30 aktiviert wird, bewegt sich der Rotor 40 an dem linearen Stator 38 entlang, um den Aktuator 20 zwischen einer ausgefahrenen Stellung (2) und einer eingefahrenen Stellung (3) zu bewegen. Vorzugsweise übt der lineare Elektromotor 30 genügend Kraft aus, um eine Heckklappe in jeder beliebigen Stellung längs der Bewegungsbahn zu halten, wobei es sich hier um die Kraft handelt, die die Reibung überwindet, und die Kraft, die erforderlich ist, um die Heckklappe beim Schließen der Heckklappe zu beschleunigen. Durch das motorische Betätigungssystem wird die Heckklappe 12 damit von fern geöffnet und geschlossen. Wenn für den linearen Elektromotor 30 kein Strom zur Verfügung steht oder die Stromzufuhr abgeschaltet ist, kann die Heckklappe 12 darüber hinaus immer noch auf herkömmliche Weise von Hand geöffnet und geschlossen werden. Es ist keine komplizierte mechanische oder elektrische Übersteuerung erforderlich.
Die vorstehende Beschreibung ist beispielhaft und nicht durch die darin enthaltenen Einschränkungen definiert. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind angesichts der obigen Lehre möglich. Die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung wurden zwar offenbart, doch würde ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Rahmen dieser Erfindung fallen würden. Es versteht sich daher, dass die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche auch anders als speziell beschrieben praktiziert werden kann. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Erfindung zu ermitteln.

Claims

Aktuatorbaugruppe (20), mit: einem ausziehbaren Teil (28), das eine Achse bildet; einem linearen Elektromotor (30), der längs der Achse so an dem ausziehbaren Teil befestigt ist, dass das ausziehbare Teil durch den Betrieb des linearen Elektromotors zwischen einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Stellung bewegt wird.
Aktuatorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das ausziehbare Teil (28) in die ausgefahrene Stellung vorgespannt ist.
Aktuatorbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das ausziehbare Teil eine Gasfeder ist.
Fahrzeugverschlussteil, mit: einer Gasfeder (28), die eine Achse bildet, wobei die Gasfeder in eine ausgefahrene Stellung vorgespannt ist, ein Ende der Gasfeder an einer Fahrzeugheckklappe angebracht ist und ein entgegengesetztes Ende der Gasfeder an einer Fahrzeugkarosserie angebracht ist, wobei die Gasfeder zwischen der ausgefahrenen Stellung und einer eingefahrenen Stellung bewegbar ist; und einem linearen Elektromotor (30), der längs der Achse so an der Gasfeder befestigt ist, dass die Gasfeder durch den Betrieb des linearen Elektromotors zwischen einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Stellung bewegbar ist.
Aktuatorbaugruppe oder Fahrzeugverschlussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der lineare Elektromotor einen verschieblichen Rotor (40) umfasst, der an einem Zylinder der Gasfeder angebracht ist.
Aktuatorbaugruppe oder Fahrzeugverschlussteil nach Anspruch 5, wobei der verschiebliche Rotor (40) längs eines Stators (38) bewegbar ist, der im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ist.
Aktuatorbaugruppe oder Fahrzeugverschlussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Steuergerät umfasst, das mit dem linearen Elektromotor in Verbindung steht, um das ausziehbare Teil zwischen der ausgefahrenen und der eingefahrenen Stellung zu bewegen.
Aktuatorbaugruppe oder Fahrzeugverschlussteil nach Anspruch 7, das ferner eine Fernsteuerung umfasst, um ein Stellungssignal zu dem Steuergerät zu übertragen.
Verfahren zum Betätigen eines Verschlussteils mit einer Gasfeder (28) mit den folgenden Schritten: (1) Befestigen eines linearen Elektromotors (30) an einer Gasfeder längs einer gemeinsamen Achse; (2) Betreiben des linearen Elektromotors, um eine Gasfeder zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Stellung zu bewegen; und (3) Antreiben der Gasfeder mit Hilfe des linearen Elektromotors, um ein Verschlussteil zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung zu bewegen.
Verfahren zum Betätigen eines Verschlussteils nach Anspruch 9, bei dem ferner das Verschlussteil durch die Gasfeder ein Gegengewicht erhält.
Verfahren zum Betätigen eines Verschlussteils nach Anspruch 9 oder 10, bei dem ferner der lineare Elektromotor betrieben wird, um das Verschlussteil in eine verriegelte Stellung zu bewegen.
Verfahren zum Betätigen eines Verschlussteils nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem ferner der lineare Elektromotor betrieben wird, um das Verschlussteil in einer gewünschten Stellung zu halten.
Verfahren zum Betätigen eines Verschlussteils nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem ferner der lineare Elektromotor fernbetätigt wird.