EP4065804A1 - Aktuator für eine seitentür eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Aktuator für eine seitentür eines kraftfahrzeuges

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EP4065804A1
EP4065804A1 EP20786286.3A EP20786286A EP4065804A1 EP 4065804 A1 EP4065804 A1 EP 4065804A1 EP 20786286 A EP20786286 A EP 20786286A EP 4065804 A1 EP4065804 A1 EP 4065804A1
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EP
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actuator
door
torque
electric motor
side door
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Ceased
Application number
EP20786286.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Martin Fritsch
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
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Publication date
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    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/531—Doors

Definitions

  • the present invention relates to an actuator for a side door of a motor vehicle, which causes the side door to open or close automatically as a function of a signal, with an electric motor controlled by the signal via a control device which, as a function thereof, has a gearbox a hinge of the side door generated acting torque, and a device for holding the side door in any open position.
  • Motor vehicle doors that are not provided with an actuator are opened or closed by actuating the door handle and applying pressure against the door.
  • the door In the open position, in addition to an end position, the door assumes certain holding (latching) positions in which the door movement is stopped and a corresponding resistance has to be overcome for further movement.
  • the door opening and closing mechanism is provided with certain additional devices, such as brakes, blocking devices and the like. The arrangement of such devices is correspondingly complex.
  • doors of motor vehicles which are provided with appropriate actuators.
  • Such an actuator for a side door of a motor vehicle is described at the beginning. It causes the side door to be opened and closed automatically when the signal is activated by actuating the door handle, a push button on the dashboard or by radio control, etc.
  • an electric motor of an actuator is controlled by the signal via a control device, which depending on this, a a gear generates torque acting on a hinge of the side door.
  • the door is opened or closed in this way, it being possible for this to be carried out in any position, for example an end position or any intermediate position.
  • a suitable sensor device can, for example, specify the door position to be reached.
  • Even with such doors that are provided with an actuator it is known to generate certain stops to hold the door open, including, for example, additional braking devices, etc. are provided, which can be provided in addition to the actuator or within the actuator.
  • the present invention is based on the object of creating an actuator of the type described in the introduction, which is characterized by a particularly simple and inexpensive design.
  • an actuator of the specified type in that the holding device is implemented by a function of the electric motor itself, which is designed so that it has an increased cogging torque in the de-energized state, which is designed to a value that is Holding moment to hold the door open is required.
  • Certain holding positions of the door can therefore be reached and maintained without special additional devices, such as braking devices, blocking devices, etc., having to be provided in the actuator or in addition to the actuator.
  • the actuator designed according to the invention therefore has no additional device that fixes a holding position of the door, but the electric motor itself fixes this holding position in that the correspondingly increased detent torque must be overcome when the motor starts up again.
  • the door can therefore not easily move further and, as in the prior art described at the beginning, assumes a latching position.
  • the actuator designed according to the invention is attached to the vehicle body in the area of the door hinge and outputs the torque of its electric motor via a suitable gear to the door hinge to rotate it.
  • a suitable gear to the door hinge to rotate it.
  • a bolt in the door hinge is turned so that the door is opened or closed.
  • the door is opened up to a maximum angle of, for example, 70 °.
  • the electric motor of the door actuator is designed in such a way that when the motor is stopped, there is an increased detent torque which causes the door to remain in the corresponding holding position.
  • the electric motor of the actuator is preferably designed as a brushless direct current motor.
  • the air gap of the electric motor is designed to be particularly small.
  • the electric motor has particularly few slots and poles.
  • the actuator designed according to the invention can also have a sensor device that specifies certain holding positions of the side door. For example, if there is an object that hinders further opening of the door or prevents ver, the sensor gives a suitable signal to a control device that controls electric motor in a certain holding position, in which the door is held open due to the increased detent torque.
  • the cogging torque of the electric motor is converted into a holding torque of the door in a desired position via the associated gear.
  • the maximum torque in the de-energized state of the electric motor is converted into the corresponding holding torque for the door via the transmission.
  • the transmission is therefore preferably designed in such a way that the corresponding cogging torque of the electric motor is increased and results in an increased holding torque.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an actuator which is installed in a motor vehicle
  • FIG. 2 is a highly schematic side view of the actuator
  • FIG. 3 shows a highly schematic plan view of the actuator in the closed position of the door
  • FIG. 4 shows a highly schematic plan view of the actuator in the open state of the door
  • FIG. 5 shows a highly schematic section through an electric motor of the actuator
  • Figure 6 is a diagram showing the detent torque as a function of the angle of rotation.
  • the embodiment described here is about an actuator for a side door of a motor vehicle, which, depending on a signal, generates a self- active opening or closing of the side door causes.
  • the actuator has an electric motor controlled by the signal via a control device, which, as a function of the signal, generates a torque acting on a hinge of the side door via a gear.
  • Figure 1 shows the actuator 1 installed on the A-pillar of a motor vehicle.
  • Figure 2 shows the actuator 1 in a highly schematic side view.
  • the actuator 1 has an electric motor (not specifically shown) which has an upwardly extending drive shaft 2 in the figure, which exerts a corresponding torque.
  • the shaft 2 actuates a rotary arm 6 gela gela on a sliding element 3, which is fixed in a vehicle door.
  • the corresponding mechanism is held by an arm 7 which is attached to the A-pillar of a motor vehicle, as shown at 4.
  • a rotation of the motor shaft 2 thus causes the rotary arm 6 to pivot and thus the vehicle door to be opened or closed.
  • FIGS. 3 and 4 each show a schematic plan view of the actuator 1 with a corresponding actuating mechanism (gear) for the vehicle door, FIG. 3 showing the arm 6 with the door closed and FIG. 4 showing the arm 6 with the door open.
  • the actuator 1 shown and described here also has a device for folding the vehicle side door in any open position, which is implemented by a function of the electric motor itself.
  • the electric motor is designed in such a way that it has an increased detent torque in the de-energized state, which is designed to a value that is required as the flip torque to keep the vehicle door open.
  • the cogging torque of the motor is increased to the flolding torque via the gear mechanism provided.
  • FIG. 5 shows a schematic partial section through an electric motor of the actuator 1.
  • the motor has a rotor 9 and a stator 8, which are separated from one another by an air gap 10.
  • a correspondingly small design of the air gap 10 generates a cogging torque of the electric motor which, if necessary through amplification via the associated gear, becomes a holding torque of the vehicle door, which is sufficient to hold the door open in a certain catch position.
  • the diagram in FIG. 6 shows the cogging torque of the motor as a function of the angle of rotation, with a maximum cogging torque of 0.14 Nm being generated as the holding torque.
  • the maximum detent torque of 0.14 Nm is multiplied by the transmission ratio of the associated gear of 375, so that a door holding torque of 52 Nm results.
  • the torque required to open the door or to move the door further from a holding position is 62 Nm.
  • the holding torque of 52 Nm generated by the detent torque and increased by the gear is therefore sufficient to keep the door open.

Landscapes

  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Abstract

Es wird ein Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges beschrieben. In Abhängigkeit von einem Signal bewirkt der Aktuator ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür. Der Aktuator besitzt einen elektrischen Motor, der in Abhängigkeit von einer Ansteuerung ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert. Ferner hat er eine Einrichtung zum Halten der Seitentür in einer beliebigen Offenstellung, die durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist, der so ausgebildet ist, dass er im stromlosen Zustand ein erhöhtes Rastmoment aufweist, das auf einen Wert ausgelegt ist, der als Haltemoment zum Offenhalten der Tür erforderlich ist. Auf diese Weise zeichnet sich der Aktuator durch eine besonders einfache und kostengünstige Bauart aus.

Description

Beschreibung
Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Seitentür eines Kraft fahrzeuges, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt, mit einem durch das Signal über eine Steuerein richtung angesteuerten elektrischen Motor, der in Abhängigkeit davon ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert, und einer Einrichtung zum Halten der Seitentür in einer beliebigen Offenstellung.
Kraftfahrzeugtüren, die nicht mit einem Aktuator versehen sind, werden durch Be tätigung des Türgriffes und Druckausübung gegen die Tür geöffnet oder ge schlossen. Die Tür nimmt dabei in Offenstellung neben einer Endstellung bestimmte Halte(Rast)-Positionen ein, in denen die Türbewegung gestoppt wird und zu einer Weiterbewegung ein entsprechender Widerstand überwunden werden muss. Um diese Haltepositionen zu realisieren, ist der Türöffnungs- bzw. -schließmechanismus mit bestimmten Zusatzeinrichtungen, wie Bremsen, Blo ckiereinrichtungen u.dgl., versehen. Die Anordnung von derartigen Einrichtungen ist entsprechend aufwendig.
Ferner sind Türen von Kraftfahrzeugen bekannt, die mit entsprechenden Aktua toren versehen sind. Ein solcher Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges ist eingangs beschrieben. Er bewirkt ein automatisches Öffnen und Schließen der Seitentür bei Signalansteuerung durch eine Betätigung des Türgriffes, eines Druckknopfes am Armaturenbrett oder durch eine Ansteuerung über Funk etc. Hierbei wird durch das Signal über eine Steuereinrichtung ein elektrischer Motor eines Aktuators angesteuert, der in Abhängigkeit hiervon ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment erzeugt. Die Tür wird auf diese Weise geöffnet oder geschlossen, wobei dies in eine beliebige Stellung, beispielsweise eine Endstellung oder beliebige Zwischenstellung, durchgeführt werden kann. Eine geeignete Sensoreinrichtung kann hierbei beispielsweise die zu erreichende Türposition vorgeben. Auch bei derartigen Türen, die mit einem Aktuator versehen sind, ist es bekannt, bestimmte Haltestellen zum Offenhalten der Tür zu generieren, wozu beispiels weise zusätzliche Bremseinrichtungen etc. vorgesehen sind, die zusätzlich zum Aktuator oder innerhalb des Aktuators vorgesehen sein können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator der ein gangs beschriebenen Art zu schaffen, der sich durch eine besonders einfache und kostengünstige Bauart auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Aktuator der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Halteeinrichtung durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist, der so ausgebildet ist, dass er im stromlosen Zustand ein erhöhtes Rastmoment aufweist, das auf einen Wert ausgelegt ist, der als Hal temoment zum Offenhalten der Tür erforderlich ist.
Es ist bekannt, dass elektrische Motoren ein sogenanntes parasitäres Drehmoment, auch als Rastmoment bezeichnet, aufweisen. Wenn der Motor stromlos wird und in einer bestimmten Stellung zum Stillstand kommt, muss zuerst ein derartiges Drehmoment bzw. Rastmoment überwunden werden, um den Motor wieder in Be trieb zu nehmen. Die vorliegende Erfindung nutzt diese Tatsache aus, indem sie gezielt den elektrischen Motor des Aktuators mit einem erhöhten Rastmoment ausstattet, das so groß ist, dass sich in einer beliebigen Stellung des Motors, die einer entsprechenden Offenstellung der Fahrzeugtür entspricht, ein Haltemoment ergibt, welches nötig bzw. ausreichend ist, um die Tür bewegungslos offenzuhalten. Mit anderen Worten, um die Tür weiter zu bewegen (sowohl in Öffnungs- als auch in Schließrichtung) muss erst eine durch das Rastmoment bzw. Haltemoment er zeugte Gegenkraft überwunden werden. Bestimmte Haltepositionen der Tür kön nen daher erreicht und eingehalten werden, ohne dass spezielle Zusatzeinrich tungen, wie Bremseinrichtungen, Blockadeeinrichtungen u.dgl., im Aktuator oder zusätzlich zum Aktuator vorgesehen werden müssen. Der erfindungsgemäß ausgebildete Aktuator hat daher keine Zusatzeinrichtung, die eine Halteposition der Tür festlegt, sondern der elektrische Motor selbst fixiert diese Halteposition, indem bei einem erneuten Anlaufen des Motors das entsprechend erhöhte Rastmoment überwunden werden muss. Die Tür kann sich somit nicht ohne weiteres weiterbewegen und nimmt wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik eine Rastposition ein.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Aktuator ist im Bereich des Türscharniers an der Fahrzeugkarosse befestigt und gibt das Drehmoment seines elektrischen Mo tors über ein geeignetes Getriebe auf das Türscharnier zum Drehen desselben ab. Hierbei wird beispielsweise ein Bolzen im Türscharnier gedreht, so dass die Tür geöffnet bzw. geschlossen wird. Die Tür wird dabei bis auf einen maximalen Winkel von beispielsweise 70° geöffnet.
Mit anderen Worten, bei der vorliegenden Erfindung ist der elektrische Motor des Türaktuators so ausgebildet, dass sich beim Stoppen des Motors ein verstärktes Rastmoment ergibt, das ein Verbleiben der Tür in der entsprechenden Halteposition bewirkt.
Vorzugsweise ist der elektrische Motor des Aktuators als bürstenloser Gleich strommotor ausgebildet.
Um das erhöhte Rastmoment des elektrischen Motors zu realisieren, ist bei einer Ausführungsform desselben der Luftspalt des elektrischen Motors besonders klein ausgebildet. Bei einer anderen Lösung weist der elektrische Motor besonders we nige Nuten und Pole auf. Durch diese baulichen Maßnahmen gelingt es, das Rastmoment des Motors so zu erhöhen, dass dieses als Haltemoment zum Of fenhalten der Tür verwendet werden kann.
Auch kann der erfindungsgemäß ausgebildete Aktuator eine bestimmte Halteposi tionen der Seitentür vorgebende Sensoreinrichtung aufweisen. Ist beispielsweise ein Gegenstand vorhanden, der ein weiteres Öffnen der Tür behindert bzw. ver hindert, gibt der Sensor ein geeignetes Signal an eine Steuereinrichtung, die den elektrischen Motor in eine bestimmte Halteposition steuert, in der die Tür aufgrund des erhöhten Rastmomentes offengehalten wird.
Es versteht sich, dass das Rastmoment des elektrischen Motors über das zugehö rige Getriebe in ein Haltemoment der Tür in einer gewünschten Position umge wandelt wird. Mit anderen Worten, das maximale Drehmoment im unbestromten Zustand des elektrischen Motors wird über das Getriebe in das entsprechende Haltemoment für die Tür gewandelt. Daher ist das Getriebe vorzugsweise so aus gebildet, dass das entsprechende Rastmoment des elektrischen Motors verstärkt wird und in einem verstärkten Haltemoment resultiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Aktuators, der in einem Kraftfahr- zeug eingebaut ist;
Figur 2 eine stark schematisierte Seitenansicht des Aktuators;
Figur 3 eine stark schematisierte Draufsicht des Aktuators in der ge schlossenen Stellung der Tür;
Figur 4 eine stark schematisierte Draufsicht des Aktuators im geöffneten Zustand der Tür;
Figur 5 einen stark schematisierten Schnitt durch einen elektrischen Motor des Aktuators; und
Figur 6 ein Diagramm, das das Rastmoment in Abhängigkeit vom Dreh winkel zeigt.
Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel geht es um einen Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbst- tätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt. Der Aktuator weist einen durch das Signal über eine Steuereinrichtung angesteuerten elektrischen Motor auf, der in Abhängigkeit vom Signal ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert.
Figur 1 zeigt den Aktuator 1 im eingebauten Zustand an der A-Säule eines Kraft fahrzeuges.
Figur 2 zeigt den Aktuator 1 in einer stark schematisierten Seitenansicht. Der Ak tuator 1 besitzt einen elektrischen Motor (nicht speziell gezeigt), der eine sich in der Figur nach oben erstreckende Antriebswelle 2 aufweist, die ein entsprechendes Drehmoment ausübt. Die Welle 2 betätigt einen auf einem Gleitelement 3 gela gerten Dreharm 6, der in einer Fahrzeugtür befestigt ist. Der entsprechende Me chanismus wird über einen Arm 7 gehalten, der an der A-Säule eines Kraftfahr zeuges befestigt ist, wie bei 4 gezeigt.
Eine Drehung der Motorwelle 2 bewirkt somit ein Verschwenken des Dreharmes 6 und damit ein Öffnen oder Schließen der Fahrzeugtür.
Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils eine schematisierte Draufsicht auf den Aktuator 1 mit entsprechendem Betätigungsmechanismus (Getriebe) für die Fahrzeugtür, wobei Figur 3 den Arm 6 bei geschlossener Tür und Figur 4 den Arm 6 bei geöff neter Tür zeigt.
Der hier dargestellte und beschriebene Aktuator 1 weist ferner eine Einrichtung zum Flalten der Fahrzeugseitentür in einer beliebigen Offenstellung auf, die durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist. H ierbei ist der elektrische Motor so ausgebildet, dass er im stromlosen Zustand ein erhöhtes Rastmoment aufweist, das auf einen Wert ausgelegt ist, der als Flaltemoment zum Offenhalten der Fahrzeugtür erforderlich ist. Hierbei wird das Rastmoment des Motors über den vorgesehenen Getriebemechanismus noch zum Flaltemoment verstärkt. Figur 5 zeigt einen schematisierten Teilschnitt durch einen elektrischen Motor des Aktuators 1. Der Motor weist einen Rotor 9 und einen Stator 8 auf, welche durch einen Luftspalt 10 voneinander getrennt sind. Durch eine entsprechend kleine Ausbildung des Luftspaltes 10 wird ein Rastmoment des elektrischen Motors er- zeugt, das, ggf. durch Verstärkung über das zugehörige Getriebe, zu einem Hal temoment der Fahrzeugtür wird, welches zum Offenhalten der Tür in einer be stimmten Rastposition ausreicht. Im Diagramm der Figur 6 ist das Rastmoment des Motors in Abhängigkeit vom Drehwinkel dargestellt, wobei hier ein maximales Rastmoment von 0,14 Nm als Haltemoment generiert wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das maximale Rastmoment von 0,14 Nm mit dem Übersetzungsverhältnis des zugehörigen Getriebes von 375 multipliziert, so dass ein Türhaltemoment von 52 Nm resultiert. Das zum Öffnen der Tür bzw. zum Weiterbewegen der Tür aus einer Halteposition erforderliche Drehmoment beträgt 62 Nm. Das vom Rastmoment erzeugte und über das Getriebe verstärkte Haltemoment von 52 Nm ist daher ausreichend, um ein Offenhalten der Tür zu bewirken.

Claims

Patentansprüche
1. Aktuator (1 ) für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt, mit einem durch das Signal über eine Steuereinrichtung angesteuerten elektrischen Motor, der in Abhängigkeit davon ein über ein Getriebe auf ein Scharnier der Seitentür einwirkendes Drehmoment generiert, und einer Ein richtung zum Halten der Seitentür in einer beliebigen Offenstellung, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist, der so ausgebildet ist, dass er im stromlosen Zustand ein erhöhtes Rastmoment aufweist, das auf einen Wert ausgelegt ist, der als Haltemoment zum Offenhalten der Tür er forderlich ist.
2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist.
3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (10) des elektrischen Motors besonders klein ausgebildet ist.
4. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der elektrische Motor besonders wenige Nuten und Pole aufweist.
5. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass er eine bestimmte Haltepositionen der Seitentür vorgebende Sensoreinrichtung aufweist.
6. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Rastmoment des elektrischen Motors über das zugehörige Getriebe in ein Haltemoment der Tür in einer gewünschten Position umgewandelt wird.
EP20786286.3A 2019-11-25 2020-10-05 Aktuator für eine seitentür eines kraftfahrzeuges Ceased EP4065804A1 (de)

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EP (1) EP4065804A1 (de)
CN (1) CN114729556A (de)
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