EP4065805A1 - Aktuator für eine seitentür eines kraftfahrzeuges mit haltefunktion - Google Patents

Aktuator für eine seitentür eines kraftfahrzeuges mit haltefunktion

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EP4065805A1
EP4065805A1 EP20786289.7A EP20786289A EP4065805A1 EP 4065805 A1 EP4065805 A1 EP 4065805A1 EP 20786289 A EP20786289 A EP 20786289A EP 4065805 A1 EP4065805 A1 EP 4065805A1
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EP
European Patent Office
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motor
side door
actuator
door
holding
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Ceased
Application number
EP20786289.7A
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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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    • E05F15/603—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors
    • E05F15/611—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for swinging wings
    • E05F15/63—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for swinging wings operated by swinging arms
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    • E05F15/611—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for swinging wings
    • E05F15/614—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for swinging wings operated by meshing gear wheels, one of which being mounted at the wing pivot axis; operated by a motor acting directly on the wing pivot axis
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    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • 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 providing an actuator of the type described above, the hold mode of which can be activated particularly easily.
  • this object is achieved in an actuator of the specified type in that the holding device is implemented by a function of the electric motor itself, according to which the control device initiates a short-circuit function of the motor phases when driving the motor, which causes a high current flow and thus a high torque to keep the side door open.
  • the door hold function is implemented by short-circuiting motor phases via the control device (control electronics). This means that a short-circuit function is implemented in the associated software.
  • the motor can hold the doors in the desired open position when the torque is high, and no additional energy is required for this.
  • the short circuit induces a current in the motor phases, which generates the motor's torque.
  • an active short circuit between the individual phases of the motor is initiated according to the invention via the control device.
  • This short circuit leads to a high current flow and thus to a high torque of the motor.
  • the motor moves a short distance and is then held. This holding torque is greater than the force applied to the door that causes the door to move.
  • Certain holding positions of the door can therefore be reached and maintained without special additional devices such as braking devices, blocking devices and the like 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 by exerting a correspondingly high holding torque through phase short-circuiting.
  • 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 can be opened up to a maximum angle of, for example, 70 °.
  • Corresponding holding positions of the door can correspond to fixed holding positions or else holding positions determined by a corresponding sensor system.
  • the electric motor is designed as a three-phase motor, in particular special as a brushless DC motor.
  • the cogging torque of the electric motor plays no role or only a subordinate role, so that the electric motor preferably has a minimized detent torque, since its holding effect should not affect the corresponding short-circuit function.
  • a certain holding positions of the side door can be provided predetermined sensor device, via the signal of which the holding function is initiated in a certain open position of the door.
  • the sensor device detects an obstacle and thereby effects a corresponding initiation of the stop position by short-circuiting by sending a signal to the control device.
  • the torque exerted by the motor after short-circuiting can be transformed into a corresponding holding torque for the door via a corresponding gearbox of the actuator.
  • the transmission can preferably be designed in such a way that the corresponding 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 is a diagram showing the increase in torque when the motor is short-circuited.
  • the exemplary embodiment described here is about an actuator for a side door of a motor vehicle which, as a function of a signal, causes the side door to open or close automatically.
  • 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 and the control device are designed so that the door-holding function is implemented by short-circuiting the motor phases via the control device (control electronics).
  • the engine control thus has a short-circuit function.
  • Such a short circuit is deliberately brought about, whereby the motor with a high torque can hold the door in the desired position.
  • the short circuit induces a current in the motor phases, which generates the corresponding torque of the motor, which is used here as a holding torque, possibly amplified via a gearbox.
  • FIG. 5 shows in a diagram the increase in the torque with a short-circuited motor, the corresponding short-circuit torque on the one hand and the corresponding short-circuit current on the other hand being shown. It can be seen that the short-circuiting of motor phases results in a significant increase in the motor torque, which ensures the corresponding holding function of the door.

Landscapes

  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Abstract

Es wird ein Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges beschrieben, der in Abhängigkeit von einem Signal ein selbsttätiges Öffnen oder Schließen der Seitentür bewirkt und eine Einrichtung zum Halten der Seitentür in einer beliebigen Offenstellung aufweist. Diese Halteeinrichtung ist durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert, gemäß der die Steuereinrichtung beim Ansteuern des Motors eine Kurzschlussfunktion der Motorphasen initiiert, die einen hohen Stromfluss und damit ein hohes Drehmoment zum Offenhalten der Seitentür verursacht. Durch das Kurzschließen der Motorphasen werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt, da es sich um eine spezielle Ansteuerungsfunktion des Motors handelt.

Description

Beschreibung
Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges mit Haltefunktion
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 zur Verfügung zu stellen, dessen Haltemodus besonders einfach aktivierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Aktuator der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Halteeinrichtung durch eine Funktion des elektrischen Motors selbst realisiert ist, gemäß der die Steuereinrichtung beim Ansteuern des Motors eine Kurzschlussfunktion der Motorphasen initiiert, die einen hohen Strom fluss und damit ein hohes Drehmoment zum Offenhalten der Seitentür verursacht.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Türhaltefunktion durch das Kurz schließen von Motorphasen über die Steuereinrichtung (Ansteuerungselektronik) realisiert. Dadurch wird in der zugehörigen Software eine Kurzschlussfunktion im plementiert. Durch den Kurzschluss der Motorphasen kann der Motor bei einem hohen Drehmoment die Türen in der gewünschten Offenstellung halten, wobei hierfür keine zusätzliche Energie benötigt wird. Durch den Kurzschluss wird ein Strom in den Motorphasen induziert, welcher das Drehmoment des Motors erzeugt.
Wenn somit ein Offenhalten der Tür in einer bestimmten Offenstellung erreicht werden soll, wird erfindungsgemäß über die Steuereinrichtung ein aktiver Kurz schluss zwischen den einzelnen Phasen des Motors initiiert. Dieser Kurzschluss führt zu einem hohen Stromfluss und damit zu einem hohen Drehmoment des Motors. Der Motor bewegt sich über eine geringe Distanz und wird dann gehalten. Dieses Haltemoment ist größer als die an der Tür anliegende Kraft, die eine Be wegung der Tür bewirkt. Durch das Kurzschließen der Motorphasen werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt. Vielmehr handelt es sich um eine Steuerfunktion (Softwarefunktion). Da der Kurzschluss sehr schnell gestellt werden kann, zeichnet sich die gesamte Vorgehensweise durch eine hohe Dynamik aus. Es müssen keine beweglichen Teile hierfür vorgesehen werden.
Bestimmte Haltepositionen der Tür können daher erreicht und eingehalten werden, ohne das spezielle Zusatzeinrichtungen wie Bremseinrichtungen, Blockadeein richtungen 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 er durch Phasenkurzschließung ein entsprechend hohes Haltemoment ausübt. 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 kann dabei bis auf einen maximalen Winkel von beispielsweise 70° geöffnet werden. Entsprechende Haltepositionen der Tür können festgelegten Haltepositionen oder aber auch durch eine entsprechende Sensorik ermittelten Haltepositionen entsprechen.
Vorzugsweise ist der elektrische Motor als Dreiphasenmotor ausgebildet, insbe sondere als bürstenloser Gleichstrommotor.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform, bei der der Haltemodus durch Kurzschließen initiiert wird, spielt das Rastmoment des elektrischen Motors (An fahrmoment bei Stillstand) keine bzw. nur eine untergeordnete Rolle, so dass der elektrische Motor vorzugsweise ein minimiertes Rastmoment aufweist, da dessen Halteeffekt die entsprechende Kurzschlussfunktion nicht beeinflussen soll.
Wie bereits erwähnt, kann eine bestimmte Haltepositionen der Seitentür vorge bende Sensoreinrichtung vorgesehen sein, über deren Signal die Haltefunktion in einer bestimmten Offenstellung der Tür initiiert wird. Beispielsweise erfasst die Sensoreinrichtung ein Hindernis und bewirkt dabei durch Signalzuführung an die Steuereinrichtung eine entsprechende Initiierung der Halteposition durch Kurz schließen.
Das vom Motor nach Kurzschließen ausgeübte Drehmoment kann über ein ent sprechendes Getriebe des Aktuators in ein entsprechendes Haltemoment für die Tür transformiert werden. Das Getriebe kann dabei vorzugsweise so ausgebildet sein, dass das entsprechende Drehmoment 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; und
Figur 5 ein Diagramm, das die Steigerung des Drehmomentes bei kurz geschlossenem Motor 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 nebst Steuereinrichtung so ausgebildet, dass die Türhaltefunktion durch das Kurzschließen der Motorphasen über die Steuereinrichtung (Ansteuerungselektro nik) realisiert wird. Die Motorsteuerung weist somit eine Kurzschlussfunktion auf. Es wird gezielt ein solcher Kurzschluss herbeigeführt, wodurch der Motor mit einem hohen Drehmoment die Tür in der gewünschten Position halten kann. Durch den Kurzschluss wird ein Strom in den Motorphasen induziert, der das entsprechende Drehmoment des Motors erzeugt, das hierbei, ggf. verstärkt über ein Getriebe, als Haltemoment genutzt wird.
Figur 5 zeigt in einem Diagramm die Steigerung des Drehmomentes bei kurzge schlossenem Motor, wobei einerseits das entsprechende Kurzschlussmoment und andererseits der entsprechende Kurzschlussstrom dargestellt sind. Man erkennt, dass sich durch das Kurzschließen von Motorphasen ein wesentlicher Anstieg des Motordrehmomentes ergibt, der für die entsprechende Haltefunktion der Tür sorgt.
Durch geschicktes Auslegen des Kurzschlussdrehmomentes wird somit die Halte funktion der Tür erfüllt.

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, gemäß der die Steu ereinrichtung beim Ansteuern des Motors eine Kurzschlussfunktion der Motorphasen initiiert, die einen hohen Stromfluss und damit ein hohes Drehmoment zum Offenhalten der Seitentür verursacht.
2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor als Dreiphasenmotor ausgebildet ist.
3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist.
4. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der elektrische Motor ein minimiertes Rastmo ment aufweist.
5. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass er eine bestimmte Haltepositionen der Seitentür vorgebende Sensoreinrichtung aufweist.
EP20786289.7A 2019-11-25 2020-10-05 Aktuator für eine seitentür eines kraftfahrzeuges mit haltefunktion Ceased EP4065805A1 (de)

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DE102019218172.4A DE102019218172A1 (de) 2019-11-25 2019-11-25 Aktuator für eine Seitentür eines Kraftfahrzeuges mit Haltefunktion
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EP4065805A1 true EP4065805A1 (de) 2022-10-05

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EP (1) EP4065805A1 (de)
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DE (1) DE102019218172A1 (de)
WO (1) WO2021104726A1 (de)

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