KR20170084179A - 파워 드라이브 모듈이 구비된 차량 도어 시스템 - Google Patents

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루돌프 그루버
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Abstract

자동차 도어 시스템은 도어를 지지하도록 구성된 힌지를 포함한다. 스위치는 도어를 자동 개방 또는 밀폐하는 사용자 요청에 응답하여 제1 입력을 제공하도록 구성된다. 파워 드라이브 모듈은 하우징, 모터, 샤프트 부재에 의해 모터에 작동가능하게 결합된 기어박스, 기어박스와 도어에 작동가능하게 연결된 출력 샤프트, 및 샤프트 부재에 작동가능하게 연결된 브레이크 조립체를 포함한다. 상기 출력 샤프트는 힌지 주위에서 도어의 목표 모션에 대응하는 출력 토크를 제공하도록 구성된다. 상기 브레이크 조립체는 하우징에 접지되는 정상 밀폐 위치를 가지며 브레이크 조립체는 도어 밀폐 모드와 도어 개방 모드 중 하나의 모드에 대응하는 개방 위치를 포함하고 샤프트 부재는 개방 위치에서 하우징에 대해 회전가능하도록 구성된다. 위치 센서는 출력 샤프트의 회전을 감지하고 이에 대해 응답하여 제2 입력을 제공하도록 구성된다. 제2 입력은 정상 밀폐 위치에서 브레이크 조립체의 슬립 토크를 초과하는 힌지 주위에서 피벗회전하는 도어의 수동 초기화된 운동에 대응한다.

Description

파워 드라이브 모듈이 구비된 차량 도어 시스템{VEHICLE DOOR SYSTEM WITH POWER DRIVE MODULE}
본 발명은 차량용 자동 도어, 더욱 구체적으로 차량 승객용 도어에 관한 것이다.
미니밴의 일 측면 또는 양 측면 상의 슬라이딩 도어 또는 스포츠 유틸리티 차량의 적재 공간에 대한 후방 리프트게이트와 같은 파워 도어가 차량 상에 증가적으로 제공되고 있다. 파워 드라이브 모듈은 전기 스위치로부터의 입력에 응답하여 개방 위치와 밀폐 위치 사이에서 리프트게이트 또는 슬라이딩 도어를 이동시킨다.
전형적으로, 승객용 도어는 파워 드라이브 모듈의 이점 없이 도어를 밀거나 당김으로써 수동으로 개방 또는 밀폐된다. 승객용 도어는 도어 체크를 이용하여 정상 개방 및 밀폐 상태로 고정된다. 승객은 도어 필러로부터 도어를 래치해제되도록 핸들을 잡거나(engage) 또는 버튼을 누른다. 도어 체크는 도어와 프레임 사이에 상호연결된다. 도어 체크는 전형적으로 도어를 개방된 상태로 고정하는 개별 도어 개방 위치를 형성하는 디텐트를 포함한다.
파워 도어 모듈은 승객용 도어에 적용되지만 이들 모듈은 더 복잡하다. 예를 들어, 모터를 결합 및 결합해제하기 위하여 개방 및 밀폐되는, 클러치를 통하여 기어를 선택적으로 구동하도록 모터가 사용된다.
일 예시적인 실시 형태에서, 자동차 도어 시스템은 도어를 지지하도록 구성된 힌지를 포함한다. 스위치는 도어를 자동 개방 또는 밀폐하는 사용자 요청에 응답하여 제1 입력을 제공하도록 구성된다. 파워 드라이브 모듈은 하우징, 모터, 샤프트 부재에 의해 모터에 작동가능하게 결합된 기어박스, 기어박스와 도어에 작동가능하게 연결된 출력 샤프트, 및 샤프트 부재에 작동가능하게 연결된 브레이크 조립체를 포함한다. 상기 출력 샤프트는 힌지 주위에서 도어의 목표 모션에 대응하는 출력 토크를 제공하도록 구성된다. 상기 브레이크 조립체는 하우징에 접지되는 정상 밀폐 위치를 가지며 브레이크 조립체는 도어 밀폐 모드와 도어 개방 모드 중 하나의 모드에 대응하는 개방 위치를 포함하고 샤프트 부재는 개방 위치에서 하우징에 대해 회전가능하도록 구성된다. 위치 센서는 출력 샤프트의 회전을 감지하고 이에 대해 응답하여 제2 입력을 제공하도록 구성된다. 제2 입력은 정상 밀폐 위치에서 브레이크 조립체의 슬립 토크를 초과하는 힌지 주위에서 피벗회전하는 도어의 수동 초기화된 운동에 대응한다.
추가 실시 형태에서, 컨트롤러는 스위치, 모터, 브레이크 조립체 및 위치 센서와 통신하고, 상기 컨트롤러는 브레이크 조립체가 개방 위치로 이동하고 모터가 스위치로부터의 제1 입력 없이 제2 입력에 응답하여 자동으로 도어를 이동하도록 명령한다.
추가 실시 형태에서, 기어박스는 샤프트 부재에 의해 서로 상호연결된 제1 및 제2 기어박스를 포함한다. 제1 기어박스는 제2 기어박스와 모터 사이에 결합된다.
추가 실시 형태에서, 브레이크 조립체는 제1 기어박스와 제2 기어박스 사이에 배열된다.
추가 실시 형태에서, 링키지 조립체는 도어 필러에 상호연결되도록 구성되고 출력 샤프트에 연결된다. 링키지 조립체는 도어를 개방 또는 밀폐시키기 위하여 도어 필러에 출력 토크를 전달하도록 구성된다.
추가 실시 형태에서, 위치 센서는 모터와 통합되고 위치 센서는 출력 샤프트의 회전을 나타내는 모터의 회전을 감지하도록 구성된다.
추가 실시 형태에서, 브레이크 조립체는 정상 밀폐 위치에서 샤프트 부재를 하우징에 접지하는 영구 자석 및 하우징에 대해 샤프트 부재가 자유롭게 회전하도록 허용하는 개방 위치를 제공하기 위하여 영구 자석의 자기 플럭스를 극복하는 코일을 포함한다.
추가 실시 형태에서, 코일은 목표 도어 느낌에 대응하는 브레이크 조립체의 목표 해제를 제공하기 위하여 변조된다.
추가 실시 형태에서, 브레이크 조립체는 정상 밀폐 위치에서 홀딩 토크를 포함하고, 코일은 코일의 펄스 폭 변조 평균 전압에 대해 홀딩 토크를 감소시키도록 변조되어 구성된다.
추가 실시 형태에서, 래치는 컨트롤러와 통신한다. 래치는 컨트롤러로부터의 명령에 응답하여 스트라이커에 대해 개방 및 밀폐되도록 구성된다.
추가 실시 형태에서, 자세 센서는 컨트롤러와 통신한다. 자세 센서는 차량의 자세를 제공하도록 구성된다. 컨트롤러는 자세 센서로부터의 신호에 응답하여 브레이크 조립체를 조절하도록 구성된다.
또 다른 예시적인 실시 형태에서, 도어 파워 드라이브 모듈은 하우징 및 하우징 내에 배열된 모터를 포함한다. 제1 및 제2 기어박스는 샤프트 부재에 의해 서로 일렬로 결합되고 하우징 내에 배열된다. 제1 기어박스는 모터를 제2 기어박스에 연결한다. 출력 샤프트는 제2 기어박스에 결합된다. 브레이크 조립체는 샤프트 부재에 선택적으로 연결된다. 브레이크 조립체는 샤프트 부재가 하우징에 접지되는 정상 밀폐 위치를 가지며 브레이크 조립체는 도어 밀폐 모드와 도어 개방 모드 들 중 하나의 모드에 대응하는 개방 위치를 포함하고 샤프트 부재는 제1 기어박스를 구동하는 모터에 응답하여 브레이크 개방 위치에서 하우징에 대해 회전가능하게 구성된다. 위치 센서는 출력 샤프트의 회전을 감지하도록 구성된다.
추가 실시 형태에서, 제1 기어박스는 유성 기어 세트이다. 제2 기어박스는 스퍼 기어 세트이다.
추가 실시 형태에서, 링키지 조립체가 출력 샤프트에 상호연결된다. 링키지 조립체는 도어를 개방 또는 밀폐하기 위하여 출력 샤프트로부터 도어 필러로 출력 토크를 전달하도록 구성된다.
추가 실시 형태에서, 위치 센서가 모터와 통합된다. 위치 센서는 출력 샤프트의 회전을 나타내는 모터의 회전을 감지하도록 구성된다.
추가 실시 형태에서, 브레이크 조립체는 샤프트 부재에 고정된 구동 링 상에 장착된 영구 자석 및 샤프트 부재가 하우징에 대해 자유롭게 회전하도록 허용하는 개방 위치로 구동 링을 이동시키는 코일을 포함한다. 상기 영구 자석은 정상 밀폐 위치에서 하우징에 구동 링을 접지한다.
추가 실시 형태에서, 브레이크 조립체는 정상 밀폐 위치에서 샤프트 부재를 하우징에 접지하는 영구 자석 및 하우징에 대해 샤프트 부재가 자유롭게 회전하도록 허용하는 개방 위치를 제공하기 위하여 영구 자석의 자기 플럭스를 극복하는 코일을 포함한다.
또 다른 예시적인 실시 형태에서, 도어를 구동하는 방법은 수동 입력을 제공하기 위하여 힌지 주위에서 도어를 소정 방향으로 수동 피벗회전시키는 단계, 수동 입력을 감지하는 단계, 및 수동 입력에 응답하여 도어를 소정 방향으로 구동하도록 모터를 에너자이징하는 단계를 포함한다.
추가 실시 형태에서, 감지 단계는 출력 샤프트의 회전을 감지하고 출력 샤프트를 통하여 기어박스를 역-구동하는 단계를 포함한다.
추가 실시 형태에서, 감지 단계는 출력 샤프트의 회전을 나타내는 모터의 호전을 감지하고 모터를 역-구동하는 단계를 포함한다.
추가 실시 형태에서, 도어를 수동 피벗회전시키는 상기 단계는 도어를 고정하는 브레이크 조립체의 슬립 토크를 초과하고 모터를 에너자이징하는 단계를 수행하기에 앞서 브레이크 조립체를 해제하는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면을 고려할 때 하기 상세한 설명을 참조하여 추가로 이해될 수 있다.
도 1a는 도어 필러에 장착된 파워 드라이브 모듈을 포함한 차량 도어의 사시도.
도 1b는 파워 드라이브 모듈의 링키지 조립체를 도시하는 도어의 확대된 사시도.
도 2는 파워 드라이브 모듈을 사용하는 예시 도어 시스템 실시 형태의 도식적인 도면.
도 3a는 파워 드라이브 모듈의 사시도.
도 3b는 도 3a의 선 3B-3B를 따라 취한 파워 드라이브 모듈의 단면도.
도 4는 파워 드라이브 모듈용 브레이크 조립체의 단면도.
도 5는 자동 도어 개방 모드의 스위치 명령 개방을 나타내는 흐름도.
도 6은 자동 도어 밀폐 모드의 스위치 명령 밀폐를 나타내는 흐름도.
도 7은 파워 수동 개방 모드의 푸시/풀 도어 명령 밀폐를 나타내는 흐름도.
도 8은 파워 수동 밀폐 모드의 푸시/풀 도어 명령 개방을 나타내는 흐름도.
도 9a는 시간에 대한 브레이크 조립체 전압을 나타내는 그래프.
도 9b는 도 9a에 도시된 전압-시간 관계에 따른 시간에 대한 브레이크 조립체 홀딩 토크를 나타내는 그래프.
통상적인 자동차(10)(단지 일부만이 도시됨)는 전형적으로 차량 객실 및/또는 적재 공간 내로 들어가고 나오기 위해 사용되는 다수의 도어(12)(단지 하나만 도시됨)를 포함한다. 예시에서, 도어(12)는 승객용 도어(passenger door)이다. 도어(12)는 도어가 개방 위치와 밀폐 위치 사이에서 이동가능한 A-필러 또는 B-필러와 같이 도어 필러(14)에 힌지(15)(하나만 도시됨)에 의해 피벗회전가능하게 장착된다. 도어(12)는 전형적으로 임팩트 인트루전 빔, 윈도우 레귤레이터, 및 다른 장치를 포함하는 캐비티(16)를 갖는다. 파워 드라이브 모듈(18)은 파워 드라이브 모듈(18)이 대신에 원하는 경우 도어 필러(14) 내에 배열될 수 있을지라도 캐비티(16) 내에 배열된다. 힌지(15) 근처에서 파워 드라이브 모듈(18)의 장착은 도어 관성에 대한 충돌을 최소화한다.
파워 드라이브 모듈(18)은 전형적으로 사용자가 승객용 도어를 수동으로 밀고 당길 필요 없이 도어(12)의 자동화된 개방 및 밀폐를 허용하는 도어 시스템(20)(도 2)의 일부이다. 그러나, 시스템(20)은 도어 체크(door check) 및 자동화된 개방 밀폐 특징부를 갖는 종래의 도어로서 사용될 수 있다. 시스템(20)은 또한 개별 디텐트를 갖는 전형적인 도어 체크의 필요성 없이 도어 홀드 또는 도어 체크로서 기능을 할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 파워 드라이브 모듈(18)은 링키지 조립체(21)에 의해 도어 필러(door pillar, 14)에 연결된다. 링키지 조립체(21)는 파워 도어 모듈(18)에 의해 제공된 개방 및 밀폐력을 도어 필러(14)에 전달하고, 또한 필요한 경우 도어(12)를 개방된 상태로 고정한다.
도 2를 참조하면, 시스템(20)은 컨트롤러(22), 또는 다양한 구성요소로부터 입력을 수신하고 뿐만 아니라 사용자 요청에 응답하여 도어(12)를 개방 및 밀폐하기 위하여 파워 드라이브 모듈(18)에 명령 신호를 전송하는 전자 제어 유닛(ECU)을 포함한다. 파워 서플라이(24)는 명령의 형태로 파워 드라이브 모듈(18)에 전력을 선택적으로 제공하는 컨트롤러(22)에 연결된다. 래치(26) 및 스위치(30)가 또한 컨트롤러(22)와 통신한다. 도어(12)(도 1a)에 형성된 래치(26)는 도어 필러(14)에 장착된 스트라이커(28)에 선택적으로 결합 및 분리된다. 예시에서, 래치(26)는 파워 풀-인 래치이다. 스위치(30)는 도어(12)를 자동으로 개방 또는 밀폐하기 위한 사용자 요청을 나타내는 시스템(20)에 제1 입력을 제공한다.
차량 자세 센서(29)는 컨트롤러(22)와 통신하고 파워 드라이브 모듈(18)에 의해 작동 시에 도어(12)의 움직임을 제어하는데 유용한 차량의 자세를 감지하기 위하여 사용된다.
도 2 및 도 3b를 참조하면, 파워 도어 모듈(18)은 하우징(33) 내에 배열된 모터(32)를 포함한다. 하우징(33)은 서로 고저오딘 하나 이상의 개별 구조물에 의해 제공될 수 있다. 예시에서, 모터는 예를 들어, 1/3 Nm인 비교적 작은 토크를 제공한다. 일 예시 모터가 존슨 모터 컴퍼니(Johnson Motor Company), 모델 번호 1999-1061255로 입수가능하다.
모터(32)에 의해 제공된 토크를 증가시키기 위하여 기어박스가 사용된다. 예시에서, 더 많거나 또는 더 적은 개수의 기어박스가 사용될 수 있을지라도 2개의 기어박스가 사용된다. 제1 및 제2 기어박스(34, 36)는 예시 실시 형태에서 샤프트 부재(39)에 의해 일렬로 서로 결합되고 하우징(33) 내에 배열된다. 제1 기어박스(34)는 모터(32)를 제2 기어박스(36)에 연결한다. 일 예시에서, 제1 기어박스는 35:1 감속비를 제공하는 유성 기어 세트이다. 제2 기어박스(36)는 6.25:1 감속을 제공하는 스펀 기어 세트이다. 따라서, 총 기어 비는 218.75:1이고 이는 제안된 기어박스의 타입과 함께 도어의 원하는 수동 조작 시에 클러치를 필요로 하지 않는 완전 역-구동가능 장치(fully back-drivable arrangement)를 제공한다. 물론, 다른 기어 구성 및 기어 감속이 제공될 수 있다.
브레이크 조립체(38)는 브레이크 조립체(38)가 다른 위치에 배열될 수 있을지라도 도시된 예시에서 제1 기어박스(34)와 제2 기어박스(36) 사이에 배열된다. 브레이크 조립체(38)는 하우징(33)을 통하여 도어(12)에 접지되고(grounded) 샤프트 부재(39)에 선택적으로 연결된다. 일 적합한 브레이크 조립체가 신포니아 엔씨(Sinfonia NC), 모델 번호 ERS-260L/FMF로 입수가능하다. 이 브레이크 조립체(38)는 예를 들어, 8 Nm의 비교적 작은 크기의 홀딩 토크(holding torque)를 제공한다. 그러나, 제2 기어박스(36)의 사용에 의해 약 50 Nm의 홀딩 토크가 제공된다. 이 임계 홀딩 토크 초과의 브레이크 조립체(38)에 인가된 임의의 토크가 브레이크의 슬립을 야기하여 샤프트 조립체(39)가 회전한다.
브레이크 조립체(38)는 샤프트 조립체(39)가 하우징(33)에 접지되고 회전이 방지되는 정상 밀폐 위치를 갖는다. 브레이크 조립체(38)는 또한 도어 밀폐 모드와 도어 개방 모드 중 하나의 모드에 대응한 개방 위치를 포함한다. 개방 위치에서, 브레이크 조립체(38)는 샤프트 조립체(39)가 자유롭게 회전하도록 한다.
컨트롤러(22)와 통신하는 위치 센서(40)는 파워 드라이브 모듈(18)의 구성요소, 예를 들어 모터(32)의 회전을 모니터링한다. 일 예시에서, 위치 센서(40)는 모터(32)의 샤프트의 회전을 감지하는 통합된 홀 효과 센서이다.
도 3a를 지칭하면, 제2 기어박스(36)는 링키지 조립체(21)에 결합된 출력 샤프트(41)를 회전가능하게 구동한다. 일 예시에서, 출력 샤프트는 약 75 Nm의 토크를 제공한다. 레버(42)는 다른 단부에서 스트랩(44)에 일 단부에서 출력 샤프트(41)에 장착된다. 스트랩(44)은 도어 필러(14)에 체결된 브래킷(46)에 핀연결된다. 링키지 조립체(21)는 원하는 도어 홀딩 모멘트와 대략 동일한 홀딩 토크를 제공하도록 설계된다.
일 예시 브레이크 조립체(38)가 도 4에 더욱 상세히 도시된다. 샤프트 조립체(39)는 하우징(33)에 장착된 베어링(50)에 의해 지지된다. 일 단부(52)는 제1 기어박스(34)에 연결되고 다른 단부(54)는 제2 기어박스(36)에 연결된다. 구동 링(56)은 단부(54)에 고정되고 영구 자석(58)을 지지한다. 일 예시에서 리프 스프링일 수 있는 스프링(60)이 하우징(33)으로부터 영구 자석(58)을 이격되도록 편향시키기 위하여 영구 자석(58)과 구동 링(56) 사이에 배열된다. 영구 자석(58)에 의해 발생된 자기장은 하우징(33)을 향하여 스프링(60)보다 상당히 더 큰 힘을 이용하여 구동 링(56)을 끌어 당긴다. 마찰 재료(62)는 하우징(33)에 의해 지지되고 영구 자석(58)이 하우징(33)에 대해 슬립되는 토크, 재차 약 8 Nm를 제공하기 위하여 정상 밀폐 위치에서 영구 자석(58)과 결합된다.
자기 플럭스 회로(magnetic flux circuit) 또는 코일(64)은 하우징(33) 내에 배열되고 와이어(66)를 통하여 컨트롤러(22)와 통신한다. 에너자이징 시에, 코일(64)은 영구 자석(58)의 자기장을 극복하기에 충분한 영구 자석(58)에 상쇄 자기 플럭스를 형성하고 이에 따라 스프링(60)이 도 4에 도시된 위치로 마찰 재료(62)와의 결합으로부터 분리되도록 영구 자석(58)을 이동시킨다. 개방된 위치에서, 샤프트 조립체(39)는 하우징(33)에 대해 자유롭게 회전할 수 있다. 브레이크 조립체 구성요소는 전술된 것과 상이한 방식으로 재구성될 수 있고 원하는 선택적 브레이크 홀드 토크를 제공한다.
일 예시 작동 모드(70)가 도 2를 참조하여 도 5에 도시된다. 컨트롤러(22)는 통합된 도어 핸들 스위치, 키리스 엔트리 장치 또는 다른 입력부로부터 사용자 요청과 같이 스위치(30)로부터 제1 입력을 수신한다. 제1 입력에 응답하여,래치(26)는 스트라이커(28)를 해제하도록 명령한다. 코일(64)(도 4)은 개방 위치로 영구 자석(58)을 이동시키도록 에너자이징된다. 모터(32)는 하우징(33)에 대해 자유롭게 회전하는 샤프트 조립체(39)를 통하여 제1 기어박스(34)와 제2 기어박스(36)를 회전 구동한다. 위치 센서(40)는 도어(12)의 각 위치뿐만 아니라 도어 속도를 감지한다.
링키지 조립체(21)는 제한 위치로 개방된 도어(12)를 스윙운동하고 모터(32)는 위치 센서(40)를 이용하여 컨트롤러에 의해 중단된다. 코일(64)은 브레이크 조립체(38)를 재결합하기 위하여 디-에어자이징된다.
브레이크 조립체(38)가 정상적인 밀폐 위치에 있는 경우, 홀딩 토크는 도어(12)의 현 위치를 유지하기 위하여 생성된다. 브레이크 조립체(38) 내에서 슬립이 없는 경우, 도어 속도는 위치 센서(40)를 통하여 0인 것으로 감지된다.
자동 도어 밀폐 모드(72)는 도 6에 도식적으로 도시되고 자동 도어 개방 모드와 상반된다. 컨트롤러(22)는 영구 자석(58)을 개방된 위치로 이동시키기 위하여 스위치(30)로부터 제1 입력에 응답하여 코일(64)을 에너자이징한다. 모터(32)는 하우징(33)에 대해 자유롭게 회전하는 샤프트 조립체(39)를 통하여 제1 기어박스(34)와 제2 기어박스(36)를 회전구동한다. 위치 센서(40)는 도어(12)의 각 위치뿐만 아니라 도어 속도를 감지한다.
링키지 조립체(21)는 스트라이커(28)가 파워 풀-인 래치(26) 내에 수용되는 밀폐 위치에 대응하는 제한 위치로 밀폐된 도어(12)를 스윙운동한다. 래치(26)는 스트라이커(28)를 완전 밀폐되도록 당기고 도어(12)를 도어 개구에 대해 밀봉시킨다. 래치 "홈" 위치는 컨트롤러(22) 예를 들어, 래치(26) 내의 센서에 의해 감지되고 모터(32)는 중지된다. 코일(64)은 브레이크 조립체(38)를 재결합하기 위하여 디-에너자이징되고 도어 속도는 위치 센서(40)를 통해 0으로 감지된다.
스위치를 사용하여 자동 개방 및 밀폐 모드에 추가로, 도어는 도어를 밀거나 또는 잡아당기는 사용자에 의해 파워 수동 모드로 개방 및 밀폐될 수 있다.
파워 수동 밀폐 모드(74)가 도 7에 도시된다. 자동 밀폐 모드(6)와 상이하게, 어떠한 제1 입력도 스위치(30)로부터 수신되지 않는다. 대신에, 도어(12)가 적어도 부분적으로 개방된 상태에서, 도어(12)는 사용자에 의해 밀려지거나 또는 밀폐되도록 당겨지고 이에 따라 링키지 조립체(21)가 출력 샤프트(41)를 회전시키고 제2 기어박스(36)와 샤프트 조립체(39)를 역-구동한다. 정상 밀폐 브레이크 조립체(38)의 브레이크 토크를 슬립하기에 충분한 토크(예를 들어, 50 Nm)가 가해지면, 샤프트 조립체(39)는 제1 기어박스(34)를 통하여 모터(32)를 회전하고 역-구동할 것이다. 출력 샤프트(41)의 각 운동은 출력 샤프트(41)의 회전을 나타내는 모터(32)의 회전을 감지하는 위치 센서(40)에 의해 감지된다.
감지된 임계 각 운동, 예를 들어 2°는 제2 입력을 제공하고 컨트롤러(22)에 의해 목표 밀폐 명령으로서 해석된다. 물론, 다른 각 임계점이 원하는 경우 사용될 수 있다. 위치 센서(40)의 해상도(resolution)는 특히 높을 필요가 없고 이는 샤프트 조립체(39)의 작은 각 운동이 제1 및 제2 기어박스(34)에 의해 증가되기 때문이다.
따라서, 위치 센서(40)로부터의 제2 입력에 응답하여(제1 입력이 없음) 컨트롤러는 모터(32)가 원하는 밀폐 방향으로 하우징(33)에 대해 자유롭게 회전하는 샤프트 조립체(39)를 통하여 제2 기어박스(36)와 제1 기어박스(34)를 회전 구동하도록 명령한다. 재차, 위치 센서(40)는 도어(12)의 각 위치뿐만 아니라 도어 속도를 감지하기 위하여 사용된다.
링키지 조립체(21)는 스트라이커(28)가 파워 풀-인 래치(26) 내에 수용되는 밀폐 위치에 대응하는 제한 위치로 밀폐된 도어(12)를 스윙운동한다. 래치(26)는 완전히 밀폐되도록 스트라이커(28)를 당기고 도어 개구에 대해 도어(12)를 밀봉하도록 명령한다. 래치 "홈" 위치는 컨트롤러(22), 예를 들어 래치(26) 내의 센서에 의해 감지되고 모터(32)는 정지된다. 코일(64)은 브레이크 조립체(38)를 재결합하기 위하여 디-에너자이징되고 도어 속도는 위치 센서(40)를 통해 0으로 감지된다.
파워 수동 밀폐 모드(76)가 도 8에 도시된다. 자동 밀폐 모드(도 5)와 상이하게, 어떠한 제1 입력도 스위치(30)로부터 수신되지 않는다. 대신에, 도어(12)가 적어도 부분적으로 개방된 상태에서, 도어(12)는 사용자에 의해 밀려지거나 또는 개방되도록 당겨지고 이에 따라 링키지 조립체(21)가 제2 기어박스(36)와 샤프트 조립체(39)를 역-구동한다. 정상 밀폐 브레이크 조립체(38)의 브레이크 토크를 슬립하기에 충분한 토크(예를 들어, 50 Nm)가 가해지면, 샤프트 조립체(39)는 제1 기어박스(34)를 통하여 모터(32)를 회전하고 역-구동할 것이다. 각 운동은 위치 센서(40)에 의해 감지된다.
2°의 임계 각 운동은 제2 입력을 제공하고 감지된 회전 방향을 기초로 컨트롤러(22)에 의해 목표 개방 명령으로서 해석된다. 따라서, 위치 센서(40)로부터 제2 입력에 응답하여(제1 입력이 없음), 컨트롤러(22)는 모터(32)가 하우징(33)에 대해 자유롭게 회전하는 샤프트 조립체(39)를 통하여 제2 기어박스(36)와 제1 기어박스(34)를 회전 구동하도록 명령한다. 위치 센서(40)는 도어(12)의 각 위치뿐만 아니라 도어 속도를 감지하기 위하여 사용된다.
링키지 조립체(21)는 제한 위치로 개방되도록 도어(12)를 스윙운동하고 모터(32)는 위치 센서(40)를 이용하여 컨트롤러에 의해 정지된다. 코일(64)은 브레이크 조립체(38)를 재결합하기 위하여 디-에너자이징된다.
브레이크 조립체(38)가 정상 밀폐 위치에 있을 때, 홀딩 토크가 도어(12)를 개방 위치에 고정시키기 위하여 생성된다. 브레이크 조립체(38) 내에서 슬립이 없을 때, 도어 속도는 위치 센서(40)를 통하여 0인 것으로 감지된다.
자동 도어 개방 및 밀폐 모드와 파워 수동 개방 및 밀폐 모드는 완전 개방 또는 완전 밀폐 위치 중 하나의 위치에 대한 도어 모션으로 기재된다. 그러나, 도어(12)는 또한 완전 개방 또는 밀폐가 아닌 개별 위치들 사이에서 이동할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 완전히 개방되었을 때 개방된 도어를 밀거나 또는 당기는 경우, 파워 수동 밀폐 모드에 따라 도어(12)가 밀폐되기 시작할 것이다. 사용자는 도어(12)를 고정하여(hold) 모터(32) 내에서 전류가 변화하고 위치 센서(40)에 의해 감지되는 도어(12)의 추가 운동이 방지된다. 컨트롤러(22)는 그 뒤에 모터(32)가 브레이크 조립체(38)를 정지 및 디-에너자이징하도록 명령하여 사용자가 도어(12)를 정지시키도록 도어(12)가 고정된다.
브레이크 조립체(38)의 홀딩 토크 소멸은 코일(64)의 펄스-폭 변조에 따라 조절될 수 있다. 일 예시에서, 차량 자세는 사용자에 대한 예견가능한 도어 모션을 형성하는, 차량 경사 또는 기울기를 고려하지 않고 일정한 홀딩 토크를 제공하기 위하여 브레이크 조립체(38)에 의해 제공된 홀딩 토크를 변화시키도록 자세 센서(29)를 이용하여 감지된다. 예를 들어, 차량이 평평한 지면에 서 있을 때보다 차량이 기울어졌을 때 브레이크 조립체(38)에 의해 인가될 수 있는 홀딩 토크가 더 커진다.
제2 예시에서, 고객에게 바람직하지 못한 도어 느낌을 야기할 수 있는 갑작스러운 도어 이동을 방지하기 위해 브레이크 조립체(38)를 "소프트" 해제하는 것이 선호된다. 예를 들어, 50 Nm의 홀딩 토크는 도어 필러(14)에서 700-900 N의 링키지 조립체(21) 내의 힘을 형성할 수 있고 이는 저장된 홀드 모멘트 에너지의 갑작스러운 해제(release)로 인해 들을 수 있는 시트 금속 파열음(popping sound)을 생성할 수 있다. 이 잠재적으로 바람직하지 못한 시나리오를 해결하기 위하여, 도 9a에 도시된 바와 같이 소프트 해제 기능이 사용되며 이는 예를 들어, 0.2초에 걸쳐 컨트롤러(22)로부터 펄스-폭 변조 신호를 전강도(full strength)로 램핑한다(ramp). 따라서, 영구 자기장에 대한 상쇄 전기장(electrical counter field)이 느리게 증가하고, 이에 따라 0.2 초에 걸쳐 도 9b에 도시된 바와 같이 해제되는 전강도로부터 브레이크 홀드 토크가 감소되고 이는 브레이크 동작의 "소프트" 해제를 제공한다. 예시에서, 전압의 점진적인 선형 증가는 홀딩 토크의 매끄러운 비-선형 감소를 제공한다. 그러나, 다른 전압-토크-시간 관계가 목표(desired) 도어 느낌을 제공하기 위해 전기적으로 및/또는 기계적으로 제공될 수 있다.
또한, 특정 구성요소 배열이 도시된 실시 형태에 개시될지라도 다른 배열도 선호될 것이다. 특정 단계 순서가 도시, 기재 및 청구될지라도, 단계는 달리 지칭되지 않는 한 임의의 순서로 수행되고 분리 또는 조합될 수 있다.
상이한 실시예가 도면에 도시된 특정 구성요소를 가질지라도 본 발명의 실시 형태는 이들 특정 조합으로 제한되지 않는다. 예시들 중 하나의 예시로부터 특징 또는 구성요소들의 조합으로 예시들 중 하나의 예시로부터의 구성요소 또는 특징 중 일부를 사용할 수 있다.
예시적 실시 형태가 개시될지라도, 당업자는 특정 변경이 청구항의 범위 내에 있는 것으로 이해될 수 있다. 이러한 이유로, 하기 청구항은 이의 진실된 범위 및 내용을 결정하는데 고찰되어야 한다.

Claims (21)

  1. 자동차 도어 시스템으로서,
    도어를 지지하도록 구성된 힌지,
    도어를 자동 개방 또는 밀폐하는 사용자 요청에 응답하여 제1 입력을 제공하도록 구성된 스위치,
    파워 드라이브 모듈을 포함하고, 상기 파워 드라이브 모듈은
    하우징,
    모터,
    샤프트 부재에 의해 모터에 작동가능하게 결합된 기어박스,
    기어박스와 도어에 작동가능하게 연결된 출력 샤프트 - 상기 출력 샤프트는 힌지 주위에서 도어의 목표 모션에 대응하는 출력 토크를 제공하도록 구성됨 - , 및
    샤프트 부재에 작동가능하게 연결된 브레이크 조립체 - 상기 브레이크 조립체는 하우징에 접지되는 정상 밀폐 위치를 가지며 브레이크 조립체는 도어 밀폐 모드와 도어 개방 모드 중 하나의 모드에 대응하는 개방 위치를 포함하고 샤프트 부재는 개방 위치에서 하우징에 대해 회전가능하도록 구성됨 - , 및
    출력 샤프트의 회전을 감지하고 이에 대해 응답하여 제2 입력을 제공하도록 구성된 위치 센서 - 제2 입력은 정상 밀폐 위치에서 브레이크 조립체의 슬립 토크를 초과하는 힌지 주위에서 피벗회전하는 도어의 수동 초기화된 운동에 대응함 - 를 포함하는 자동차 도어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 스위치, 모터, 브레이크 조립체 및 위치 센서와 통신하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 브레이크 조립체가 개방 위치로 이동하고 모터가 스위치로부터의 제1 입력 없이 제2 입력에 응답하여 자동으로 도어를 이동하도록 명령하는 자동차 도어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 기어박스는 샤프트 부재에 의해 서로 상호연결된 제1 및 제2 기어박스를 포함하고, 제1 기어박스는 제2 기어박스와 모터 사이에 결합되는 자동차 도어 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 브레이크 조립체는 제1 기어박스와 제2 기어박스 사이에 배열되는 자동차 도어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 도어 필러에 상호연결되도록 구성되고 출력 샤프트에 연결된 링키지 조립체를 포함하고, 링키지 조립체는 도어를 개방 또는 밀폐시키기 위하여 도어 필러에 출력 토크를 전달하도록 구성되는 자동차 도어 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 위치 센서는 모터와 통합되고 위치 센서는 출력 샤프트의 회전을 나타내는 모터의 회전을 감지하도록 구성되는 자동차 도어 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 브레이크 조립체는 정상 밀폐 위치에서 샤프트 부재를 하우징에 접지하는 영구 자석 및 하우징에 대해 샤프트 부재가 자유롭게 회전하도록 허용하는 개방 위치를 제공하기 위하여 영구 자석의 자기 플럭스를 극복하는 코일을 포함하는 자동차 도어 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 코일은 목표 도어 느낌에 대응하는 브레이크 조립체의 목표 해제를 제공하기 위하여 변조되는 자동차 도어 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 브레이크 조립체는 정상 밀폐 위치에서 홀딩 토크를 포함하고, 코일은 코일의 펄스 폭 변조 평균 전압에 대해 홀딩 토크를 감소시키도록 변조되는 자동차 도어 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 컨트롤러와 통신하는 래치를 포함하고, 래치는 컨트롤러로부터의 명령에 응답하여 스트라이커에 대해 개방 및 밀폐되도록 구성되는 자동차 도어 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 컨트롤러와 통신하는 자세 센서를 포함하고, 자세 센서는 차량의 자세를 제공하도록 구성되고, 컨트롤러는 자세 센서로부터의 신호에 응답하여 브레이크 조립체를 조절하도록 구성되는 자동차 도어 시스템.
  12. 도어 파워 드라이브 모듈로서,
    하우징,
    하우징 내에 배열된 모터,
    샤프트 부재에 의해 서로 일렬로 결합되고 하우징 내에 배열된 제1 및 제2 기어박스 - 제1 기어박스는 모터를 제2 기어박스에 연결함 - ,
    제2 기어박스에 결합된 출력 샤프트,
    샤프트 부재에 선택적으로 연결된 브레이크 조립체 - 브레이크 조립체는 샤프트 부재가 하우징에 접지되는 정상 밀폐 위치를 가지며 브레이크 조립체는 도어 밀폐 모드와 도어 개방 모드 들 중 하나의 모드에 대응하는 개방 위치를 포함하고 샤프트 부재는 제1 기어박스를 구동하는 모터에 응답하여 브레이크 개방 위치에서 하우징에 대해 회전가능하게 구성됨 - , 및
    출력 샤프트의 회전을 감지하도록 구성된 위치 센서를 포함하는 도어 파워 드라이브 모듈.
  13. 제12항에 있어서, 제1 기어박스는 유성 기어 세트이고, 제2 기어박스는 스퍼 기어 세트인 도어 파워 드라이브 모듈.
  14. 제12항에 있어서, 출력 샤프트에 연결된 링키지 조립체를 포함하고, 링키지 조립체는 도어를 개방 또는 밀폐시키기 위하여 출력 샤프트로부터 도어 필러에 출력 토크를 전달하도록 구성되는 도어 파워 드라이브 모듈.
  15. 제12항에 있어서, 위치 센서는 모터와 통합되고 위치 센서는 출력 샤프트의 회전을 나타내는 모터의 회전을 감지하도록 구성되는 도어 파워 드라이브 모듈.
  16. 제12항에 있어서, 브레이크 조립체는 샤프트 부재에 고정된 구동 링 상에 장착된 영구 자석 및 샤프트 부재가 하우징에 대해 자유롭게 회전하도록 허용하는 개방 위치로 구동 링을 이동시키는 코일을 포함하고, 상기 영구 자석은 정상 밀폐 위치에서 하우징에 구동 링을 접지하는 도어 파워 드라이브 모듈.
  17. 제12항에 있어서, 브레이크 조립체는 정상 밀폐 위치에서 샤프트 부재를 하우징에 접지하는 영구 자석 및 하우징에 대해 샤프트 부재가 자유롭게 회전하도록 허용하는 개방 위치를 제공하기 위하여 영구 자석의 자기 플럭스를 극복하는 코일을 포함하는 도어 파워 드라이브 모듈.
  18. 도어를 구동하는 방법으로서,
    수동 입력을 제공하기 위하여 힌지 주위에서 도어를 소정 방향으로 수동 피벗회전시키는 단계,
    수동 입력을 감지하는 단계, 및
    수동 입력에 응답하여 도어를 소정 방향으로 구동하도록 모터를 에너자이징하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 감지 단계는 출력 샤프트의 회전을 감지하고 출력 샤프트를 통하여 기어박스를 역-구동하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 감지 단계는 출력 샤프트의 회전을 나타내는 모터의 호전을 감지하고 모터를 역-구동하는 단계를 포함하는 방법.
  21. 제18항에 있어서, 도어를 수동 피벗회전시키는 상기 단계는 도어를 고정하는 브레이크 조립체의 슬립 토크를 초과하고 모터를 에너자이징하는 단계를 수행하기에 앞서 브레이크 조립체를 해제하는 단계를 포함하는 방법.
KR1020177015588A 2015-04-09 2015-04-09 파워 드라이브 모듈이 구비된 차량 도어 시스템 KR102044082B1 (ko)

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