Beschreibung Verfahren zum automatischen Betätigen einer Kraftfahrzeugtür Description Method for automatically operating a motor vehicle door
[001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Betätigen einer Kraftfahrzeugtür, insbesondere der Heckklappe eines Kraftfahrzeuges, von einer ersten in eine zweite Endstellung mittels eines Antriebes, der eine durch eine Steuereinrichtung betätigbare elektromagnetische Reib-Kupplung mit einer bestrombaren Spule umfaßt.The invention relates to a method for automatically actuating a motor vehicle door, in particular the tailgate of a motor vehicle, from a first to a second end position by means of a drive which comprises an electromagnetic friction clutch which can be actuated by a control device and has an energizable coil.
[002] Als Fahrzeugtür im Sinne dieser Erfindung wird zusammenfassend jedes verschwenkbare Teil eines Fahrzeuges zum Verschließen einer Öffnung bezeichnet. Es kann sich bei der Fahrzeugtür daher sowohl um eine Seiten- oder Hecktür als auch um eine Heckklappe (Kofferraumdeckel), eine Motorhaube, eine Dachklappe oder dgl. handeln.As a vehicle door in the sense of this invention, each pivotable part of a vehicle is summarized for closing an opening. The vehicle door can therefore be a side or rear door as well as a tailgate (trunk lid), a bonnet, a roof flap or the like.
[003] Bei automatisch betätigbaren Heckklappen von Kraftfahrzeugen wird die Heckklappe zum Öffnen und Schließen zum Teil mit voller Leistung des Antriebes in ihre durch Endanschläge definierte Endstellungen geschwenkt und der Antrieb erst dann abgeschaltet.In automatically operated tailgates of motor vehicles, the tailgate for opening and closing is partially pivoted with full power of the drive into its end positions defined by end stops and the drive is then switched off.
[004] Als nachteilig hat es sich hierbei erwiesen, daß die Antriebseinheiten relativ stark beansprucht werden, weil immer dieselben Verzahnungsbereiche des Antriebes die relativ hohen Anschlagskräfte abbauen müssen. Diese sogenannte Blockzahnbildung reduziert die Lebensdauer eines solchen Antriebes und macht zum Teil die Verwendung anderer Materialien notwendig. Außerdem werden durch den harten Endanschlag die Heckklappenscharniere außerordentlich stark beansprucht und Anschlagsgeräusche verursacht.It has been found to be disadvantageous here that the drive units are stressed relatively heavily because the same toothed areas of the drive always have to reduce the relatively high stop forces. This so-called block tooth formation reduces the lifespan of such a drive and in some cases makes it necessary to use other materials. In addition, the tailgate hinges are extremely stressed by the hard end stop and stop noises are caused.
[005] Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, bei automatisch betätigbaren Heckklappen von Kraftfahrzeugen die Heckklappe nicht vollständig mittels des entsprechenden Antriebes zu öffnen, sondern die Kupplung des Antriebes kurz (d.h. z.B. 3 bis 15°) vor Erreichen des oberen Endanschlages auszukuppeln und die Heckklappe anschließend mit Hilfe einer Gasfeder bis zum Erreichen der Endstellung zu verschwenken.It has therefore already been proposed not to open the tailgate completely by means of the corresponding drive in the case of automatically operated tailgates of motor vehicles, but to disengage the clutch of the drive shortly (ie 3 to 15 °) before reaching the upper end stop and then the tailgate with the help of a gas spring until the end position is reached.
[006] Als nachteilig hat es sich bei diesem Verfahren allerdings erwiesen, daß insbesondere bei extremer Kälte die dadurch reduzierten Rückstellkräfte der Gasfedern und eventuell auftretende Ablagerungen auf der Heckscheibe (z.B. Schnee) dazu führen, daß die Heckklappe nach Auskuppeln der Kupplung in ihre geschlossene Lage zurückfällt, was unter anderem zu Verletzungen von Personen führen kann, die sich im Heckklappenbereich aufhalten.A disadvantage of this method, however, has proven that, in particular in extreme cold, the reduced restoring forces of the gas springs and any deposits that may occur on the rear window (eg snow) result in the tailgate being disengaged into its closed position after the clutch has been disengaged falls back, which can lead to injuries to people who are in the tailgate area.
[007] Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe die automatisch betätigbare Fahrzeugtür eines Kraftfahrzeuges auch bei extremen Temperaturen unterhalb 0°C sicher in die jeweils gewünschte Endstellung geschwenkt
wird, ohne daß es zu einer übermäßigen Belastung der Antriebseinheiten und der Türscharniere kommt.The invention has for its object to provide a method by means of which the automatically actuable vehicle door of a motor vehicle is safely pivoted into the desired end position even at extreme temperatures below 0 ° C without excessive stress on the drive units and door hinges.
[008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further, particularly advantageous embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.
[009] Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, den zur Betätigung der Reib-Kupplung durch die Spule fließenden Erregerstrom zu vermindern, sobald die Fahrzeugtür eine vorgegebene, vor der jeweiligen Endstellung der Fahrzeugtür liegende Schaltstellung erreicht, so daß die Fahrzeugtür anschließend von dem Antrieb mit einem von der Reib-Kupplung übertragenen verminderten Drehmoment in ihre Endstellung bewegt wird.The invention is essentially based on the idea of reducing the excitation current flowing through the coil for actuating the friction clutch as soon as the vehicle door reaches a predetermined switch position lying in front of the respective end position of the vehicle door, so that the vehicle door subsequently moves from it Drive is moved into its end position with a reduced torque transmitted by the friction clutch.
[010] Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der zeitliche Verlauf des Erregerstromes durch die Spule derart gewählt, daß das von der Reib-Kupplung übertragene Drehmoment kontinuierlich von einem Maximalwert bis zu einem vorgegebenen Endwert allmählich reduziert wird. Dieses kann beispielsweise durch einen definiert vorgegebenen rampenförmigen Verlauf des Erregerstromes erfolgen.In one embodiment of the invention, the time course of the excitation current through the coil is chosen such that the torque transmitted by the friction clutch is gradually reduced from a maximum value to a predetermined final value. This can take place, for example, through a defined, predetermined ramp-shaped course of the excitation current.
[011] Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als steuerbare elektromagnetische Reib-Kupplung eine Kupplung verwendet, die ein zusätzliches elastisches Element oder einen Permanentmagneten umfaßt, welches(r) bewirkt, daß die Reib- Kupplung auch in dem nicht bestromten Zustand der Spule ein vermindertes Drehmoment überträgt, das derart gewählt wird, daß die Fahrzeugtür nach Abschalten des Antriebes in der jeweiligen Position zwar stehen bleibt, aber eine manuelle Betätigung der Fahrzeugtur möglich ist.In a further embodiment of the invention, a clutch is used as a controllable electromagnetic friction clutch, which comprises an additional elastic element or a permanent magnet, which (r) causes the friction clutch even when the coil is not energized transmits reduced torque, which is selected such that the vehicle door stops in the respective position after the drive is switched off, but manual actuation of the vehicle door is possible.
[012] Bei Verwendung derartiger, beispielsweise aus der DE 101 52 697 AI und DE 102 25 580 AI bekannten Reibkupplungen kann die Steuereinrichtung den durch die Spule der Reib-Kupplung fließenden Erregerstrom vollständig abschalten, sobald die Fahrzeugtür die vor der entsprechenden Endstellung liegende Schaltstellung erreicht. Die Fahrzeugtür wird dann von dem Antrieb automatisch mit einem durch die Reib- Kupplung verminderten übertragenen Drehmoment in ihre Endstellung geschwenkt.When using such friction clutches, for example known from DE 101 52 697 AI and DE 102 25 580 AI, the control device can completely switch off the excitation current flowing through the coil of the friction clutch as soon as the vehicle door reaches the switch position lying in front of the corresponding end position , The vehicle door is then automatically pivoted into its end position by the drive with a reduced torque transmitted by the friction clutch.
[013] Es versteht sich von selbst, daß bei Fahrzeugtüren, deren Öffnungs- oder Schließbewegung durch mindestens ein elastisches Element (z.B. eine Gasfeder) unterstützt wird, der durch die Spule der Reib-Kupplung fließende Erregerstrom nach Erreichen der Schaltstellung so weit vermindert werden kann, daß die Fahrzeugtür von der Rückstellkraft des elastischen Elementes und dem Antrieb zusammen in die jeweilige Endstellung bewegt wird.It goes without saying that in vehicle doors whose opening or closing movement is supported by at least one elastic element (eg a gas spring), the excitation current flowing through the coil of the friction clutch can be reduced as far after reaching the switching position that the vehicle door is moved together by the restoring force of the elastic element and the drive in the respective end position.
[014] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further details and advantages of the invention result from the following exemplary embodiments explained with reference to figures. Show it:
[015] Fig.l eine schematische Ansicht des heckseitigen Bereiches eines Kraftfahrzeuges
mit sich öffnender Heckklappe undFig.l is a schematic view of the rear area of a motor vehicle with opening tailgate and
[016] Fig.2 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.2 shows the block diagram of a device for carrying out the method according to the invention.
[017] In Fig.l ist mit 1 ein Kraftfahrzeug bezeichnet, welches eine Heckklappe 2 umfaßt. Die Heckklappe 2 ist mittels eines auf die Scharnierachse 3 der Heckklappe 2 wirkenden elektromechanischen Antriebes 4 von einer geschlossenen Stellung I in eine geöffnete Endstellung III (und umgekehrt) schwenkbar.In Fig.l, 1 denotes a motor vehicle which comprises a tailgate 2. The tailgate 2 can be pivoted from a closed position I into an open end position III (and vice versa) by means of an electromechanical drive 4 acting on the hinge axis 3 of the tailgate 2.
[018] Der Öffnungsvorgang der Heckklappe 2 wird außerdem in an sich bekannter Weise durch zwei seitlich an der Heckklappe 2 angeordnete Gasfedern 5 unterstützt.The opening process of the tailgate 2 is also supported in a manner known per se by two gas springs 5 arranged laterally on the tailgate 2.
[019] Der Antrieb 4 umfaßt einen Elektromotor 6 (gegebenenfalls mit ausgangsseitig angeordnetem integrierten Getriebe), welcher über eine elektromagnetisch betätigbare Reib-Kupplung 7 und über ein nachgeschaltetes Übertragungsgetriebe 8 auf die Scharnierachse 3 wirkt.The drive 4 comprises an electric motor 6 (optionally with an integrated gear arranged on the output side), which acts on the hinge axis 3 via an electromagnetically actuated friction clutch 7 and a downstream transmission gear 8.
[020] Elektromotor 6 und Reib-Kupplung 7 sind mittels einer elektronischen Steuereinrichtung 9 betätigbar, welche außerdem mit einem die Stellung der Heckklappe 2 detektierenden Lagesensor 10 verbunden ist.Electric motor 6 and friction clutch 7 can be actuated by means of an electronic control device 9, which is also connected to a position sensor 10 which detects the position of the tailgate 2.
[021] Die Reib-Kupplung 7 besitzt vorteilhafterweise den aus der DE 102 25 580 AI bekannten Aufbau. Sie umfaßt ein mit einem Reibbelag 11 versehenes und mit einer Antriebswelle 12 drehfest verbundenes Rotorteil 13, an dem auf seiner dem Reibbelag 11 abgewandten Seite eine elektrische Spule 14 angeordnet ist, sowie eine drehfest, aber axial verschiebbar mit einer Abtriebs welle 15 verbundene Ankerscheibe 16. Außerdem ist an dem Rotorteil 13 zusätzlich ein Permanentmagnet 17 angeordnet, so daß bei nichtbestromter Spule 14 die Ankerscheibe 16 mit einer Kraft gegen den Reibbelag 11 des Rotorteiles 13 gedrückt wird, die groß genug ist, damit die Heckklappe 2 in der jeweiligen beim Ausschalten der Reib-Kupplung 7 eingenommenen Position sicher stehenbleibt und bei einer anschließenden manuellen Betätigung der Heckklappe 2 der Reibschluß zwischen Ankerscheibe 16 und Reibbelag 11 überwindbar ist.The friction clutch 7 advantageously has the structure known from DE 102 25 580 AI. It comprises a provided with a friction lining 11 and rotatably connected to a drive shaft 12 rotor part 13 on which on its side facing away from the friction lining 11 an electric coil 14 is arranged, and a rotatably but axially displaceably connected to an output shaft 15 armature disk 16. In addition, a permanent magnet 17 is also arranged on the rotor part 13, so that when the coil 14 is not energized, the armature disk 16 is pressed against the friction lining 11 of the rotor part 13 with a force which is large enough for the tailgate 2 in the respective when the friction is switched off -Coupling 7 assumes the position it occupies and the frictional engagement between the armature disk 16 and the friction lining 11 can be overcome with a subsequent manual actuation of the tailgate 2.
[022] Nachfolgend wird auf die Funktionsweise der in den Fig.1 und 2 dargestellten Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingegangen. Dabei möge sich die Heckklappe 2 zunächst in ihrer geschlossenen Stellung I befinden.The mode of operation of the arrangements for carrying out the method according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 will be discussed below. The tailgate 2 may initially be in its closed position I.
[023] Soll nun die Heckklappe 2 automatisch geöffnet werden, so betätigt der Fahrzeughalter z.B. eine entsprechende Fernbedienung. Diese wirkt über eine nicht dargestellte Empfangsvorrichtung auf die Steuereinrichtung 9, welche dann sowohl den Elektromotor 6 aktiviert als auch durch Bestromung der Spule 14 eine maximale Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle 12 zur Abtriebswelle 15 bewirkt. Die Heckklappe 2 wird dann automatisch geöffnet.If the tailgate 2 is now to be opened automatically, the vehicle owner actuates e.g. an appropriate remote control. This acts on the control device 9 via a receiving device (not shown), which then both activates the electric motor 6 and, by energizing the coil 14, causes a maximum transmission of the torque from the drive shaft 12 to the output shaft 15. The tailgate 2 is then opened automatically.
[024] Sobald die elektronische Steuereinrichtung 9 mit Hilfe des Lagesensors 10 feststellt,
daß die Heckklappe 2 eine vordefinierte Stellung (Schaltstellung) erreicht, die unmittelbar vor der geöffneten Endstellung der Heckklappe 2 liegt, schaltet sie den Erregerstrom der Spule 14 ab. Dadurch überträgt die Reib-Kupplung 7 nur noch ein durch den Permanentmagneten 17 bedingtes vermindertes Drehmoment von der Antriebswelle 12 auf die Abtriebswelle 15, so daß die Heckklappe 2 durch den weiterlaufenden Elektromotor 6 und die Gasfedern 5 relativ langsam in die geöffnete Endstellung geschwenkt wird. Nach Erreichen dieser Stellung wird dann der Elektromotor 6 durch die Steuereinrichtung 9 abgeschaltet.As soon as the electronic control device 9 detects with the help of the position sensor 10, that the tailgate 2 reaches a predefined position (switch position) which is immediately before the open end position of the tailgate 2, it switches off the excitation current of the coil 14. As a result, the friction clutch 7 only transmits a reduced torque caused by the permanent magnet 17 from the drive shaft 12 to the output shaft 15, so that the tailgate 2 is pivoted relatively slowly into the open end position by the continuing electric motor 6 and the gas springs 5. After reaching this position, the electric motor 6 is then switched off by the control device 9.
[025] Soll die Heckklappe 2 wieder geschlossen werden, erfolgt der Schließvorgang der Heckklappe 2 in einer dem Öffnungsvorgang entsprechenden Weise.[025] If the tailgate 2 is to be closed again, the tailgate 2 is closed in a manner corresponding to the opening procedure.
[026] Die Erfindung ist keineswegs auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann es vorteilhaft sein, den Erregerstrom der Spule der Reib-Kupplung bei Erreichen der Schaltstellung nicht vollständig abzuschalten, sondern nur allmählich zu reduzieren, um zu vermeiden, daß durch eine plötzliche Verminderung des zu übertragenden Drehmomentes ruckartige Bewegungen der Antriebsteile bzw. der Heckklappe verursacht werden.[026] The invention is in no way limited to the exemplary embodiment described above. So it can be advantageous not to completely switch off the excitation current of the coil of the friction clutch when the switching position is reached, but to reduce it only gradually, in order to avoid jerky movements of the drive parts or the tailgate caused by a sudden reduction in the torque to be transmitted become.
[027] Bei dem Lagesensor braucht es sich nicht zwingend um einen von dem Antrieb separaten Sensor handeln. Vielmehr kann der Lagesensor auch in den Antrieb integriert werden und z.B. zur Lagebestimmung der Heckklappe statt deren Schwenkwinkel die Umdrehung der Abtriebswelle auswerten.[027] The position sensor need not necessarily be a sensor separate from the drive. Rather, the position sensor can also be integrated in the drive and e.g. To determine the position of the tailgate, evaluate the rotation of the output shaft instead of its swivel angle.
[028] Außerdem muß der Antrieb nicht zwingend mit der Scharnierachse der Heckklappe verbunden sein, sondern er kann beispielsweise auch auf einen mit der Heckklappe verbundenen Scharnierbügel wirken. Bezugszeichenliste[028] In addition, the drive does not necessarily have to be connected to the hinge axis of the tailgate, but it can also act, for example, on a hinge bracket connected to the tailgate. LIST OF REFERENCE NUMBERS
[029] 1 Kraftfahrzeug1 motor vehicle
[030] 2 Heckklappe, Fahrzeugtür[030] 2 tailgate, vehicle door
[031] 3 Scharnierachse[031] 3 hinge axis
[032] 4 Antrieb4 drive
[033] 5 Gasfeder, elastisches Element[033] 5 gas spring, elastic element
[034] 6 Elektromotor[034] 6 electric motor
[035] 7 Reib-Kupplung7 Friction clutch
[036] 8 Übertragungsgetriebe8 transmission gears
[037] 9 Steuereinrichtung[037] 9 control device
[038] 10 Lagesensor10 position sensor
[039] 11 Reibbelag11 Friction lining
[040] 12 Antriebswelle[040] 12 drive shaft
[041] 13 Rotorteil[041] 13 rotor part
[042] 14 Spule
[043] 15 Abtriebswelle[042] 14 coil [043] 15 output shaft
[044] 16 Ankerscheibe16 anchor plate
[045] 17 Permanentmagnet17 Permanent magnet
[046] I geschlossene Stellung der Heckklappe, erste Endstellung[046] I closed position of the tailgate, first end position
[047] II Schaltstellung der Heckklappe[047] II Switch position of the tailgate
[048] III geöffnete Stellung der Heckklappe, zweite Endstellung
III open position of the tailgate, second end position