WO2023062090A2 - Türkomponente und verfahren - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a door component with two connection units that can be moved relative to one another and a method for operating the door component.
- the door component also has a drive device and a controllable coupling device in order to influence a relative movement of the first connection unit and the second connection unit relative to one another.
- an actuator which selectively couples or decouples either the drive shaft or the drive housing of the drive motor.
- a magnetorheological braking device is provided, which brakes the car door in any angular position and set as desired. In principle, this prior art functions satisfactorily.
- a significant advantage is that a fail-safe mode is provided.
- Structural solutions which, for example in the event of a crash, do not allow the doors to be opened manually from the inside or, if appropriate, also from the outside, have very considerable disadvantages on the other hand.
- a door component according to the invention comprises two connection units that can be moved relative to one another, one Drive device, a controllable coupling device and in particular at least one sensor device in order to control a relative movement of the first and second connection units relative to one another and to influence a movement of a door device. Furthermore, at least one electronic unit is preferably included and/or assigned.
- the drive device is accommodated on a (first) connection unit of the two connection units.
- the drive device includes a self-locking gear device and is connected to a drive shaft of the clutch device.
- the controllable clutch device has an output shaft (of the clutch device) that is coupled to the second connection unit (in particular in a rotationally unambiguous manner).
- the output shaft can be coupled to the drive shaft (the clutch device) as required by the controllable clutch device or is coupled (and/or decoupled) as required.
- the present invention has many advantages.
- a significant advantage of the door component according to the invention is that the drive device includes a self-locking gear device.
- the drive device can turn the door device by means of the self-locking gear device.
- an attempt to move the door device manually by the self-locking gear device is inhibited to such an extent that manual movement of the door (in the engaged state) is practically impossible.
- the door device can be fixed in practically any angular position or in any position by stopping the drive device.
- Such a function is very advantageous within the scope of the present invention, although it is fundamentally diametrically opposed to the requirements demanded above. What is desired is a door component in which the door device should also be able to be moved manually in the event of damage.
- the output shaft is reversibly and uniquely coupled to the second connection unit, so that a movement in both directions is in each case uniquely transmitted.
- This can also be referred to here as s rotation unambiguous.
- the wording "reversibly unique” in the sense of the application means “one-to-one” or “bij ektiv” (in English: “bij ective” or “mutually unique” or “one-to-one”) a movement of the output shaft in a correspondingly defined movement of second connection unit implemented.
- a movement is transmitted directly (or indirectly) here.
- the output shaft rotates here and the connection unit moves in relation to this in a functionally unambiguous manner.
- An assignment (mapping) of the movements is reversibly unique (one-to-one) if it not only uniquely assigns an element of the domain to each element of the domain of definition, but also, conversely, exactly one element of the domain of definition belongs to an element of the domain of values.
- the angular position (and thus an element of the definition range) of the output shaft preferably extends not only over a complete revolution, but over several revolutions, z. B. over three, five, ten or even more revolutions. Then the definition range for the output shaft extends from z. B.
- the definition range adapts accordingly. Accordingly, the value range of the position of the second connection unit is run through or the position of the second connection unit results “reversibly unambiguously” from the value of the angular position of the output shaft (regarded here in absolute terms).
- the movements of the output shaft and the second connection unit are particularly dependent on each other in both directions and are repeatable.
- worm gears and/or gears with a similar structure and/or properties can be used in particular, which are generally self-locking and enable particularly quiet operation.
- An example of a gear with similar properties is a spiral gear, also known as a torus gear, which can be used as an alternative to a worm gear.
- Planetary gear with Large translations, etc. have proven to be disadvantageous in terms of the noise emitted when there are high requirements.
- the drive worm is regularly in mesh with a gear wheel of the worm gear at all times, so that low-noise operation is made possible.
- a reduction in noise ensures, especially in quiet environments such as a domestic garage or even in the showroom of a car dealership, that only little or even no operating noise is audible, which is very important for demanding customers. Additional insulation of the drive motor or the drive device as a whole can further contribute to minimizing any noise that may still occur.
- the clutch device can be controlled electrically (or preferably electronically). Particularly preferably, the clutch device can be controlled (electrically) in several stages and particularly preferably steplessly.
- a clutch device in which not only 2 states but several clutch states are possible is very advantageous.
- a significant advantage of a clutch device in which the coupling strength or clutch intensity can be adjusted in multiple stages or continuously is that when a limit load is exceeded, for example, the clutch can automatically slip. As a result, damage can be avoided during operation.
- the (active) door device moves harmoniously, i.e. it does not make any jerky movements.
- this is not easy to achieve because the door equipment is very large, the lever distances of the connection elements are small and the door equipment itself and the attachment points (e.g. the A-pillar) are relatively unstable.
- the electric motor can also include a disc rotor, traveling wave or axial flux motor or be designed as such.
- the possible damage can be reduced when the door device is opened or closed automatically and when an unforeseen obstacle is encountered. It is also possible that any damage that occurs is completely avoided, since the clutch device slips when the intended torque is exceeded and the intended limit torque is therefore not exceeded.
- Fast switching here means in particular within less than 100 ms, preferably less than 40 ms, particularly preferably less than 10 ms.
- Such a mode of operation is advantageous if a sensor system that may be present does not detect an obstacle in the movement range of the carrier device or detects it too late, or if a corresponding sensor system is perhaps not available at all.
- a door component designed in this way also makes it possible To avoid injuries during operation, or at least to reduce the severity of injuries, for example if a user accidentally has his hand or foot still in the gap of the closing door.
- the risk of injury and the severity of injuries can be reduced by a (rapidly reacting) torque limitation, which is automatically implemented by the clutch device.
- a considerable advantage of such an operating mode is also that no complex near-field detection and/or control and regulation of a drive current of an electric drive motor, for example, has to be carried out. If necessary, the clutch device can reliably prevent the intended load limits from being exceeded without any further control.
- such a door component can also provide an exit aid when stationary in any position, with which further opening or closing of the door device is reliably prevented.
- the user can hold on to the blocked door and thus pull out (peel out) of the vehicle or also get into it.
- the blocked or (very) difficult to move door does not touch the obstacle restricting the exit.
- the clutch device couples the output shaft to the drive shaft radially and/or axially.
- the clutch device can be built as a conventional locking or friction clutch.
- the surfaces to be coupled can be mechanically preloaded, for example via a prestressing spring or the like, into the decoupling position or into the coupling position. It is then possible, for example, for a magnetic spring to be activated in order to convert the clutch device into the coupled state.
- a magnetic spring it is also possible to use other actuators in order to couple mechanical coupling elements to one another. Is possible also in particular the use of magnetorheological coupling devices or braking devices with which a coupling or coupling of two elements with one another is possible.
- the output shaft (of the clutch device) radially surrounds the drive shaft (of the clutch device) at least in sections or completely.
- the drive shaft is preferably part of a first component which is rotatably accommodated on the first connection unit.
- the output shaft is preferably part of a second component which is rotatably accommodated on the first component.
- a 3rd component is coupled to the 2nd component.
- the 3rd component is particularly preferably also coupled to the 2nd connection unit.
- At least two spindle units which are in engagement with one another are preferably arranged between the two connection units.
- one spindle unit is designed as a threaded spindle and the other spindle unit is designed as a spindle nut.
- the threaded spindle on the output shaft (the clutch device) is formed and rotatable on the
- the second component preferably includes the threaded spindle, which is supported on the output shaft.
- the third component includes the spindle nut.
- the spindle nut is coupled to the 2nd connection unit. In the coupled state, a rotation of the drive shaft then causes a synchronous rotation of the output shaft and thus a linear displacement of the spindle nut relative to the threaded spindle, so that the door device opens or closes.
- a relative axial position of the spindle units to one another preferably changes during the relative movement of the connection units to one another.
- the spindle nut surrounds the threaded spindle radially.
- a movement of the door device can preferably be controlled at least partially between a closed position and an open position.
- the door component can include a control device (and/or electronics) for control purposes.
- control it is also possible for control to be carried out by an external unit, for example by a central computer (central electronics) of a motor vehicle or by a separate control unit (of the motor vehicle).
- the door device can also be used and is advantageous for at least partially autonomous (motor) vehicles.
- Passengers of (robot) taxis can be identified by the existing obstacle detection (e.g. extended by face recognition) and (only) gain access to the vehicle.
- the door opening angle and the behavior e.g. if the door has to be "guided" adapts to the customer.
- "Data" artificial intelligence and machine learning preferably support this process.
- the clutch device comprises at least one magnetorheological braking device.
- multi-level or stepless clutch intensity is possible with the magnetorheological braking device. In this way, engagement, disengagement and multi-stage or stepless coupling can take place. In particular, it is also possible to allow the clutch to slip.
- the magnetorheological braking device has two or more magnetorheological braking units.
- the magnetorheological braking units can be controlled together or separately.
- the magnetorheological braking units can be constructed identically or differently.
- the (magnetorheological) braking device is preferably formed between the input shaft and the output shaft.
- the (magnetorheological) braking device includes a cavity between the drive shaft and the output shaft (the clutch device).
- the hollow space can in particular be rotationally symmetrical. It is possible, but not necessary, for the hollow space to be of cylindrical design.
- the cavity is particularly preferably at least partially or almost completely or completely filled with a magnetorheological medium.
- the magnetorheological medium can be a magnetorheological fluid. It is also possible and particularly preferred to use a powdered magnetorheological medium which contains, for example, essentially or completely dry magnetorheological particles (and optionally additives).
- the magnetorheological Particles can e.g. B. be carbonyl iron.
- a magnetic seal can be arranged next to or in a magnetorheological braking device or can be integrated therein.
- the seal can be made using a permanent magnet.
- a significant advantage of a magnetic seal is the very low friction; but it may be necessary or useful to use at least one more seal, since such a seal may only hold back magnetorheological particles and z.
- B. oil as a base liquid can pass through the gap over time. Therefore, such a magnetic seal can be used as a pre-seal to retain magnetorheological particles or MRF particles.
- Another z. B. classic seal then only seals the carrier medium if a carrier medium is present. Without liquid (carrier medium) only the magnetic seal can be used.
- magnetorheological medium can also lead to a higher maximum torque of the clutch device when current is applied.
- magnetorheological particles such as carbonyl iron particles becomes possible.
- Magnetorheological fluids regularly have a carbonyl iron content of approx. 40% and a maximum of approx. 48%.
- Carbonyl iron powder can have a volume fraction of up to 70% or even slightly more. The closest packing of spheres of the same size is about 74%.
- the ferromagnetic particles are preferably carbonyl iron powder, the size distribution and the shape of the particles depending on the specific application.
- a particle size distribution of between one and ten micrometers is specifically preferred, although larger particles of twenty, thirty, forty and fifty micrometers are also possible. Bulky particles are also possible. Depending on the application, the particle size can also become significantly larger and even reach the millimeter range (particle balls).
- the particles can also have a special coating/shell (titanium coating, ceramic, carbon shell, etc.) so that they can better withstand the high pressure loads that occur depending on the application.
- the magnetorheological particles can for this application not only from carbonyl iron powder (pure iron), but z. B. can also be made of special iron (harder steel).
- the particles can be coated with PTFE.
- a coating with PTFE or a comparable coating prevents the particles from clumping together and forming larger heaps. Such larger heaps do not disintegrate easily or may not disintegrate at all.
- the disk bodies or roller bodies can be coated with PTFE to reduce friction.
- silicic acid gel known as silica gel
- another desiccant that absorbs water and thus removes moisture from its surroundings can be mixed in.
- Another advantage of powder as a medium in the effective gap is that there is no sedimentation and no accumulation in the sense of "the iron particles in MR liquids are pulled in the direction of the magnetic field gradient (the force on magnetizable particles always acts in the direction of the stronger magnetic field , the carrier medium is displaced)" must occur in order to obtain such high particle concentrations. The maximum particle concentration is already present) . This improves the reproducibility of the torques (a similar braking torque always occurs with the same current) .
- the magnetically polarizable particles comprise non-round particles (non-spherical particles) in which a ratio of the largest diameter to the largest transverse extension perpendicular thereto is greater than 1.25 or 1.5. It is also possible to form this ratio as a ratio of the greatest longitudinal extent to the greatest transverse extent, with the longitudinal and Transverse extensions are measured perpendicular to each other.
- out-of-round particles is particularly advantageous since they enable an effective canting structure, since different out-of-round sections of the particles jam or wedge with one another.
- Ratios of the largest diameter to the largest transverse extension perpendicular thereto of 1.75 or 2.0 or more are also possible and preferred.
- At least some of the magnetically polarizable particles are preferably designed to clamp or wedge together over a large area under the influence of the magnetic field. This is possible, for example, with particles that are angular in sections or, for example, are triangular or polygonal overall or the like. Two (or more) correspondingly configured particles then jam together and can cause the particles to clump together very effectively and cause the two brake or clutch components to jam and brake together.
- At least some of the magnetically polarizable particles are preferably designed to clamp or wedge together under the influence of the magnetic field at two or more locations spaced apart from one another.
- Such particles which are non-circular, allow a very effective increase in braking force or braking torque, since, unlike spherical particles, they do not only touch at one point or in a small angular range, but at several points or even over an area.
- At least some of the magnetically polarizable particles have at least one trough section.
- Such an inwardly curved trough section allows particularly effective wedging with parts of other particles.
- At least one is adjacent to the braking gap
- the surface of at least one clutch or brake component is at least partially uneven or (locally) uneven.
- the particles or a significant part of the magnetically polarizable particles have elevations or elevations and/or depressions regularly or irregularly on the outer surface.
- canting with the particles can be reinforced.
- at least one surface can have elevations and/or depressions in the manner of pointed or rounded dimples in golf balls.
- a surface with a pointed or rounded sawtooth profile is also possible.
- a relative height (at least some) of the peaks or valleys is preferably at least 5% or 10% of the minimum diameter of a magnetically polarizable particle.
- a particularly effective canting and jamming of individual particles can be generated with high magnetic field strengths.
- a magnetic field strength of greater than 150 kiloamperes/meter (kA/m) or 250 kiloamperes/meter or 500 kA/m or more is preferably generated in the braking gap.
- a magnetic field strength greater than 500 kiloamperes/meter (kA/m) or 750 kiloamperes/meter or 1000 kA/m or more can be generated in the braking gap or is generated there.
- a magnetic field strength between the individual magnetically polarizable particles is preferably greater than 300 kA/m.
- the output shaft comprises a cylindrical sleeve made from a magnetically conductive material.
- a spindle mounted on the output shaft can be partially or fully made of plastic (e.g. self-lubrication), while a cylindrical (and magnetically conductive) sleeve or several cylindrical sleeves are provided centrally on the output shaft to close the magnetic field.
- the braking device is preferably effective between the input shaft (on the 1st component) and the output shaft (on the 2nd component).
- the braking device comprises at least one electric coil.
- the braking device preferably comprises two or more electrical coils.
- the individual coils can be controlled together or separately.
- the electrical coil (or electrical coils has) has turns wound around the drive shaft. The electrical coil then created an axial magnetic field in the drive shaft.
- the electrical coil is preferably accommodated and fastened radially on the inside of the output shaft. This means that the electric coil is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner and rotates together with the output shaft when it rotates. This has the advantage that the power supply for the electric coil can take place on the output shaft.
- the braking device comprises at least one magnetic circuit which has an axial section in or on the drive shaft and an axial section in the output shaft, the electric coil and on at least one axial side of the electric coil comprises at least one braking gap between the input shaft and the output shaft.
- a braking gap can be aligned in the axial and/or radial direction.
- the axial section in or on the drive shaft is provided on the first component.
- the axial section in or on the output shaft is formed on the second component.
- the magnetic field in the drive shaft is preferably conducted (at least partially, or almost entirely, or entirely) through the cylindrical sleeve of magnetically conductive material.
- At least one braking gap is arranged on each of the two axial sides of the electric coil.
- the two braking gaps can be designed the same or different.
- At least one radial gap is provided as a braking gap between the drive shaft and the output shaft.
- At least one magnetic field concentrator is particularly preferably arranged in at least one braking gap.
- Such a magnetic field concentrator can be designed, for example, as a narrowing of the cross section and/or as a rotary body in the braking gap.
- At least one star contour or a contour resembling a star contour is formed or incorporated in the braking gap (radial gap and/or axial gap).
- a star contour can be designed as a separate ring unit.
- the star contour can be solid or can consist of a stack of sheet metal discs.
- the individual sheet metal discs can be worked out identically, but can also have a different outer contour.
- a plurality of sheet metal discs are preferably stacked to form a stacked package, which together result in a star contour.
- Sheet metal discs can be stamped out of relatively thin sheet metal, for example. In order to provide the necessary material strength, several sheet metal discs can be stacked to form a star shape become. This enables cost-effective production, even of complicated external or internal contours.
- the drive shaft it is also possible and preferred for the drive shaft to include a star contour formed in one piece thereon. In particular, the drive shaft including the star contour and the core segments are made from one piece. The star contour forms the magnetic field concentrators.
- the clutch device preferably comprises a plurality of braking devices which are constructed in the same way or differently.
- a single braking device can be formed, for example, by a single magnetic circuit. If several magnetic circuits are arranged one behind the other, they can be regarded as several braking units of a single braking device or as several separate braking units or braking devices. It is possible that the individual magnetic circuits have different contours on the braking gap. For example, rotationally symmetrical and, for example, cylindrical contours can be provided (arranged) on individual brake gaps, while separate rotating bodies are provided (arranged) in the brake gap on other brake gaps, the functionality of which is described in DE 10 2018 103 112 A1, for example. A functionality such as that described in DE 10 2019 135 760 A1, for example, is also possible.
- the spindle unit preferably has a plurality of threads, with an idle passage preferably being formed between two threads, in which an electrical connection cable for the electrical coil or electrical coils is accommodated.
- the drive device comprises at least one electric drive motor.
- the gear device preferably comprises a worm gear.
- the worm gear is self-locking.
- the worm gear preferably has a drive worm connected to the motor shaft and a gear wheel coupled to the drive shaft. It is also possible that 2 or more Drive worms and 2 or more gears are provided.
- the transmission device preferably comprises a planetary gear. Depending on the configuration, it is also possible that only a planetary gear and no worm gear is used, namely when there is sufficient inhibition. However, a worm gear is particularly preferably used.
- At least one angle sensor detects an angular position of the drive shaft and/or the output shaft. If necessary, an angular position can also come from the drive motor or be output by it. It is also preferred that a displacement sensor is included, which in particular detects an axial position of the spindle nut or outputs a representative measure for an axial position of the spindle nut.
- the sensor device of the door component can comprise at least one angle sensor and/or at least one displacement sensor.
- the opening distance/opening gap can also be measured (distance between the door or the outer edge of the door and the pillar).
- Time of flight sensors can be used anywhere. The use of noise, force or torque sensors is also possible.
- the position of the spindle nut prefferably detected and, in particular, measured using a linear sensor, for example.
- the travel of the coupling rod or the coupling profile can be measured.
- the travel distance between the spindle nut and a door pillar can be measured.
- a pivoting angle of the door device can be measured or recorded.
- a rotary encoder can be provided in the door hinge. It is also possible and preferred that the rotation of the spindle is measured.
- a rotary encoder is a particularly preferred one
- Embodiment An optical measurement is also possible. For example, the distance between the outer skin of the door or a specific Door element are detected to an object and the angle of rotation can be deduced.
- connection unit is preferably connected to the door device and the other connection unit is connected to a frame component.
- the spindle nut is preferably connected to a coupling profile, which in turn is preferably connected to the second connection unit.
- the spindle and the spindle nut are coupled via at least one driver.
- a driver pair is preferably arranged on both sides of the spindle (only one driver could also be provided in each case).
- the driver pair particularly preferably engages centrally (at the height of the spindle axis) on the spindle nut. This can prevent tilting.
- a plurality of guide pieces arranged on the component are preferably provided, which slide off in relation to corresponding guide surfaces of the housing during a movement in the axial direction.
- the method according to the invention serves to operate a door component with 2 connection units that can be moved relative to one another, a drive device and a controllable coupling device being provided in order to control a relative movement of the 1st and 2nd connection units relative to one another and to influence a movement of a door device.
- the drive device is accommodated on a first connection unit of the two connection units.
- the drive device is braked via a self-locking gear device and is non-rotatable with a Drive shaft connected to the coupling device.
- the controllable clutch device couples a Connection unit (unambiguous rotation) coupled output shaft with the input shaft.
- the coupled state the door device is moved via a movement of the drive device.
- the uncoupled state the door device can be moved manually with little force.
- the coupled state the door device can only be moved manually if the coupling force or the coupling torque is exceeded.
- the method according to the invention is also very advantageous. It allows for a simple and reliable function, with automatic decoupling possible in the event of an accident, for example, so that children or disabled people can also open the door from the inside if necessary.
- Another method according to the application serves to operate (at least) one door component with two connection units that can be moved relative to one another and a drive device and with a controllable clutch device in order to control a relative movement of the first and second connection units relative to one another and to control a movement of a door device influence .
- the drive device is accommodated in particular on a first connection unit of the two connection units. In situations that cannot be properly analyzed or without data and environmental sensors, the drive device only supports the opening or closing process and the door device must then be guided by the user.
- the drive device opens and/or closes the door device (automatically). If an obstacle is detected, the user must guide the door device (almost) powerlessly and is only supported in the movement by the drive device.
- the drive device opens and/or closes the door device when the Control device does not recognize an obstacle and the control device controls the drive device in such a way that the user must guide the door device when opening and/or closing if the control device cannot rule out the presence of an obstacle (predominantly or almost completely or completely).
- the door device of a door component is only moved "minimally” if no or insufficient data is available, such that the function is given (the opening angle of the door is just large enough for the user to turn in/ can exit) and if "data" is available, it will continue to open and/or close.
- a window (leaf) is also a movable door device in this application.
- the window frame and the window sash are then each connected to the different connection units.
- Anmel training according to door component can then be replaced by frame component or window component and it can continue door device by wing device in the context of this application, in which case a wing device z. B. can be a door leaf or a window leaf.
- a preferred embodiment is then a frame component (window component) with two movable relative to each other
- the drive mechanism comprises an inhibited and/or a self-locking transmission device and is connected in a torque-proof manner to a drive shaft of the clutch device. If required, the controllable clutch device couples an output shaft, which is coupled to the second connection unit (rotationally unambiguous), to the drive shaft.
- the building door comprises a (movable) door body and two connection units that can be moved relative to one another, a drive device, a controllable coupling device and in particular at least one sensor device in order to control a relative movement of the first and second connection units relative to one another and to influence a movement of the door body.
- the door body is movable between at least two positions.
- at least one electronic unit is preferably included and/or assigned.
- the drive device is accommodated on a (first) connection unit of the two connection units.
- the drive device includes a self-locking gear device and is connected to a drive shaft of the clutch device.
- the controllable clutch device has an output shaft (of the clutch device) that is coupled to the second connection unit (in particular in a rotationally unambiguous manner).
- the output shaft can be coupled to the drive shaft (the clutch device) as required by the controllable clutch device or is coupled (and/or decoupled) as required.
- the building door can preferably contain or include individual or all features of a door component described above.
- FIG. 1 shows a highly schematic top view of a motor vehicle with a door component according to the invention
- FIG. 2 shows a highly schematic perspective view of a door component according to the invention
- FIG. 3 shows an enlarged detail of the door component according to FIG. 2;
- FIG. 4 shows a side view of a detail of the door component according to FIG. 2;
- FIG. 5 shows a side view of a detail of the door component according to FIG. 2;
- FIG. 6 shows a perspective view of a detail of the door component according to FIG. 2;
- FIG. 7 shows a sectional side view of the door component according to FIG. 2;
- FIG. 8a shows a schematic cross section through the door component according to FIG. 7;
- FIG. 8b shows an enlarged detail from FIG. 7;
- FIG. 9a shows a sectional side view of a further door component according to the application.
- FIG. 9b shows a schematic cross section through the door component according to FIG. 9a;
- FIG. 9c shows an enlarged detail of the door component from FIG. 9a
- FIG. 10 shows a schematic flow chart of a control of the door component according to the invention.
- FIG. 11 shows a highly schematic representation of a further door component according to the invention.
- FIG. 12 Torque curves of an electric motor and a magnetorheological braking device over the electrically introduced power
- FIG. 13 shows the resulting braking torque curves of a magnetorheological braking device for two different current strength curves over time
- FIG. 14 shows a highly schematic representation of yet another door component according to the invention.
- FIG. 1 shows the door component 100 according to the invention on a motor vehicle and here a passenger car.
- Motor vehicle 200 is shown in a schematic plan view from above.
- Two door devices 154 embodied as doors are provided on motor vehicle 200 here. The doors are both in the open position 103.
- One door is shown hatched in the closed position 102.
- a sensor device 104 is used to acquire sensory information in order to control the movement of the door devices 154 .
- sensor data from internal or external sensors 160 or from door angle sensors 161 can be accessed (near-field detection).
- data can be the following values, information and terms in particular: vehicle data such as speed, lateral acceleration, spatial position, braking values, GPS position, door angle, indoor air quality - and exterior, environment/near-field detection, data/position of other vehicles (located in the vicinity of the vehicle), loading, passenger data (height, weight, clothing, seating position, analysis data based on the evaluation of this data with e.g. artificial intelligence and suggestions ; noises, gestures, manual input), external data (e.g. the driver's home sends data to the car; parking garage data in a parking garage; data from the neighboring vehicle; weather data; date/season, data from the vehicle manufacturer...) .
- vehicle data such as speed, lateral acceleration, spatial position, braking values, GPS position, door angle, indoor air quality - and exterior, environment/near-field detection, data/position of other vehicles (located in the vicinity of the vehicle), loading, passenger data (height, weight, clothing, seating position, analysis data based on the evaluation of this data with e.g. artificial intelligence
- Parking spaces or parking areas in cities or parking garages are expensive and should be used as best as possible.
- the parking spaces could be of different sizes and ideally assigned to the vehicle via a data package (radio, WLAN, 5G%) when entering the parking garage.
- the "intelligent multi-storey car park” should preferably support the parking process, i.e. specify the ideal parking position and transmit it to the parked vehicle.
- the "intelligent multi-storey car park” also knows here and communicates whether the neighboring vehicle had a passenger or not, like the outer skin of the vehicle. From this it can be concluded whether one's own vehicle can be parked closer to the passenger door of the neighboring vehicle or a wall or the like and/or the door can then be opened correspondingly wide.
- the user from the neighboring vehicle could also deposit and tell the "parking garage” or the other vehicle that he (although he came without a passenger, but) is coming back with a passenger. If a vehicle is parked for a long time and this is communicated to the intelligent parking garage or parking space and the vehicle parked next door for a shorter period of time, so it could even be parked close to the vehicle door, which in turn would save a lot of parking space.
- the parking process and thus the distance to the next vehicle could in particular also be adapted to the necessary door opening angle so that the driver or the passengers can get in and out without any problems.
- the vehicle Based on the "data", the vehicle knows the opening angle or the body dimensions of the passengers.
- the intelligent multi-storey car park and/or the parking neighbor can also record/recognize and intelligently distribute (use) these necessary distances.
- FIG. 2 shows a schematic perspective view of a door component 100 that is installed in a door device 154, for example.
- a connection unit is connected to the door device 154 and the other connection unit is connected to the Body and connected, for example, the A-pillar of the motor vehicle.
- the door component 100 includes a clutch device 101 and a drive device 70.
- the drive device 70 includes an electric drive motor 75 here and a self-locking gear device 74.
- the gear device is accommodated in a gear housing 71 and protected from environmental influences.
- the clutch device 101 is accommodated in a clutch housing 107 .
- the first connection unit 151 and the second connection unit 152 are used for connection to the motor vehicle.
- the second connection unit 152 is formed on the coupling profile (coupling rod) 153 .
- Figure 3 shows an enlarged detail of the door component 100 of Figure 2 with the clutch housing 107 and gear housing 71 removed to allow a view of the interior.
- the electric drive motor 75 is equipped with a motor shaft 72 which includes a drive worm 76a which drives a gear wheel 77 of the transmission device 74.
- the gear 77 is coupled in a torque-proof manner to the drive shaft 105 of the clutch device 101 .
- the drive worm 76a together with the gear wheel 77 forms the gear device 74, which is designed as a self-locking gear device 74. This means that when the drive motor 75 rotates, the gearwheel 77 and thus the drive shaft 105 of the clutch device rotates. Conversely, it is not possible for the electric drive motor 75 and the motor shaft 72 to rotate by applying a torque to the drive shaft 105 from the outside.
- the door device 154 can only be moved by manually applying force when the clutch device 101 is disengaged. This means that the door device 154 is locked in the coupled state.
- a determination of the door device is thus basically possible in any position.
- a determination of the door device can thus take place as a function of, for example, the distance from a neighboring motor vehicle or a wall or other disruptive bodies. This allows the user to use the door device as an exit aid.
- the user in the disengaged state, the user can fully open or fully close the door device 154 with little effort.
- a particularly low rotational resistance can be made available, which is even lower than is the case with conventional mechanical car doors, in which a type of locking of the door position usually takes place in two or three angular positions.
- the drive shaft 105 which is not visible here, is arranged inside the output shaft 106 .
- the input shaft 105 can be coupled to the output shaft 106 via the braking device 1 . If the input shaft 105 and the output shaft 106 are coupled to one another via the braking device 1 , the gear wheel 77 and the output shaft 105 move synchronously.
- FIG. 4 shows a side view of the coupling device 101 from FIG. 3, the threaded spindle 4 with the multiple thread turns 4a being visible. Between 2 threads 4 a there is an empty space 4 b which is used here to accommodate an electrical connection cable s in order to supply the electrical coils 9 arranged inside the threaded spindle 4 with power.
- a spindle unit designed as a spindle nut 5 meshes with the threaded spindle 4 .
- a rotation of the threaded spindle 4 moves the spindle nut 5 in the axial direction.
- the rotational movement is converted into a linear movement, which is transmitted to the second connection unit 152 via the coupling profile 153 .
- they can parts that move in relation to each other must be made of one or more special materials and be provided with special running or hardened layers in order to improve friction, running noise, play and wear.
- FIG. 5 shows a large part of the threaded spindle 4, the connecting cable 29 being visible here in the idle gear 4b, which is connected to the corresponding electrical coils 9 at the corresponding axial positions.
- a winding spring 29a for the cable 29 is provided on the left end of the threaded spindle 4 here.
- An angle sensor 22 detects an angular position of the threaded spindle 4 .
- FIG. 6 shows a perspective view of the winding spring 29a at the end of the threaded spindle 4.
- the drive shaft 105 can be seen in the center.
- wireless energy transmission can also be carried out, e.g. B. an inductive transmission.
- FIG. 7 shows a section through the clutch device 101, which here has a magnetorheological braking device 1 at its disposal.
- the magnetorheological braking device 1 has several magnetic circuits or Braking units 108 which are preferably controlled together. If necessary, separate control of the individual braking units is also possible.
- the drive shaft 105 on which the gear wheel 77 is arranged in a rotationally fixed manner, can be seen in the center of FIG.
- the drive shaft 105 is rotatable about an axis 3 via bearings 7 and/or plain bearings 7a.
- the gear wheel 77 is driven via the drive worm 76a (not visible here) of the self-locking gear device 74 by means of the drive motor 75 .
- a rotation of the drive motor 75 is thereby transmitted directly to the drive shaft 105 of the clutch device 101 .
- the drive shaft 105 itself forms the core 8 of the magnetic circuits and/or cores or core segments 8 connected thereto in a rotationally fixed manner are arranged radially on the outside on the drive shaft 105 .
- the input shaft 105 is surrounded radially by the output shaft 106 .
- the output shaft 106 has a cylindrical sleeve 17 made of a magnetically conductive material, onto which the threaded spindle 4 is mounted radially on the outside.
- the threaded spindle 4 is connected to the sleeve 17 in a torque-proof manner.
- the threaded spindle 4 can consist of a plastic material, for example, which is designed to be self-lubricating, for example.
- the threaded spindle 4 is in meshing engagement with the spindle nut 5, which in turn is connected to the coupling profile 153.
- an angle sensor or a displacement sensor 21 can be accommodated on the spindle nut 5 in order to detect a position of the spindle nut.
- Another angle sensor 23 can detect an angular position of the gear wheel 77 and thus of the drive shaft 105 .
- the sensors 21, 22 and/or 23 together form the sensor device 104 or are part of it, which is used to control the clutch device and the door component 100 as a whole. Additional sensor data can be obtained from external sensors or possibly used exclusively to control the door component 101 .
- sensor data on the angular position of the door can be used directly or indirectly via distance measurements of the door from other components in order to control the door component 100 and the coupling device 101 .
- the clutch device 101 is used here to couple the drive shaft 105 of the clutch device to the output shaft 106 of the clutch device 101.
- the magnetorheological brake device 1 is used for the clutch, with which a (within certain limits) non-rotatable connection of the drive shaft 105 to the output shaft 106 is made possible.
- the electrical coils 9 are energized.
- the magnetic field passes through the radial braking gaps 12 in the area of the magnetic field concentrators 2 in each case.
- the magnetorheological medium in the brake gap is influenced accordingly by the magnetic field 10 of the electric coils 9 and leads to the clutch device 101 being engaged or disengaged.
- the cavity 16, which is filled with the magnetorheological medium 6, is sealed off from the outside by seals 13.
- the drive shaft 105 is supported by bearings 7.
- the door component 100 basically comprises three components, with the drive shaft 105 being rotatably received on the first component 32 .
- the first connection unit 151 is connected to the first component 32 .
- a second component is formed by the output shaft 106 with the threaded spindle 4 which is in engagement with the spindle nut 5 which is part of the third component 34 .
- the coupling profile 153 is provided on the third component 34 and is equipped with the second connection unit 152 at the end.
- a rotational movement of the drive shaft 105 and the output shaft 106 ensures an axial adjustment of the spindle nut 5, whereby - depending on the direction of rotation - the door device 154 is closed or opened.
- the electrical connection of the magneto-rheological brake units 108 is made via a ribbon cable that is wound along the threaded spindle. It is placed in an idle gear or a groove in the threaded spindle.
- the cable in the threaded spindle is clearly visible in the figure. In the places where the cable is at the same height as an electrical coil 9 , a passage is drilled in the threaded spindle through which the connection to the electrical coil 9 is routed. Since the threaded spindle can rotate, the cable connection on the left must be able to move with it. To do this, the cable is rolled up with the winding spring 29a. Since the threaded spindle with the spindle nut on it can only make a certain number of revolutions, this winding can be designed for exactly this number.
- FIG. 8a shows a cross section through the coupling device 101, with the drive shaft 105 being visible in the middle.
- the drive shaft 105 is surrounded by the magnetic field concentrator 2, which is designed here as a star contour 2a.
- the star contour forms a star-shaped outer contour, with the outwardly projecting tips or teeth causing a narrowing of the cross section in the thin radial braking gap 12 .
- the wedge effect described in DE 10 2019 135 760 A1 forms at the points of cross-sectional constriction, as a result of which a considerable braking torque can be applied depending on the strength of the magnetic field. In this way, a strong coupling of the input shaft 105 to the output shaft 106 can be achieved. If the drive shaft 105 rotates in the engaged state, the output shaft 106 also rotates accordingly, so that the threaded spindle 4 also rotates. Accordingly, the door assembly 154 is opened or closed.
- FIG. 8a An alternative configuration can be seen in the right-hand part of FIG. 8a.
- no star contour is arranged in the brake gap 12 , but rather several rotary bodies 2b are arranged radially as magnetic field concentrators 2 between the drive shaft 105 and the output shaft 106 .
- a strong coupling of the input shaft 105 to the output shaft 106 can be achieved.
- the generated clutch strength can be fine-tuned. This allows a maximum transmittable torque can be set so that in the event of an overload, the clutch will automatically slip. This can cause damage to the motor vehicle or whose door device 154 can be largely avoided or at least reduced. But injuries to users can also be reduced or avoided since the torque can be limited when opening or closing a car door.
- FIG. 8b shows an enlarged detail from FIG. 7, in which case the area with three electrical coils 9 and magnetic field concentrators 2 arranged in between can be seen.
- the electrical coils 9 are fastened here radially on the inside of the output shaft 106 .
- Radially on the outside of the drive shaft 105 are cores 8 and Core segments 8 non-rotatably connected to the drive shaft 105 .
- the electrical coils 9 are accommodated on coil holders 11 and are supplied with electrical current via the connecting cable 29 .
- Two possible courses of magnetic fields 10 are shown by way of example. In the coil 9 shown on the left, the magnetic field 10 runs exclusively through the core segments 8 , the magnetic field concentrators 2 and the sleeve 17 in the output shaft 106 .
- Such a configuration makes it possible to produce the drive shaft from a material with a low relative magnetic permeability.
- the magnetic field 10 it is also possible for the magnetic field 10 to be conducted both through the outer core segments 8 and through the drive shaft 105 . It is also possible for the drive shaft 105, the outer core segments 8 and the magnetic field concentrators 2 to be manufactured from one part, so that the braking unit is not formed by individual core segments, but by a single long core.
- the actual braking torque is generated in the area of the braking gap 12 , which is radial in this case, in the area of the magnetic field concentrators 2 .
- the magnetic field concentrators are formed by a star contour.
- the magnetic field concentrator 2 shown on the left in FIG. 8b is formed here as a stacked package 18 from a plurality of sheet metal discs 19, which together form the magnetic field concentrator 2 or the star contour 2a. Due to the production as a stacked package, the individual sheet metal discs 19 can be produced, for example, using the stamping process, which enables cost-effective production.
- the threaded spindle 4 here has an external thread 14 which meshes with an internal thread 15 of the spindle nut 5 .
- FIG. 9a shows a section through the clutch device 101, which in turn has a magnetorheological braking device 1 at its disposal.
- the mode of operation is the same as or similar to that in the exemplary embodiment according to FIGS. 7, 8a and 8b.
- Identical or functionally identical (or also functionally similar) parts are therefore denoted by the same reference symbols and essentially only a few relevant differences from the previous exemplary embodiment are explained below.
- the magnetorheological braking device 1 has a plurality of magnetic circuits or braking units 108 which are preferably controlled together.
- the drive shaft 105 including a star contour 2a, is made in one piece here.
- the star contour 2a has magnetic field concentrators or makes them available.
- the drive shaft 105 also directly forms the core here. Separate core segments are not present in FIG. 9a, but could also (additionally) be provided.
- the drive shaft 105 is made of one piece of material and is made of one piece of material with the star contour. A clamping nut 32a can therefore be dispensed with here.
- the spindle units 4 , 5 are accommodated in a clutch housing 107 .
- Guide surfaces 107a in the clutch housing 107 can be seen particularly clearly in FIG. 9b, which ensure defined guidance together with the guide pieces 34a.
- the guide pieces 34a are formed or added to the third component 34 .
- FIG. 9b shows that a jam-free and trouble-free transmission of the occurring forces is also ensured by the driver pairs 5a, 5b arranged on both sides, which introduce or transmit forces in the central region.
- the introduction of force 5c takes place here at the height of the spindle axis 3.
- the spindle axis 3 forms a central axis and for several parts also an axis of symmetry.
- FIG. 9c shows an enlarged detailed side view of the threaded spindle 4 and the spindle nut 5 arranged thereon, with the force being introduced 5c and the force being transmitted via a defined guide of the spindle nut 5 in the central region at the level of the spindle axis 3.
- Drivers 5a, 5b and preferably driver pairs 5a, 5b are formed on both axial ends of the spindle unit 5. The driver pairs 5a, 5b ensure reliable and trouble-free transmission of the loads that occur.
- FIG. 10 shows a schematic diagram of the individual steps 80-99 which are carried out, for example, in the controller.
- the braking device is active and the door device 154 is, for example, in a position X.
- the door device 154 is to be moved to a specific angle.
- the position of the drive motor is controlled.
- the target angle 83 of the door device and the actual angle 84 of the door device serve as input variables.
- the angle controller 89 determines a setpoint speed 90. It is checked whether the setpoint speed 90 must be subjected to a speed limitation 91. The result is fed into speed control 92 . Furthermore, the actual speed 85 is entered into the speed control 92 .
- the output signal of the current limiter 93 is fed into the current control 94, as is the actual current 86.
- the output signal is fed into the voltage limiter (and, if necessary, "soft start-up" start-up control).
- the control voltage of the motor is output as the output signal 98.
- the actual angle 87 of the motor 87 is entered into a higher-level start/stop function 96 and taken into account in the position control of the motor
- position information 88 is entered both into the higher-level start/stop function 96 and into the adaptive holding torque calculation unit 97. As Output follows a control current 99 of the magnetorheological braking device 1.
- FIG. 11 shows two further variants of a door component 100, a clutch device 101 with two clutch disks 101a and 101b being visible in the lower part of FIG.
- a (thin) brake gap 12 is formed between the two brake discs 101a and 101b, in which magnetic field concentrators 2 can be provided if necessary.
- the coupling intensity and thus the coupling strength of the coupling device 101 can be adjusted by activating a magnetic field 10 and by modeling its strength.
- the clutch disks 101a and 101b can also be designed conventionally as disks with friction linings which are mechanically coupled to one another. An actuator can be used for this.
- a magnetic spring can also be actuated here via an electric coil, which presses the two brake disks 101a and 101b against one another against the preload of a mechanical spring.
- the desired properties can also be set with such a mechanical clutch disc.
- the input shaft 105 can be coupled to the output shaft 106 as desired.
- the drive shaft 105 is driven by an electric drive motor 75 which, via a worm gear 76 with a drive worm 76a, drives a toothed wheel 77 which is connected to the drive shaft 105 in a rotationally fixed manner.
- the invention provides an advantageous door component and a method with which it is possible to influence a door movement, in particular of a motor vehicle.
- An electric motor for actively opening the door and a magnetorheological clutch device for damping/blocking the door device and in particular a door leaf are combined with low power consumption.
- FIG. 12 shows a schematic representation of two braking torque curves that are generated, the braking torque that is generated in Newton meters (Nm) being plotted against the electrically introduced power in watts (W).
- the curve for a BLDC motor brushless direct current motor
- the electric motor requires significantly more current than the magnetorheological braking device for the same braking torque a braking torque of 14 Nm
- the electric motor requires more than 130 watts of power
- the magnetorheological braking device (significantly) requires less than 0.3 W.
- the ratio of power consumption is greater than 100:1 and is around 500:1 here.
- Magnetorheological clutch devices and brakes have the advantage, among other things, that they only require little power for clutching or for damping movements, are quiet, generate little heat and react very quickly ( ⁇ ms), etc.
- the low power requirement is particularly advantageous for electric vehicles in which the power consumption of all components is automatically reflected in the range of the vehicles.
- power consumption is also an issue for vehicles with combustion engines when the vehicle's engine is switched off and the battery would be drained if the door damper consumes too much power over a long period of time.
- magnetorheological actuators alone cannot actively move a door or car door.
- MRF devices can only dampen/brake the movement from the outside (by the user).
- An electric motor can remedy this and can generate an active movement.
- One idea of the present invention is that the electric motor can be simply uncoupled by means of the magnetorheological clutch device and thus uncoupled without the function being impaired as a result.
- the system is "fail-safe": In the event of a power failure, the door can still (easily) be moved, e.g. after an accident.
- a magnetorheological braking device has become known in the prior art, in which a wedge bearing is used in a hollow spindle. A motor is used to drive it.
- the applicant has already combined MRF dampers with electric motors.
- the engine z. B. connected on the same axis with the dampers (with the spindle) or or parallel to the spindle.
- the drive motor can be coupled to or decoupled from the spindle by an actuator.
- the drive motor always rotates with the spindle or the MRF actuators.
- a certain disadvantage of the known system is the noise of the electric motor and especially the reduction gear, which can be audible and therefore disturbing, especially in quiet environments.
- a simple door component is now made available in which the noise that occurs is also (massively) reduced.
- a drive via a worm gear offers a particularly quiet drive option.
- a worm gear is self-locking disadvantageous.
- a worm gear directly connected to the door would therefore block the opening of the door in a "fail safe case" (no power), which is extremely unfavorable or even not permissible.
- Worm gears generate less noise than other gears because no flanks meet but a constant intervention takes place.
- the invention has turned this fundamental disadvantage of self-locking into an advantage in that self-locking is used as a standing wave and this is coupled to the output shaft when current is applied.
- Another advantage is that by reversing the operating principle, i.e. when switched off (passive), the drive motor and the gear mechanism are not set in rotation by the door movement (this was the case with earlier constructions and also third-party constructions), but stand still. This greatly reduces the actuating force required on the door device (on the door handle), since the basic torque of a switched-off but co-rotating drive motor (in particular an electric motor plus gear) is high. This can also cause loud noises (gear noise). Only the spindle is turned here, which has low basic torques/forces and is completely quiet. This is a major benefit and a key selling point (psychoacoustics).
- a spindle drive with a worm gear has the advantage that it is self-locking in one direction. This means that the drive motor can drive the spindle, but not vice versa.
- the door component 100 with a door damper and an active opener and closer comprises two connection units 151, 152.
- One connection unit is attached to the vehicle body, the other connection unit to the car door.
- the second connection unit 152 is connected to a spindle nut 5, the first to a rotatable threaded spindle 4.
- the threaded spindle 4 and the spindle nut are engaged, so that the rotation of the threaded spindle 4 is effected in a linear movement of the spindle nut 5 and thus of the connection units to one another.
- the threaded spindle 4 is designed as a hollow output shaft 106 .
- the magnetorheological braking device 1 comprises a plurality of magnetorheological brakes arranged one behind the other, which can be constructed as a disc, star, roller, wedge bearing or a mixture thereof.
- the clutch device 101 in turn comprises two components that can be rotated in opposite directions, an inner component 32 and an outer component 33.
- the special feature of the MRF brake is that the electrical coils 9 of the individual wedge bearings rotate against the cores 8.
- the core 8 is rotatable relative to the outer output shaft 106 with the spindle.
- the drive motor 75 drives a drive worm 76a (worm shaft) (a shaft with helical threads) which meshes with a gear 77, the worm wheel.
- the worm wheel 77 in turn is non-rotatably connected to the core(s) 8 of the magnetorheological braking units.
- the drive motor 75 drives the worm shaft 76a, this sets the worm wheel 77 in motion and the inner part of the magnetorheological brake units 108 (key bearing) is set in rotation.
- the drive shaft 105 (the inner part) rotates without affecting the output shaft 106 (the outer part).
- the threaded spindle 4 does not turn.
- the magnetorheological braking units 108 thus provide the coupling function which can couple the threaded spindle 4 to the drive motor 75 . Only when the electrical coils 9 are energized can the clutch device 101 transmit torque from the drive motor 75 to the threaded spindle 4 and the threaded spindle 4 can be set in rotation.
- This construction results in great advantages, especially due to the already mentioned self-locking of the worm gear. With the construction, not only can the door device be moved actively, but the door device can also be held in any position. Electric motors are not well suited or inefficient to hold a position (then the speed is zero or almost zero), as they constantly need a lot of electricity and therefore energy.
- magnetorheological braking units 108 require little current to hold a position.
- a magnetorheological damper on the other hand, cannot produce an active movement like an electric motor. It is therefore advantageous to combine magnetorheological brakes and electric motors.
- the electrical coil (solenoid coil) is preferably controlled mostly or predominantly during the operating time with a voltage of e.g. 9.5 V.
- a voltage of e.g. 9.5 V In terms of haptics, it is (often) of considerable advantage if the braking torque of the magneto-rheological braking device reaches its maximum value as quickly as possible (or the set value) is reached. This is sometimes only possible with a higher voltage than would be necessary in continuous operation.
- a maximum braking torque is generally achieved by a maximum magnetic field in the braking gap. Since the magnetic field is generated by the current in the electrical coil (magnetic coil), the current must therefore also flow to the corresponding one as quickly as possible
- a higher voltage (than would be necessary in continuous operation) is set only at the beginning of a haptic feedback.
- a haptic feedback is preferably for a period of between 0.5 ms and 50 ms, preferably in a period of between 1 ms and 20 ms and particularly preferably between 5 ms and 15 ms, a higher voltage is set (eg higher by a factor of 1.5 or 2 or 3 than would be necessary in continuous operation).
- the higher voltage is maintained until the current (or magnetic field) reaches the desired maximum value (near, eg, 90% or 95%) and/or the period of time that the higher voltage can act is reached or exceeded. Thereafter, the voltage to the lower voltage of z. B. regulated back to 9.5V.
- the system reacts more quickly and the desired braking torque is set more quickly.
- FIG. 13 shows the resulting braking torque curves of a magnetorheological braking device 1 for two different current strength curves over time.
- the dashed curve in the upper half of the figure represents the conventional course, in which the current intensity is increased directly to the desired current intensity.
- the current intensity is increased from 0 amperes to 2 amperes.
- the resulting course of the braking torque or the coupling intensity is shown in broken lines in the lower half of FIG.
- the transmittable braking torque increases in the dashed curve from the starting time at 0.1 seconds within about 25 milliseconds (time 0.125 seconds) to a read value of about 1.25 Nm and reaches asymptotically almost after about 75 milliseconds (time 0.175 seconds). the set limit of about 1.5 Nm.
- Very low torques are required so that the door, for example, is guided "gently” (by hand) and moves harmoniously, primarily when the vehicle is horizontal. out” and the registration-specific drive device and a controllable clutch device can support this process within the technical possibilities.
- Sensitive, harmonious and precise opening is only possible with a very smooth-running unit.
- the torque range between minimum torque and maximum torque can advantageously be set steplessly and with high control quality, preferably also with short reaction times ( ⁇ 100 ms).
- the magnetorheological braking device must have a high spread (ratio of minimum torque to maximum torque). Technologically, this is very difficult to achieve because high braking torques require corresponding friction diameters and sizes, which in turn increases the basic torque disadvantageously. This is not easy to achieve with classic magnetorheological friction clutches, since the friction surfaces required to achieve the maximum torque often cause too high basic friction when de-energized, e.g. 1 Nm at a maximum torque of 20 Nm.
- a shear braking unit on a magnetorheological braking unit 108 with a special design low and easily controllable torques.
- Another magnetorheological brake unit 108 includes a star contour 2b in the brake gap 12 and reduces the friction surface between the mutually rotating parts, which reduces the basic torque (off-state) while at the same time increasing the maximum torque due to the special contour (piling or tightening/collecting the magnetorheological particles or the carbonyl iron due to the magnetic field or the field gradients).
- At least one magnetorheological braking unit 108 with rotating bodies 2b can be included in the braking gap 12 .
- Rotating bodies 2b such as rollers can, according to the wedge principle, generate a very high braking torque with a simultaneously low basic torque due to the wedge effect underlying this operating principle.
- the controllability of the roller unit is not as good as that of the star unit - partly due to the large torque working range - but this is not a disadvantage, since the range of e.g. approx. 1500 N door force on the coupling profile or approx. 150 N on the outer edge of the door (door end or in the area of the door handle or in the area of the end of the side window) or approx. 130 Nm on the door hinge.
- This is required as an "escape aid".
- the area of the exit aid does not have to be so easy to control, since this area (should take place) without any rotary movement and thus practically a static load.
- Figure 14 shows a schematic front view of a left
- the building 300 has a building wall or wall 301 z. B. can be designed as a wall 302, but can also be designed differently, and is arranged on a floor 303.
- a frame component 155 is attached to the wall 301 .
- the door device 154 embodied as a door leaf, for example, is accommodated on the frame component 155 .
- the door device 154 can be rotated or pivoted about an axis of rotation 162 or a rotary hinge 163 .
- the pivot point 156 for the door component 100 can be seen, with the door frame not being shown here.
- the door leaf can have a door handle 157, which is indicated here by dashed lines.
- the door handle 157 or a door lock is not absolutely necessary for operation, since the door component 100 can be used to hold it in a starting position or also in an intermediate or opening position.
- the door component 100 comprises two connection units 151, 152 that can be moved relative to one another and a drive device 70 with a controllable coupling device 101 and with a sensor device 104 in order to control a relative movement of the first and second connection units 151, 152 relative to one another and a movement to influence a door device 154 (cf. FIGS. 2 to 11).
- the drive device 70 is again accommodated on a first connection unit 151 of the two connection units 151, 152.
- the drive device 70 in turn comprises a self-locking gear device 74 and is connected in a torque-proof manner to a drive shaft 105 of the clutch device 101 .
- the controllable clutch device 101 couples an output shaft 106, which is coupled to the second connection unit 152, to the drive shaft 105.
- the braking or clutch torques can be further improved by using magnetorheological powder instead of a magnetorheological fluid (MRF) and by using a plurality of coils.
- MRF magnetorheological fluid
- Another (and important) advantage of a system with two or more the same magnetorheological brake units 108 or with different magnetorheological brake units 108 is the redundancy, since two independent coils and units are present. Since doors can also be safety-relevant, it is advantageous if, if one braking system fails, another or the other braking system still has a braking effect and thus influences the mobility of the door.
- the MRF brakes can still block the threaded spindle 4, since the worm drive is self-locking.
- the magnetorheological brake units 108 are energized so that they can transmit torque in order to brake or hold the spindle in place in this case.
- the internal components of the brakes are non-rotatably connected to the worm wheel. Since the worm wheel is driven by the worm shaft, but cannot set it in rotation itself, the rotation is thereby inhibited. Even without having to energize the electric motor, the MRF brakes can dampen the rotation of the spindle. This gives you the entire passive scope of an MRF brake, as if there were no motor.
- the passive movement by the user can be influenced by the braking device by energizing the electrical coils of the braking device without the drive device being active. If the user opens the door manually, the controller can stop the movement if, for example, there is a collision with an object on the other side threatens the door.
- Various sensors can be attached to the door, in the (electrically extendable) door handle or at another location on the vehicle. For example, a radar, ultrasonic, optical or LIDAR sensor can be installed in the (extendable) door handle, which monitors the surroundings in the pivoting range of the door.
- Door handles which preferably extend electrically (automatically from a lowered position) as soon as you approach them or want to get in or out, are installed in the Tesla model year 2020 and in the Porsche 993, for example.
- the sensor is preferably installed or integrated in such a way that it is protected (dust and water) when the door handle is retracted (recessed). If the door handle moves or swings out when the door is opened or closed, which is often the case in modern vehicles, the sensor moves out of the protected area and can recognize the environment and send the relevant information to the control device or vehicle electronics.
- the sensor can also be additionally cleaned (wiper, cleaning lip, etc.) so that, for example, an optical sensor or an image sensor has a perfect view.
- the senor or the optics of the sensor or the measuring unit is not installed in a stationary manner, but is movable (by motor) (pivoting, oscillating).
- the scanning range can be remarkably expanded.
- a camera films the surroundings and the controller recognizes possible obstacles and situations by means of image recognition.
- a light or an infrared camera combined with an infrared headlight can recognize the environment in the dark.
- optical sensors are advantageously combined with cleaning systems.
- the door can be moved easily and very easily by one person when it is not powered.
- Intelligent software continues to learn during use whether an object requires braking. For example, the software can learn whether an obstacle is soft in winter snow (which can be touched by the door and possibly even pushed aside) or a hard white wall.
- a current must be applied to the magnetorheological braking device 1, which is selected in such a way that the threaded spindle with the magnetorheological braking device 1 and thus with the door itself via the holding torque resulting from the MR effect Coupling device 101 mechanically coupled i st.
- the door device is preferably moved in such a way that the setpoint angle, speed and current of the motor (and the associated torque generated by the motor) can be limited.
- Approaching the target angle s of the door device is characterized in particular by the fact that the approach takes place as uniformly and smoothly as possible.
- the threaded spindle can also be temporarily decoupled by the MR unit under certain circumstances, in order to prevent the door device from stopping suddenly.
- the drive motor When moving the door device in an inclined position, the drive motor must not brake the door device during the process, since the weight of the door device is caused by the self-locking of the Snail is supported by the same when the braking device 1 is coupled. This minimizes the changing load on the drive motor.
- Another advantage is the modularity. So the motor can simply be left out and otherwise the same construction can be used. In this way, the active door opener and door closer becomes a purely passive damper, which nevertheless has the full potential of an MRF door damper.
- the drive motor can be retrofitted.
- the pinch protection is advantageous.
- the current of the motor regulated when closing the door device. If the current exceeds a threshold value, it is immediately regulated because there is obviously an obstacle in the door. If the resistance gets too high, the motor current will increase.
- the maximum torque that can be absorbed can be set here by means of the magnetorheological braking device. Consequently, when the damping force is set to a predetermined value, the engine cannot transmit more torque. Injury due to being trapped in the door when the motor is actively closing the door device can be avoided as a result, since the torque can be kept at a maximum value continuously and the motor current does not have to be constantly monitored.
- the holding torque can be selected in such a way that the door device can move if there is no obstacle blocking the door device.
- a load torque greater than s the selected holding torque of the clutch device 101 is set and a mechanical decoupling of the door device from the drive takes place. If the door device is moved against an obstacle, damage to the door device can be avoided. This can be used particularly advantageously if there are no sensors on the door device that scan the surroundings for obstacles.
- the door device can be held in the (and in particular any) position when stationary even with very high loads introduced from the outside. This can help you get out. The user can pull it out of the vehicle at the door.
- 100 N to 200 N holding force is required in the area of the door handle or at the outer (door frame) end above the side window (that's where you usually stop when getting out), which Torque in the door hinge area of approx. 100 to 200 Nm and coupling profile forces on the brake unit of 1000 N to 2000 N (2kN).
- a high holding force is very advantageous when exit space is limited and can be of great importance, since the door has to be moved as close as possible to the obstacle in order to free an exit opening through which one can get out without major problems .
- a dirty outer skin of the vehicle e.g. with salt in winter
- the person exiting the vehicle the person getting out of the vehicle
- does not want to touch with his or her clean clothes is also aggravating.
- the exit aid can be intelligently activated by the electronics based on the data, by a switch (e.g. in the door area), a gesture or a sound source (voice command).
- a gesture can be: The door is briefly moved “open - closed - open” at a specific (desired) opening angle with a small angle, which means: block the door (escape aid).
- At least one of the plurality of magnetorheological braking units 108 is designed with a permanent magnet or switchable permanent magnet or remanence, so that a (certain) Holding torque or holding force can be achieved on the door.
- the magneto-rheological braking units 108 can be operated together (connected in series, connected in parallel) or else be controlled individually. Each braking unit can be constructed differently (different contours, coil cross-sections, number of windings, material of the components, dimensions, active gaps, effective areas...) and can be controlled individually or in any combination. In this way, (at least) one magnetorheological braking unit 108 can be assigned to certain load cases, which serves the load case optimally (e.g. good controllability at low moments - star contour plus larger effective gap).
- AI artificial intelligence
- machine learning machine learning
- adaptation via e.g. B. an environment detection possible.
- Artificial intelligence can improve opening/closing or braking. Not only can sensor values be processed accordingly, but the intelligent door system recognizes the needs of the driver and adapts accordingly. If the user is a delicate person, e.g. B. the active moment (the support) can be increased accordingly. This can also be done depending on the size of the person and the seating position.
- a personalized door key, the smartphone, a smart device (a smartwatch%) and/or an interior camera (near field detection) can provide data.
- the door opening characteristics can also be adjusted when the user moves in the seat. If the user/operator slides to one side or uses the left hand, there is less strength here. Either the AI or the interior camera recognizes this and then adjusts accordingly.
- AI machine learning
- the near-field detection in the form of an image recognition assigns characteristics based on the user's face.
- a distorted face can indicate that the actuation forces are too high.
- the active support should then be increased.
- a startled face can indicate that something is about to happen and the door should be opened or pulled back more slowly, for example, or respond more quickly (higher support so that the door can be closed - overlooked the bike when opening).
- a scream, command (stop) or sudden loud noises from the occupants or bystanders or third parties e.g. the braking (e.g.
- the image recognition system for near-field recognition of the environment also recognizes the authorized vehicle users (including their appearance) and their family/friends/passengers for the purpose of intelligent opening and closing of the passive/active door and opens the door accordingly.
- the door is opened as wide as necessary in critical situations.
- the opening angle required for the corresponding person can be analyzed and an opening can be carried out accordingly. slim People and possibly children need small opening angles than diverent people or people with luggage or bags (shopping bag, handbag, school bag).
- the opening angle should be larger be selected to avoid grazing and soiling of the clothing on the outer skin. At night, the opening can sometimes be wider because there are fewer cyclists and pedestrians on the road.
- the artificial intelligence (AI) either recognizes these parameters or analyzes some of these parameters the condition and suggests an ideal opening angle.
- GPS data, weather data, image recognition data and other data etc. are also taken into account (e.g. vehicle is parked in front of a shopping center and it is raining: open the door faster and wider. Allow the umbrella to be shaken out if the umbrella is recognized by the image recognition system, for example%) . In areas of cycle paths (GPS data, Google Lense, near-field detection) the door is opened differently (slowly, step by step, interval%) than in an open meadow.
- the behavior of the door can be recorded and with
- the door electronics can also be connected to the GPS and other data sources. In this way, opening and closing can be optimized accordingly, i.e. if friction in the door mechanism increases over the service life, countermeasures are taken (e.g. even in winter at low temperatures, the basic friction increases, i.e. the active part (torque) must increase, the passive part (braking torque lose weight) .
- Artificial intelligence can also improve the use of the door components presented if few sensors are installed in the door device or door and the vehicle.
- the AI can learn whether it is a child, a woman or a man, or an elderly person. Accordingly, the AI issues control signals. For example, if the vehicle is parked at the curb and the AI detects a child moving the door, the movement can be made more difficult to prevent the child from just opening the door without paying attention to traffic coming from behind. If, for example, a child is not recognized by special sensors (interior sensor, seat recognition%) because these are not available (e.g. for cost reasons), the movement pattern can be used to identify specific people.
- the door sensor (with the help of electronics and artificial intelligence) analyzes a movement pattern that can be assigned to a child. In this way, the (guided) opening of the door can take place with greater support, but with less opening speed, since children sometimes tend to open the door too quickly and without considering outsiders (e.g. cyclists from behind).
- the AI also recognizes signs of wear and tear in the construction, so certain parts can become more difficult to move over time play between the parts can be increased, etc. Accordingly, the AI can adjust the function of the braking device and the drive motor. In this way, a harmonious movement can be achieved again.
- the braking torque of the (magnetorheological) braking device must be adapted to the drive motor when the drive motor is started up when the door is opened or closed when the vehicle is in an inclined position. If the door is fixed in one position in an inclined position, the braking device must block and the drive motor is not energized. If the door is now to be actively moved, the drive motor must be energized. This can cause the door to vibrate if the drive motor starts up suddenly.
- the brakes are therefore controlled by the AI in such a way that the clutch between the drive motor and the spindle unit is slowly increased (cf. slipping the clutch) so that the door movement is accelerated smoothly.
- the recorded data can also be sent to a central computer outside the vehicle or the building (WLAN, 5G, Bluetooth, .... ) and analyzed, evaluated and played back there together with data from other users. In this way, opening and closing can be continuously optimized.
- the values are much lower ( ⁇ 10 watts) in the most frequently required partial load range.
- the electric motor requires approx. 6 A at 12 V (approx. 72 watts), whereby this can draw a starting current of 111 A (approx. 1,332 watts) .
- the active door opening of the motor from the closed to the completely open state currently takes about 3s.
- the system requires much less electricity than activation via an electric motor alone.
- the overall energy consumption can be intelligently reduced by leaving the doors of the parked vehicle closed after a long period of standstill, e.g. in midsummer just before getting in or intelligently (the vehicle knows from the "data" that the driver will get in soon) that the doors leave a certain gap (Pre-) opens so that the air can flow out of the interior heated by the sun (environmentally friendly ventilation). Opening the door(s) releases more ventilation surface with less energy expenditure than opening the windows (side windows).
- the doors are here depending on the environment (data) as far open and intelligently blocked as is advantageous, i.e. further in a safe environment, less far in an unsafe environment (so far that no people or animals can get in through the gap or reach in).
- Intelligently “blocked” means the more energy-intensive blocking of the door is dynamic. Only when an attempt is made to move the door is the current increased (in a few milliseconds, which is possible with this invention), otherwise the MRF brake is minimally energized so that the Overall energy consumption is low. The environmental sensors can also optimize this process (if nobody is around: open further). Intelligent opening means that the temperature in the interior can be noticeably reduced without the air conditioning, which saves energy and improves the CO2 balance.
- vehicle can also be intelligently ventilated for this - as described above.
- the high holding power of the fast-acting exit aid prevents the door from being opened unintentionally, for example by passers-by.
- the door can usually be opened automatically with a larger opening angle, since the taxi driver makes sure that the passenger can get out easily and safely (get out in a free space).
- the door component described can influence any type of pivoting movement.
- a tailgate sliding door of vehicles (car, truck, on-highway, OFF highway...), doors of kitchen appliances, furniture, bed adjustment, skylight adjustment, seats, (self-driving) autonomous or semi-autonomous vehicles, (robot) taxis, door or window of a building to be opened and closed.
- noise is also an important feature (e.g. intelligently moving (CO2; temperature%) a window in the child's room when the child is sleeping). In the interior you want to generate as little noise as possible.
- the features described are also advantageous here.
- the drive device can open or tilt a window or door to a desired angle.
- the braking device can then fix the door/window there so that it cannot be closed by a gust of wind, for example, or opened inadmissibly (e.g. by small children). In the event of a power failure, the door/window can still be opened or closed manually.
- Windows and doors in buildings can also be moved intelligently and in an environmentally friendly way (CO2 reduction). If a room is ventilated for the purpose of better air quality, the window or door closes depending on "data" (e.g.
- Air quality measured by an air quality device and e.g. transmitted wirelessly.
- the window opens and closes intelligently for the purpose of reducing the interior temperature.
- the window/door is closed in particular at midday when the sky is cloudless, and is preferably opened again when there is a cold wind and (briefly) cloudy weather. If there are residents in the house, there should not be a draught, but the room can be ventilated shortly before they arrive. Small children in children's rooms need different ventilation processes (observe sleeping time, no draft). If the light is switched on in the summer evening, for example, the window closes so that no insects such as mosquitoes or unwanted bugs can get in. After bedtime it can open again.
- the artificial intelligence or machine learning in combination with the "data” preferably optimizes these processes.
- the optimization serves the customer's benefit, on the other hand, heating/cooling energy can be saved.
- the customer can also choose here (display; settings) how the weight should be.
- a cupboard door e.g. in kitchen cupboards, can be equipped with the drive device. Especially cabinets that are mounted high (above the cooking and work surface) can be difficult to open and close, especially for people of short stature. An active door opener/closer is a great help.
- opening and closing can be done intelligently. If a cupboard door near the hotplate is open and the cooking process begins, it is closed in particular so that, for example, greasy exhaust air cannot get into the cupboard interior.
- a wide variety of "data” can also be used for this.
- Drawers with knives or other dangerous objects for example, can only be opened with increased force so that (small) children cannot do this due to their low physical strength. Or they cannot be opened at all (blocked) , if the near/environmental detection, the customer request or "data” analyze and output this.
- Drawers with appropriate contents can also open (and close again) automatically when the "data" and/or artificial intelligence determines the need.
- the stovetop is switched on, the door to the cooking pots opens.
- the doors and cupboards open according to the cooking sequence.
- a pivoting movement can also be performed by a prosthesis, such as an artificial knee joint.
- a prosthesis such as an artificial knee joint.
- the user does not want a great deal of noise. Due to the high gear ratio of the worm gear and/or a comparable (self-locking) gear, even a relatively small drive motor can then transfer large forces.
- the forces, paths, travel speeds (data) can also be sent to a computing center, a central server and/or the customer, analyzed and suggestions or messages/warnings can be output.
Landscapes
- Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
- Lock And Its Accessories (AREA)
Abstract
Türkomponente (100) und Verfahren mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (151, 152) und einer Antriebseinrichtung (70) und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung (101) und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (104), um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten (151, 152) relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung (154) zu beeinflussen. Die Antriebseinrichtung (70) ist an einer ersten Anschlusseinheit (151) der beiden Anschlusseinheiten (151, 152) aufgenommen. Die Antriebseinrichtung (70) umfasst eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung (74) und ist drehfest mit einer Antriebswelle (105) der Kupplungseinrichtung (101) verbunden. Die steuerbare Kupplungseinrichtung (101) kuppelt bedarfsweise eine mit der zweiten Anschlusseinheit (152) gekoppelte Abtriebswelle (106) mit der Antriebswelle (105).
Description
Türkomponente und Verfahren
Die vorliegende Erfindung betri fft eine Türkomponente mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlus seinheiten und ein Verfahren zum Betreiben der Türkomponente . Die Türkomponente wei st weiterhin eine Antriebseinrichtung und eine steuerbare Kupplungseinrichtung auf , um eine Relativbewegung der der ersten Anschlusseinheit und der zweiten Anschlus seinheit relativ zueinander zu beeinflus sen .
Im Stand der Technik sind verschiedene Türkomponenten bekannt geworden, die zwei relativ zueinander bewegbare Anschlusseinheiten aufweisen, um eine Bewegung einer Türeinrichtung zu beeinflus sen . Die DE 10 2018 103 112 Al der Anmelderin of fenbart in einer konkreten Ausgestaltung eine aktiv steuerbare Autotür für ein Kraftfahrzeug, wobei ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist , um ein motori sch angetriebenes Verschwenken der Autotür zu ermöglichen . Das ermöglicht eine bequeme Bedienung . Neben einer automatischen Öffnung eine Autotür ist oftmal s auch eine manuelle Bedienung gewünscht . Diese Druckschri ft beschreibt es als nachteilig, das s bei bekannten automati sch verstellbaren Autotüren eine manuelle Verstellung oftmals mehr Kraft benötigt als eigentlich nötig wäre oder von einem Kind oder einer eingeschränkten Person aufbringbar ist . Deshalb wird bei der Lösung nach der DE 10 2018 103 112 Al ein Aktor vorgesehen, der entweder die Antriebswelle oder das Antriebsgehäuse des Antriebsmotors wahlwei se koppelt oder entkoppelt . Dadurch ist es bei einem manuellen Öffnen oder Schließen der Autotür nicht mehr nötig, die Motorwelle und das Getriebe mitzudrehen . Dadurch wird die Bedienung erleichtert bzw . die Bedienkraft stark reduziert . Um die Autotür in verschiedenen gewünschten Stellungen feststellen (halten ) zu können, i st eine magnetorheologische Bremseinrichtung vorgesehen, die in beliebigen Winkelpositionen die Autotür bremst
und wunschgemäß festsetzt. Dieser Stand der Technik funktioniert grundsätzlich zufriedenstellend. Ein erheblicher Vorteil ist, dass ein Fail-Saf e-Modus zu Verfügung gestellt wird. Das bedeutet hier, dass zum Beispiel bei einem Unfall die magnetorheologische Bremseinrichtung automatisch stromlos eingestellt wird, sodass ein ungehindertes Öffnen der Tür ermöglicht wird. Das ist wichtig, damit Insassen ohne fremde Hilfe das Kraftfahrzeug verlassen können und damit Hilfskräfte von außen die Türen ungehindert öffnen können, um den Insassen bei einem Unfall möglichst schnell zur Hilfe zu kommen. Konstruktive Lösungen, die zum Beispiel bei einem Crash ein manuelles Öffnen der Türen von innen oder gegebenenfalls auch von außen nicht erlauben, haben demgegenüber ganz erhebliche Nachteile. Ein gewisser Nachteil bei der in der DE 10 2018 103 112 Al offenbarten Lösung liegt aber darin, dass insbesondere in leisen Umgebungen ein gewisses Motorgeräusch hörbar sein kann, wenn die Autotür automatisch geöffnet oder geschlossen wird. Außerdem ist das haptische Verhalten der Tür wichtig. Vorteilhaft ist ein ruckfreies und harmonisches Verfahren.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Türkomponente und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem eine verbesserte Funktion zur Verfügung gestellt wird, wobei auch im Falle einer Funktionsstörung und zum Beispiel bei einem Unfall ein manuelles Öffnen möglich ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn ein leiser Betrieb und/oder eine haptisch angenehme Bedienung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Türkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 31. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele angegeben.
Eine erfindungsgemäße Türkomponente umfasst zwei relativ zueinander bewegbare Anschlusseinheiten, eine
Antriebseinrichtung, eine steuerbare Kupplungseinrichtung und insbesondere wenigstens eine Sensoreinrichtung, um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung zu beeinflussen. Weiterhin ist vorzugsweise wenigstens eine Elektronikeinheit umfasst und/oder zugeordnet. Die Antriebseinrichtung ist an einer (ersten) Anschlusseinheit der beiden Anschlusseinheiten aufgenommen. Die Antriebseinrichtung umfasst eine selb st hemmende Getriebeeinrichtung und ist mit einer Antriebswelle der Kupplungseinrichtung verbunden. Die steuerbare Kupplungseinrichtung weist eine mit der zweiten Anschlusseinheit (insbesondere dreheindeutig) gekoppelte Abtriebswelle (der Kupplungseinrichtung) auf. Die Abtriebswelle ist durch die steuerbare Kupplungseinrichtung bedarfsweise mit der Antriebswelle (der Kupplungseinrichtung) koppelbar bzw. wird bedarfsweise gekoppelt (und/oder entkoppelt) .
Die vorliegende Erfindung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Türkomponente besteht darin, dass die Antriebseinrichtung eine selb st hemmende Getriebeeinrichtung umfasst. Im Betrieb kann die Antriebseinrichtung mittels der selbsthemmenden Getriebeeinrichtung die Türeinrichtung drehen. Umgekehrt wird ein Versuch einer manuellen Bewegung der Türeinrichtung durch die selb st hemmende Getriebeeinrichtung derart stark gehemmt, dass eine manuelle Bewegung der Tür (im eingekuppelten Zustand) praktisch nicht möglich ist. Dadurch kann die Türeinrichtung praktisch in jeder Winkelstellung oder in jeder Position fixiert werden, indem die Antriebseinrichtung gestoppt wird. Eine solche Funktion ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung sehr vorteilhaft, obwohl sie grundsätzlich den oben geforderten Anforderungen diametral entgegensteht. Gewünscht wird nämlich eine Türkomponente, bei der die Türeinrichtung auch in einem Schadensfall manuell bewegbar sein soll. Genau das wird grundsätzlich durch eine selb st hemmende Getriebeeinrichtung verhindert, da der Widerstand so groß ist, dass eine Bewegung der Türeinrichtung (nahezu) unmöglich oder doch wenigstens nur sehr
schwer durchführbar i st . Dieser auf den ersten Blick sehr große Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch behoben, das s eine steuerbare Kupplungseinrichtung so vorgesehen i st , das s die drehfest mit der Getriebeeinrichtung verbundene Antriebswelle ( der Kupplungseinrichtung ) von der Abtriebswelle ( der Kupplungseinrichtung) entkoppelbar ist . Im entkoppelten bzw . ausgekoppelten Zustand ist dann eine Bewegung der Abtriebswelle der Kupplungseinrichtung relativ zu der Getriebeeinrichtung problemlos möglich . Dann kann eine manuelle Bewegung der Türeinrichtung mit geringen Kräften erfolgen .
Im ausgekoppelten bzw . entkoppelten Zustand kann somit eine Relativbewegung der beiden Anschlus seinheiten relativ zueinander problemlos manuell durchgeführt werden . Dabei i st kein großer Krafteinsatz nötig, da das ( selbsthemmende ) Getriebe der Antriebseinrichtung und die Antriebseinrichtung insgesamt ausgekuppelt i st . Damit wirken die Bewegungswiderstände in der Antriebseinrichtung nicht hemmend auf eine Bewegung der Türeinrichtung, wenn die Kupplungseinrichtung ausgekuppelt ist .
Überraschenderwei se kann mit einer solchen Ausgestaltung eine Festsetzung einer Türeinrichtung in j eder beliebigen Position bzw . Winkelposition erfolgen, während einerseits eine manuelle Bewegung einfach durchgeführt und andererseits bedarf swei se eine automatische Bewegung der Türeinrichtung durch die Antriebseinrichtung durchgeführt werden kann .
Besonders bevorzugt i st die Abtriebswelle mit der zweiten Anschlusseinheit umkehrbar eindeutig gekoppelt , sodas s eine Bewegung in beiden Richtungen j eweils eindeutig übertragen wird . Das kann hier auch al s dreheindeutig bezeichnet werden .
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung bedeutet der Wortlaut „umkehrbar eindeutig" im Sinne der Anmeldung „eineindeutig" oder „bij ektiv" ( auf engli sch : „bij ective" oder "mutually unique" oder „one-to-one" ) . Dann wird eine Bewegung der Abtriebswelle in eine entsprechend definierte Bewegung der
zweiten Anschlusseinheit umgesetzt.
Die Begriffe „eineindeutig" und „umkehrbar eindeutig" sind mathematische Begriffe.
Grundsätzlich wird hier eine Bewegung unmittelbar (oder mittelbar) übertragen. Hier dreht sich die Abtriebswelle und es bewegt sich die Anschlusseinheit in Abhängigkeit dazu funktional eindeutig. Eine Zuordnung (Abbildung) der Bewegungen ist umkehrbar eindeutig (eineindeutig) , wenn durch sie nicht nur jedem Element des Definitionsbereichs eindeutig ein Element des Wertebereichs zugeordnet wird, sondern auch umgekehrt zu einem Element des Wertebereichs genau ein Element des Definitionsbereichs gehört. Die Winkelstellung (und damit ein Element des Definitionsbereichs) der Abtriebswelle erstreckt sich vorzugsweise nicht nur über eine vollständige Umdrehung, sondern über mehrere Umdrehungen, z. B. über drei, fünf, zehn oder noch mehr Umdrehungen. Dann erstreckt sich der Definitionsbereich für die Abtriebswelle von z. B. 0° bis zu dem Winkel 3600°, wenn zehn Umdrehungen möglich sind. Bei mehr oder weniger möglichen Umdrehungen, passt sich der Definitionsbereich entsprechend an. Entsprechend wird der Wertebereich der Position der zweiten Anschlusseinheit durchlaufen bzw. die Position der zweiten Anschlusseinheit ergibt sich „umkehrbar eindeutig" durch den Wert der (hier absolut betrachteten) Winkelstellung der Abtriebswelle.
Die Bewegungen von Abtriebswelle und zweiter Anschlusseinheit bedingen sich insbesondere in beiden Richtungen eindeutig und sind wiederholbar.
Anmel dungs gemäß können insbesondere Schneckengetriebe und/oder Getriebe mit ähnlichem Aufbau und/oder Eigenschaften eingesetzt werden, die generell selbsthemmend sind und einen besonders leisen Betrieb ermöglichen. Ein Beispiel für ein Getriebe mit ähnlichen Eigenschaften ist ein Planspiralgetriebe, das auch als Torus-Getriebe bezeichnet wird, das alternativ zu einem Schneckengetriebe eingesetzt werden kann. Planetengetriebe mit
großen Übersetzungen usw. haben sich bezüglich der abgegebenen Geräusche bei hohen Anforderungen als nachteilig herausgestellt. Bei einem solchen Schneckengetriebe befindet sich die Antriebsschnecke regelmäßig zu allen Zeitpunkten im Eingriff mit einem Zahnrad des Schneckengetriebes, sodass ein geräuscharmer Betrieb ermöglicht wird. Eine Reduzierung des Geräusches sorgt insbesondere in ruhigen Umgebungen, wie beispielsweise in einer häuslichen Garage oder auch in einem Verkaufsraum eines Autohauses dafür, dass nur geringe oder sogar gar keine Betriebsgeräusche hörbar sind, was für anspruchsvolle Kunden sehr wichtig ist. Eine zusätzliche Dämmung des Antriebsmotors oder der Antriebseinrichtung insgesamt kann weiter dazu beitragen, gegebenenfalls noch auftretende Geräusche zu minimieren.
In bevorzugten Weiterbildungen ist die Kupplungseinrichtung elektrisch (bzw. vorzugsweise elektronisch) steuerbar. Besonders bevorzugt ist die Kupplungseinrichtung in mehreren Stufen und besonders bevorzugt stufenlos (elektrisch) steuerbar. Eine Kupplungseinrichtung, bei der nicht nur 2 Zustände, sondern mehrere Kupplungszustände möglich sind, ist sehr vorteilhaft. Ein erheblicher Vorteil einer Kupplungseinrichtung, bei der die Kopplungsstärke oder Kupplungsintensität mehrstufig oder stufenlos einstellbar ist, liegt darin, dass beim Überschreiten beispielsweise einer Grenzlast automatisch ein Durchrutschen der Kupplung erfolgen kann. Dadurch können im Betrieb Schäden vermieden werden.
Besonders vorteilhaft ist hierbei auch, dass sich die (aktive) Türeinrichtung harmonisch bewegt, d.h. keine ruckartigen Bewegungen macht. Dies ist in der Realität nicht leicht zu erreichen, da die Türeinrichtung sehr groß, die Hebelabstände der Anschlusselemente gering und die Türeinrichtung selbst wie auch die Befestigungspunkte (z.B. die A-Säule) relativ labil sind.
Dies kann schnell zum Aufschwingen oder ruckartigen Türbewegungen führen, was vom Autohersteller und dem Kunden regelmäßig nicht gewünscht ist. Sehr vorteilhaft hierfür ist eine sehr fein (und
insbesondere stufenlos) einstellbare Kupplung in Kombination mit einem (gut) ansteuerbaren Elektromotor. Der Elektromotor kann insbesondere auch einen Scheibenläufer, Wanderwellen- oder Axialflussmotor umfassen oder als ein solcher ausgebildet sein.
Es gibt sehr viele Hindernisse und/oder Lastfälle die das sichere und beschädigungsfreie Öffnen einer Tür beeinflussen. Zudem haben Fahrzeuge (Autos...) verschiedene Ausstattungen und unterschiedliche Sensorik. Abhängig davon muss die aktive Tür von Hand geführt werden (können) (wenn wenige „Daten" vorhanden sind) oder kann (auch) automatisch öffnen oder schließen. Vorzugsweise öffnet die Tür (je nach der Datenlange) nur mit einem geringen oder minimalem Winkel, sodass der Nutzer gerade noch aussteigen kann, wenn wenig Daten vorhanden sind, oder weiter bis sehr weit, wenn das Umfeld sicher erkannt wird. Vorzugsweise unterstützt künstliche Intelligenz (KI) und/oder Maschinenlernen diese Vorgänge und optimiert diese insbesondere fortlaufend. Der Nutzer kann hier vorzugsweise (innerhalb von Systemgrenzen) mitbestimmen bzw. einstellen.
Beispielsweise kann beim automatischen Öffnen oder Schließen der Türeinrichtung und beim Auftreffen auf ein unvorhergesehenes Hindernis der mögliche Schaden reduziert werden. Möglich ist es auch, dass auftretende Schäden gegebenenfalls vollständig vermieden werden, da beim Überschreiten des vorgesehenen Drehmomentes die Kupplungseinrichtung durchrutscht und somit der vorgesehene Grenzmoment nicht überschritten wird. Hierfür ist wiederum eine (sehr fein) einstellbare und/oder auch (sehr) schnell schaltende Kupplung notwendig. Schnell schaltend bedeutet hier insbesondere innerhalb von weniger als 100 ms, bevorzugt kleiner 40 ms, besonders bevorzugt kleiner 10 ms. Eine solche Betriebsweise ist vorteilhaft, wenn eine gegebenenfalls vorhandene Sensorik ein Hindernis im Bewegungsbereich der Trägereinrichtung nicht oder zu spät erkennt oder wenn eine entsprechende Sensorik vielleicht gar nicht vorhanden ist.
Eine derart ausgestaltete Türkomponente ermöglicht es auch
Verletzungen im Betrieb zu vermeiden oder die Schwere von Verletzungen wenigstens zu verringern, wenn beispielsweise ein Benutzer aus Versehen seine Hand oder seinen Fuß noch in dem Spalt der sich schließenden Tür hat. Durch eine (schnell reagierende) Drehmomentbegrenzung, die durch die Kupplungseinrichtung automatisch realisiert wird, können das Verletzungsrisiko und die Schwere von Verletzungen reduziert werden. Ein erheblicher Vorteil bei einer solchen Betriebsweise ist auch, dass keine aufwendige Nahfelderkennung und/oder Steuerung und Regelung eines Antriebsstroms eines beispielsweise elektrischen Antriebsmotors durchgeführt werden muss. Die Kupplungseinrichtung kann gegebenenfalls ohne jede weitere Steuerung das Überschreiten vorgesehener Belastungsgrenzen zuverlässig vermeiden.
Gleichzeitig kann eine solche Türkomponente im Stillstand in beliebigen Positionen auch eine Ausstiegshilfe zur Verfügung zu stellen, bei der ein weiteres Öffnen oder Schließen der Türeinrichtung zuverlässig verhindert wird. Der Benutzer kann sich an der blockierten Tür festhalten und so aus dem Fahrzeug rausziehen (rausschälen) oder auch darin einsteigen. Die blockierte oder doch (sehr) schwer verfahrbare Tür touchiert hierbei auch nicht mit dem den Ausstieg einschränkenden Hindernis. Dadurch werden dem Benutzer viele vorteilhafte Funktionen zur Verfügung gestellt.
In bevorzugten Weiterbildungen kuppelt die Kupplungseinrichtung die Abtriebswelle mit der Antriebswelle radial und/oder axial. Dabei kann die Kupplungseinrichtung als konventionelle Rast- oder Reibkupplung auf gebaut sein. Die zu kuppelnden Flächen können mechanisch beispielsweise über eine Vorspannfeder oder dergleichen in die Entkopplungsstellung oder in die Kupplungsstellung vorbelastet sein. Möglich ist dann beispielsweise, dass eine magnetische Feder aktiviert wird, um die Kupplungseinrichtung in den gekoppelten Zustand zu überführen. Möglich ist aber auch der Einsatz anderer Aktoren, um mechanische Kupplungselemente miteinander zu koppeln. Möglich ist
auch insbesondere der Einsatz von magnetorheologischen Kopplungseinrichtungen oder Bremseinrichtungen, mit denen eine Kupplung oder Kopplung zweier Elemente miteinander möglich ist.
In bevorzugten Ausgestaltungen umgibt die Abtriebswelle (der Kupplungseinrichtung) die Antriebswelle (der Kupplungseinrichtung) wenigstens abschnittsweise oder vollständig radial.
Vorzugsweise ist die Antriebswelle Teil einer 1. Komponente, die drehbar an der 1. Anschlusseinheit aufgenommen ist. Vorzugsweise ist die Abtriebswelle Teil einer 2. Komponente, die drehbar an der 1. Komponente aufgenommen ist. Insbesondere ist eine 3. Komponente mit der 2. Komponente gekoppelt. Besonders bevorzugt ist die 3. Komponente auch mit der 2. Anschlusseinheit gekoppelt.
Vorzugsweise sind zwischen den beiden Anschlusseinheiten wenigstens zwei miteinander im Eingriff stehende Spindeleinheiten angeordnet. Insbesondere ist eine Spindeleinheit als Gewindespindel und die andere Spindeleinheit ist als Spindelmutter ausgebildet. Dadurch wird eine Rotationsbewegung der beiden Spindeleinheiten relativ zueinander in eine lineare Bewegung umgewandelt.
Besonders bevorzugt ist die Gewindespindel an der Abtriebswelle (der Kupplungseinrichtung) ausgebildet und drehbar auf der
Antriebswelle (der Kupplungseinrichtung) abgestützt. Das bedeutet, dass sich die Gewindespindel synchron mit der Abtriebswelle dreht und dass die Abtriebswelle drehbar auf der Antriebswelle abgestützt ist. Eine Kopplung bzw. ein Einkuppeln der Kupplungseinrichtung bewirkt dann eine (bis zum Grenzdrehmoment) drehfeste Verbindung der Antriebswelle und der Abtriebswelle der Kupplungseinrichtung. Dann bewirkt die Antriebseinrichtung im Betrieb eine automatische Verstellung der Türeinrichtung und im ausgeschalteten Zustand bleibt die Türeinrichtung an der eingestellten Position fest und kann (ohne weiteres) nicht manuell weiter bewegt werden. Wird die Kupplungseinrichtung aber ausgeschaltet, so kann eine einfache manuelle Bewegung der Türeinrichtung durchgeführt werden, da die Antriebseinrichtung durch
die Kupplungseinrichtung von der Gewindespindel abgekoppelt ist und die Getriebeeinrichtung und der Antriebsmotor (Elektronmotor) nicht mitbewegt (gedreht) werden müssen.
Vorzugsweise umfasst die 2. Komponente die Gewindespindel, welche an der Abtriebswelle abgestützt ist. Insbesondere umfasst die 3. Komponente die Spindelmutter. Die Spindelmutter ist mit der 2. Anschlusseinheit gekoppelt. Im eingekoppelten Zustand bewirkt dann eine Drehung der Antriebswelle eine synchrone Drehung der Abtriebswelle und somit eine lineare Verschiebung der Spindelmutter relativ zu der Gewindespindel, sodass einer Öffnung oder Schließbewegung der Türeinrichtung erfolgt.
Vorzugsweise ändert sich bei der Relativbewegung der Anschlusseinheiten zueinander eine relative Axialposition der Spindeleinheiten zueinander. Insbesondere umgibt die Spindelmutter die Gewindespindel radial.
Vorzugsweise ist eine Bewegung der Türeinrichtung wenigstens teilweise zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung steuerbar. Zur Steuerung kann die Türkomponente einer Steuereinrichtung (und/oder Elektronik) umfassen. Möglich ist es aber auch, dass eine Steuerung durch eine externe Einheit erfolgt, beispielsweise durch einen Zentralcomputer (Zentralelektronik) eines Kraftfahrzeuges oder durch eine separate Steuereinheit (des Kraftfahrzeugs) .
Die Türeinrichtung ist insbesondere auch für wenigstens teilweise autonom fahrende (Kraft-) Fahrzeuge einsetzbar und vorteilhaft. Fahrgäste von (Robotor-) Taxis können durch die für die Hinderniserkennung vorhandene Umf eld-/Nahf elderkennung (z.B. erweitert um die Gesichtserkennung) identifiziert werden und (nur) dadurch Zugang zum Fahrzeug erhalten. Der Türöffnungswinkel und das Verhalten (wenn z.B. die Tür „geführt" werden muss) passt sich hierbei an den Kunden an. „Daten", Künstliche Intelligenz und Maschinenlernen unterstützen vorzugsweise diesen Vorgang.
In besonders bevorzugten Ausgestaltungen umfasst die Kupplungseinrichtung wenigstens eine magnetorheologische Bremseinrichtung. Insbesondere ist mit der magnetorheologischen Bremseinrichtung eine mehrstufige oder stufenlose Kupplungsintensität möglich. So kann ein Einkuppeln, ein Auskuppeln und ein mehrstufiges oder stufenloses Kuppeln erfolgen. Insbesondere ist auch ein Schleifenlassen der Kupplung möglich. In einem solchen Zustand ist eine gewisse Kopplungsintensität vorhanden. Beim Überschreiten eines Grenzdrehmomentes (welches einstellbar oder vorgegeben ist) , ist eine Relativbewegung der Kupplungskomponenten zueinander möglich. Dadurch kann sehr feinfühlig und harmonisch gekuppelt werden, zumal dieses „Schleifenlassen" bei einer magnetorheologischen Bremseinrichtung durch einen (einfachen) Verlauf der Stromvorgabe erzeugt wird.
Insbesondere weist die magnetorheologische Bremseinrichtung zwei oder mehr magnetorheologische Bremseinheiten auf. Die magnetorheologischen Bremseinheiten können gemeinsam oder separat ansteuerbar sein. Die magnetorheologischen Bremseinheiten können identisch oder unterschiedlich aufgebaut sein.
Vorzugsweise ist die (magnetorheologische) Bremseinrichtung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle ausgebildet. Insbesondere umfasst die (magnetorheologische) Bremseinrichtung einen Hohlraum zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle (der Kupplungseinrichtung) . Der Hohlraum kann insbesondere rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Es ist möglich, aber nicht nötig, dass der Hohlraum zylindrisch ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt ist der Hohlraum wenigstens teilweise oder nahezu vollständig oder vollständig mit einem magnetorheologischen Medium gefüllt. Das magnetorheologische Medium kann ein magnetorheologisches Fluid sein. Möglich und besonders bevorzugt ist auch der Einsatz von einem pulverförmigen magnetorheologischen Medium, welches zum Beispiel im Wesentlichen oder vollständig trockene magnetorheologische Partikel (und gegebenenfalls Zusatzstoffe) enthält. Die magnetorheologischen
Partikel können z. B. Carbonyleisen sein. Ein Vorteil eines magnetorheologischen Pulvers ist, dass die Abdichtung des Hohlraums nach außen einfacher ist und zum Beispiel durch eine Labyrinthdichtung oder durch eine Lippendichtung mit nur geringem Dichtungslippendruck ermöglicht wird.
In allen Ausgestaltungen ist es möglich, zusätzlich zu und/oder anstatt einer Dichtung mit einer Dichtlippe magnetische Dichtungen einzusetzen. Eine magnetische Dichtung kann neben oder in einer magnetorheologischen Bremseinrichtung angeordnet sein oder darin integriert sein. Dabei kann die Dichtung über einen Permanentmagneten erfolgen. Vorteile einer solchen Ausgestaltung sind kleinere Grundkräfte, die Verschleißfreiheit und die Zulässigkeit größerer Fertigungstoleranzen. Es ist möglich eine solche Dichtung neben der magnetorheologischen Bremseinrichtung anzuordnen. Möglich ist eine Anordnung davor, dahinter oder beides .
Ein erheblicher Vorteil einer Magnetdichtung ist die sehr geringe Reibung; es kann aber nötig oder sinnvoll sein, noch wenigstens eine weitere Dichtung einzusetzen, da eine solche Dichtung gegebenenfalls nur magnetorheologische Partikel zurückhält und z. B. Öl als Basisflüssigkeit mit der Zeit durch den Spalt durchtreten lässt. Deshalb kann eine solche magnetische Dichtung als Vordichtung eingesetzt werden, um magnetorheologische Partikel oder MRF-Partikel zurückzuhalten. Eine weitere z. B. klassische Dichtung dichtet dann nur noch das Trägermedium ab, wenn ein Trägermedium vorhanden ist. Ohne Flüssigkeit (Trägermedium) kann auch nur die magnetische Dichtung verwendet werden.
Dadurch kann ein niedrigeres Grundmoment erreicht werden, was sich in einer leichtgängigeren Türbewegung zeigt. Der Einsatz eines pulverförmigen magnetorheologischen Mediums kann gegebenenfalls auch zu einem höheren Maximalmoment der Kupplungseinrichtung bei Bestromung führen. Das liegt unter anderem daran, dass ein hoher Volumenanteil von magnetorheologischen Partikeln wie beispielsweise Carbonyleisenpartikeln
möglich wird. Magnetorheologische Flüssigkeiten haben regelmäßig einen Carbonyleisenanteil von ca. 40 % und maximal etwa 48 %. Carbonyleisenpulver kann einen Volumenanteil von bis zu 70 % oder gegebenenfalls noch etwas mehr haben. Die dichteste Packung von Kugeln gleicher Größe liegt bei etwa 74 %.
Die ferromagnetischen Partikel sind vorzugsweise Carbonyleisenpulver, wobei die Größenverteilung und die Form der Partikel von dem konkreten Einsatzfall abhängt. Konkret bevorzugt ist eine Verteilung der Partikelgröße zwischen ein und zehn Mikrometern, wobei aber auch größere Partikel von zwanzig, dreißig, vierzig und fünfzig Mikrometer möglich sind. Auch sind unförmige Partikel möglich. Je nach Anwendungsfall kann die Partikelgröße auch deutlich größer werden und sogar in den Millimeterbereich vordringen (Partikelkugeln) . Die Partikel können auch eine spezielle Beschichtung/Mantel (Titanbeschichtung, Keramik-, Karbonmantel etc. ) aufweisen, damit sie die je nach Anwendungsfall auftretenden hohen Druckbelastungen besser aushalten. Die magnetorheologischen Partikel können für diesen Anwendungsfall nicht nur aus Carbonyleisenpulver (Reineisen) , sondern z. B. auch aus speziellem Eisen (härterem Stahl) hergestellt werden. Es ist möglich, dass lediglich durch das Magnetfeld beeinflussbare Partikel eingefüllt werden, wobei gegebenenfalls Luft oder ein Inertgas zugegeben wird. Wenn z. B. nur Luft oder auch ein anderes Gas verwendet wird, können verschiedene Feststoffe dazu gemischt werden, um gewisse Eigenschaften zu verbessern. Z. B. kann Graphitpulver beigemischt werden, um die Reibung zwischen den Carbonyleisenpartikeln zu verringern, da Graphit eine schmierende Wirkung zeigt. Die Partikel können insbesondere mit PTFE beschichtet werden. Eine Beschichtung mit PTFE oder eine vergleichbare Beschichtung verhindert insbesondere, dass die Partikel verklumpen und größere Haufen bilden. Solche größeren Haufen zerfallen nicht leicht oder unter Umständen gar nicht mehr. Alternativ können auch die Scheibenkörper oder Walzkörper mit PTFE beschichtet werden, damit die Reibung verringert wird. Bei Verwendung von MRF ohne Öl oder anderes Flüssiges als
Trägermedium muss sichergestellt werden, dass kein Wasser in der Bremskammer (MR-Raum oder MRF-Raum) kondensiert. Z. B. kann Kieselsäuregel (bekannt als Silikagel) oder ein anderes Trocknungsmittel dazu gemischt werden, welches Wasser absorbiert und so seiner Umgebung Feuchtigkeit entzieht.
Wird Pulver ohne Trägerflüssigkeit verwendet, sind bis zu etwa 80 Volumenprozent Carbonyleisen (Eisenpulver) möglich, was das Bremsmoment stark erhöht, wenn die restlichen Auslegungsparameter darauf angepasst werden (z.B. sollte die Feldstärke pro Partikel hierbei in etwas gleichbleiben wie bei einer magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF) , d.h. die Feldstärke im Bremsspalt bzw. Wirkspalt sollte beim Wechsel von LORD MRF 140 (40 Volumenprozent Carbonyleisen mit z.B. Öl als Trägerflüssigkeit) zu 80% Carbonyleisenpulver (ohne Trägerflüssigkeit) doppelt so hoch sein. Wir sprechen hier von magnetischen Feldstärke im Spalt von größer 200 kA/m bis auf Werte von bis zu 1.000 kA/m (1000000 A/m) oder mehr.
Ein weiterer Vorteil von Pulver als Medium im Wirkspalt ist, dass es so zu keiner Sedimentation und auch keiner Haufenbildung im Sinne von „die Eisenpartikel bei MR-Flüssigkeiten werden in Richtung des Magnetfeldgradienten gezogen (die Kraft auf magnetisierbare Partikel wirkt immer in Richtung des stärkeren Magnetfelds, das Trägermedium wird verdrängt)" kommen muss, um so hohe Partikelkonzentrationen zu erhalten. Die maximale Partikelkonzentration liegt so schon an) . Dies verbessert die Reproduzierbarkeit der Momente (es stellt sich bei gleichem Strom immer ein ähnliches Bremsmoment ein) .
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die magnetisch polarisierbaren Partikel (zu einem erheblichen Teil) unrunde Partikel umfassen (nicht sphärische Partikel) , bei denen ein Verhältnis von größtem Durchmesser zur größten Quererstreckung senkrecht dazu größer 1,25 oder 1,5 beträgt. Möglich ist die Bildung dieses Verhältnisses auch als ein Verhältnis von größter Längserstreckung zur größten Quererstreckung, wobei insbesondere die Längs- und
Quererstreckungen senkrecht zueinander gemessen werden.
Der Einsatz von unrunden Partikeln ist besonders vorteilhaft, da diese eine effektive Verkantungsstruktur ermöglichen, da sich jeweils unterschiedliche unrunde Abschnitte der Partikel miteinander verklemmen bzw. miteinander verkeilen.
Möglich und bevorzugt sind auch Verhältnisse von größtem Durchmesser zu größter Quererstreckung senkrecht dazu von 1,75 oder 2,0 oder mehr.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil der magnetisch polarisierbaren Partikel dazu ausgebildet, sich unter dem Einfluss des Magnetfeldes flächig miteinander zu verklemmen oder zu verkeilen. Das ist beispielsweise bei Partikeln möglich, die abschnittsweise eckig oder beispielsweise insgesamt dreieckig oder mehreckig oder dergleichen ausgebildet sind. Dann verklemmen zwei (oder mehr) entsprechend ausgestaltete Partikel miteinander und können eine sehr effektive Verklumpung der Partikel miteinander und Verklemmung und Abbremsung der beiden Brems- bzw. Kupplungskomponenten miteinander bewirken.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil der magnetisch polarisierbaren Partikel dazu ausgebildet, sich unter dem Einfluss des Magnetfeldes an zwei oder mehr voneinander beabstandeten Stellen miteinander zu verklemmen bzw. zu verkeilen. Solche Partikel, die unrund ausgestaltet sind, erlauben eine sehr effektive Erhöhung der Bremskraft bzw. des Bremsmomentes, da sie im Unterschied zu sphärischen Partikeln sich nicht nur an einer Stelle bzw. in einem kleinen Winkelbereich berühren, sondern an mehreren Stellen oder sogar flächig.
Vorzugsweise weist wenigstens ein Teil der magnetisch polarisierbaren Partikel wenigstens einen Muldenabschnitt auf. Ein solcher nach innen gewölbter Muldenabschnitt erlaubt eine besonders effektive Verkeilung mit Teilen anderer Partikel.
Vorzugsweise ist wenigstens eine an den Bremsspalt angrenzende
Oberfläche wenigstens einer Kupplungs- bzw. Bremskomponente wenigstens abschnittsweise unglatt oder (lokal) uneben ausgebildet. Möglich ist es auch, dass die Partikel oder ein erheblicher Teil der magnetisch polarisierbaren Partikel regelmäßig oder unregelmäßig auf der äußeren Oberfläche Erhebungen oder Erhöhungen und/oder Vertiefungen aufweisen. Dadurch kann eine Verkantung mit den Partikeln verstärkt werden. Beispielsweise kann wenigstens eine Oberfläche Erhöhungen und/oder Vertiefungen in der Art von spitz oder abgerundet ausgebildeten Dimpels bei Golfbällen aufweisen. Möglich ist auch eine Oberfläche mit einem spitz oder abgerundet ausgebildeten Sägezahnprofil. Eine relative Höhe (wenigstens einiger) der Erhebungen oder Vertiefungen beträgt vorzugsweise wenigstens 5% oder 10% des minimalen Durchmessers eines magnetisch polarisierbaren Partikels.
Es hat sich herausgestellt, dass eine besonders effektive Verkantung und Verklemmung einzelner Partikel mit hohen magnetischen Feldstärken erzeugbar ist. Dazu wird vorzugsweise eine magnetische Feldstärke von größer als 150 Kiloampere/Meter (kA/m) oder von 250 Kiloampere/Meter oder 500 kA/m oder mehr in dem Bremsspalt erzeugt. Insbesondere ist eine magnetische Feldstärke von größer als 500 Kiloampere/Meter (kA/m) oder von 750 Kiloampere/Meter oder 1000 kA/m oder mehr in dem Bremsspalt erzeugbar bzw. wird dort erzeugt. Vorzugsweise ist eine magnetische Feldstärke zwischen den einzelnen magnetisch polarisierbaren Partikeln größer als 300 kA/m.
Ein weiterer Vorteil von einem pulverförmigen magnetorheologischen Medium ist die fast gänzlich fehlende Temperaturabhängigkeit. Türen von Kraftfahrzeugen müssen in unterschiedlichsten Umgebungen geöffnet und geschlossen werden. Sie müssen grundsätzlich bei Temperaturen von -40 °C funktionieren und ebenso auch bei Temperaturen von bis zu 100 °C, nämlich wenn beispielsweise in einem heißen Sommer die Sonne direkt auf die Autotür scheint. Die Autotür soll bei
unterschiedlichsten Bedingungen möglichst gleichbleibend funktionieren. Das ist bei ölbasierenden Systemen durch die Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Öls schwieriger zu erreichen. Öl ist bei niedrigeren Temperaturen grundsätzlich zähflüssiger als bei höheren Temperaturen.
In bevorzugten Ausgestaltungen umfasst die Abtriebswelle eine zylindrische Hülse aus einem magnetisch leitenden Material. So kann zum Beispiel eine auf der Abtriebswelle angebrachte Spindel teilweise oder vollständig aus einem Kunststoff (zum Beispiel Selbstschmierung) ausgebildet sein, während zentral für die Schließung des Magnetfeldes eine zylindrische (und magnetisch leitende) Hülse oder mehrere zylindrische Hülsen an der Abtriebswelle vorgesehen sind. Vorzugsweise ist die Bremseinrichtung zwischen der Antriebswelle (an der 1. Komponente) und der Abtriebswelle (von der 2. Komponente) wirksam.
In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst die Bremseinrichtung wenigstens eine elektrische Spule. Vorzugsweise umfasst die Bremseinrichtung zwei oder mehr elektrische Spulen. Die einzelnen Spulen können gemeinsam oder separat ansteuerbar sein. Vorzugsweise weist die elektrische Spule (oder die elektrischen Spulen weisen) um die Antriebswelle herum gewickelte Windungen auf. Die elektrische Spule erzeugte dann ein axiales Magnetfeld in der Antriebswelle.
Vorzugsweise ist die elektrische Spule radial innen an der Abtriebswelle aufgenommen und befestigt. Das bedeutet, dass die elektrische Spule drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist und sich bei Drehung der Abtriebswelle mit dieser zusammen dreht. Das hat den Vorteil, dass die Stromzufuhr für die elektrische Spule an der Abtriebswelle erfolgen kann.
In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst die Bremseinrichtung wenigstens einen Magnetkreis, welcher einen Axialabschnitt in bzw. an der Antriebswelle und einen Axialabschnitt in der Abtriebswelle, die elektrische Spule und auf wenigstens einer
axialen Seite der elektrischen Spule wenigstens einen Bremsspalt zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle umfasst. Dabei kann ein Bremsspalt in axialer und/oder radialer Richtung ausgerichtet sein. Der Axialabschnitt in bzw. an der Antriebswelle ist dabei an der ersten Komponente vorgesehen. Der Axialabschnitt in bzw. an der Abtriebswelle ist an der zweiten Komponente ausgebildet. Das Magnetfeld in der Antriebswelle wird vorzugsweise (wenigstens teilweise oder nahezu vollständig oder vollständig) durch die zylindrische Hülse aus seinem magnetisch leitenden Material geleitet.
In besonders bevorzugten Ausgestaltungen ist auf beiden axialen Seiten der elektrischen Spule jeweils wenigstens ein Bremsspalt angeordnet. Dabei können die beiden Bremsspalte gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
In bevorzugten Ausgestaltungen ist wenigstens ein Radialspalt als Bremsspalt zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle vorgesehen. Besonders bevorzugt ist in wenigstens einem Bremsspalt wenigstens ein Magnetfeldkonzentrator angeordnet. Ein solcher Magnetfeldkonzentrator kann beispielsweise als Querschnittsverengung und/oder als Drehkörper in dem Bremsspalt ausgebildet sein.
In bevorzugten Ausgestaltungen ist an dem Bremsspalt (Radialspalt und/oder Axialspalt) wenigstens eine Sternkontur oder eine Kontur, die einer Sternkontur ähnelt, ausgebildet oder auf genommen. Dabei kann eine Sternkontur als separate Ringeinheit ausgebildet sein. Die Sternkontur kann massiv ausgebildet sein oder kann aus einem Stapelpaket von Blechscheiben bestehen. Die einzelnen Blechscheiben können identisch ausgearbeitet sein, können aber auch eine unterschiedliche Außenkontur aufweisen. Bevorzugt werden mehrere Blechscheiben zu einem Stapelpaket gestapelt, die insgesamt eine Sternkontur ergeben. Blechscheiben können beispielsweise aus einem relativ dünnen Blech ausgestanzt werden. Um die nötige Materialstärke zur Verfügung zu stellen, können mehrere Blechscheiben zu einer Sternkontur gestapelt
werden. Das ermöglicht eine kostengünstige Fertigung auch komplizierter Außen- oder Innenkonturen. Alternativ ist es auch möglich und bevorzugt, dass die Antriebswelle eine daran einstückig ausgebildete Sternkontur umfasst. Insbesondere sind die Antriebswelle inklusive Sternkontur und die Kernsegmente aus einem Stück gefertigt. Die Sternkontur bildet die Magnetfeldkonzentratoren aus.
Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinrichtung mehrere Bremseinrichtungen, die gleich oder unterschiedlich aufgebaut sind. Eine einzelne Bremseinrichtung kann beispielsweise durch einen einzelnen Magnetkreis gebildet werden. Werden mehrere Magnetkreise hintereinander angeordnet, so können diese als mehrere Bremseinheiten einer einzelnen Bremseinrichtung oder als mehrere separate Bremseinheiten oder Bremseinrichtungen angesehen werden. Dabei ist es möglich, dass bei den einzelnen Magnetkreisen unterschiedliche Konturen an dem Bremsspalt vorliegen. So können an einzelnen Bremsspalten rotationssymmetrische und zum Beispiel zylindrische Konturen vorgesehen (angeordnet) sein, während an anderen Bremsspalten separate Drehkörper in dem Bremsspalt vorgesehen (angeordnet) sind, deren Funktionalität beispielsweise in der DE 10 2018 103 112 Al beschrieben wird. Möglichst ist auch eine Funktionalität, wie sie beispielsweise in der DE 10 2019 135 760 Al beschrieben wird.
Vorzugsweise weist die Spindeleinheit mehrere Gewindegänge auf, wobei vorzugsweise zwischen zwei Gewindegängen ein Leergang ausgebildet ist, in dem ein elektrisches Anschlusskabel für die elektrische Spule oder die elektrischen Spulen aufgenommen ist.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Antriebseinrichtung wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor umfasst. Die Getriebeeinrichtung umfasst vorzugsweise ein Schneckengetriebe. Das Schneckengetriebe ist selbsthemmend ausgebildet. Vorzugsweise weist das Schneckengetriebe eine mit der Motorwelle verbundene Antriebsschnecke und ein mit der Antriebswelle gekoppeltes Zahnrad auf. Möglich ist es auch, dass 2 oder mehr
Antriebsschnecken und 2 oder mehr Zahnräder vorgesehen sind.
Vorzugsweise umfasst die Getriebeeinrichtung ein Planetengetriebe. Je nach Ausgestaltung ist es auch möglich, dass nur ein Planetengetriebe und kein Schneckengetriebe eingesetzt wird, nämlich dann, wenn eine ausreichende Hemmung vorliegt. Besonders bevorzugt wird aber ein Schneckengetriebe eingesetzt.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass wenigstens ein Winkelsensor eine Winkelposition der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle erfasst. Gegebenenfalls kann eine Winkelposition auch von dem Antriebsmotor kommen bzw. von diesem ausgegeben werden. Es ist auch bevorzugt, dass ein Wegsensor umfasst ist, der insbesondere eine Axialposition der Spindelmutter erfasst oder ein repräsentatives Maß für eine Axialposition der Spindelmutter ausgibt.
Grundsätzlich kann die Sensoreinrichtung der Türkomponente wenigstens einen Winkelsensor und/oder wenigstens einen Wegsensor umfassen. Es kann auch der Öf fnungsabstand/Öf fnungsspalt gemessen werden (Abstand zwischen der Tür bzw. Türaußenkante und dem Holm) . Hierbei können Time of Flight Sensoren überall eingesetzt werden. Der Einsatz von Geräusch-, Kraft- oder Momentensensoren ist auch möglich.
Es ist möglich, dass die Position der Spindelmutter erfasst und insbesondere mit beispielsweise einem Linearsensor gemessen wird. Es ist aber auch möglich, dass der Verfahrweg der Koppelstange bzw. des Koppelprofils gemessen wird. Beispielsweise kann der Verfahrweg zwischen der Spindelmutter und einer Türsäule gemessen werden. Möglich ist es auch, dass ein Schwenkwinkel der Türeinrichtung gemessen oder erfasst wird. So kann beispielsweise ein Drehgeber im Türscharnier vorgesehen sein. Möglich und bevorzugt ist es auch, dass die Drehung der Spindel gemessen wird. Ein Drehgeber ist eine besonders bevorzugte
Aus führungs form. Möglich ist auch eine optische Messung. So kann zum Beispiel der Abstand der Türaussenhaut oder eines bestimmten
Türelementes zu einem Gegenstand erfasst werden und daraus auf den Drehwinkel zurückgeschlossen werden.
Vorzugsweise ist eine Anschlusseinheit mit der Türeinrichtung und die andere Anschlusseinheit mit einer Rahmenkomponente verbunden.
Vorzugsweise erfolgt eine Krafteinleitung von der Spindel (Abtriebswelle) in die Spindelmutter. Die Spindelmutter ist vorzugsweise mit einem Koppelprofil verbunden, welches wiederum vorzugsweise mit der zweiten Anschlusseinheit verbunden ist. Die Kopplung der Spindel und der Spindelmutter erfolgt über wenigstens einen Mitnehmer. Es hat sich bei Versuchen als günstig erwiesen, beidseitig der Spindel jeweils ein Mitnehmer-Paar anzuordnen. Dann können auch größere Kräfte zuverlässig und ohne die Gefahr einer Verkantung auf die Spindelmutter übertragen werden. Die Krafteinleitung wird dadurch verbessert. Vorzugsweise ist beidseitig der Spindel jeweils ein Mitnehmer-Paar angeordnet (es könnte jeweils auch nur ein Mitnehmer vorgesehen sein) . Das Mitnehmerpaar greift besonders bevorzugt zentral (auf Höhe der Spindelachse) an der Spindelmutter an. Dadurch können Verkantungen verhindert werden.
Es sind vorzugsweise mehrere an der Komponente angeordnete Führungsstücke vorgesehen, die bei einer Bewegung in axialer Richtung gegenüber entsprechenden Führungsflächen des Gehäuses abgleiten .
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben einer Türkomponente mit 2 relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten, wobei eine Antriebseinrichtung und eine steuerbare Kupplungseinrichtung vorgesehen sind, um eine Relativbewegung der 1. und 2. Anschlusseinheiten relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung zu beeinflussen. Dabei ist die Antriebseinrichtung an einer 1. Anschlusseinheit der beiden Anschlusseinheiten aufgenommen. Die Antriebseinrichtung wird über eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung gebremst und ist drehfest mit einer
Antriebswelle der Kupplungseinrichtung verbunden . Bedarfsweise kuppelt die steuerbare Kupplungseinrichtung eine mit der 2 . Anschlusseinheit ( dreheindeutig ) gekoppelte Abtriebswelle mit der Antriebswelle . Im gekoppelten Zustand wird über eine Bewegung der Antriebseinrichtung die Türeinrichtung bewegt . Im ausgekuppelten Zustand kann eine manuelle Bewegung der Türeinrichtung mit wenig Kraft durchgeführt werden . Im eingekoppelten Zustand kann die Türeinrichtung manuell nur dann bewegt werden, wenn die Kopplungskraft bzw . das Kopplungsmoment überschritten wird .
Auch das erfindungsgemäße Verfahren i st sehr vorteilhaft . Es erlaubt eine einfache und zuverläs sige Funktion, wobei bei spielsweise bei einem Unfall eine automati sche Auskupplung möglich i st , sodas s auch Kinder oder eingeschränkte Personen die Tür von innen bei Bedarf öf fnen können .
Ein weiteres anmel dungs gemäß es Verfahren dient zum Betreiben (wenigstens ) einer Türkomponente mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlus seinheiten und einer Antriebseinrichtung und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung, um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlus seinheiten relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung zu beeinflus sen . Dabei i st die Antriebseinrichtung insbesondere an einer ersten Anschlus seinheit der beiden Anschlus seinheiten aufgenommen . Die Antriebseinrichtung unterstützt in nicht einwandfrei analysierbaren Situationen oder ohne Daten und Umfeldsensorik den Öf fnungs- oder Schließvorgang nur und die Türeinrichtung mus s dann vom Benutzer geführt werden .
Wenn kein Hinderni s erkannt wird, öffnet und/oder schließt die Antriebseinrichtung die Türeinrichtung ( automatisch ) . Wenn ein Hindernis erkannt wird, mus s der Benutzer die Türeinrichtung (nahezu ) kraftlos führen und wird bei der Bewegung nur von der Antriebseinrichtung unterstützt .
In einer bevorzugten Ausgestaltung öf fnet und/oder schließt die Antriebseinrichtung die Türeinrichtung, wenn die
Steuereinrichtung kein Hinderni s erkennt und die Steuereinrichtung steuert die Antriebseinrichtung so , das s der Benutzer die Türeinrichtung beim Öf fnen und/oder Schließen führen mus s , wenn die Steuereinrichtung die Anwesenheit eines Hindernis ses nicht (überwiegend oder nahezu vollständig oder vollständig ) ausschließen kann .
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Türeinrichtung einer Türkomponente nur „minimal" bewegt , wenn keine oder unzureichende Daten vorhanden sind, derart , das s die Funktion gegeben i st ( der Öf fnungswinkel der Tür ist gerade so groß , das s der Nutzer ein- /aussteigen kann) und wenn „Daten" vorhanden sind, wird weiter geöffnet und/oder geschlos sen .
Ebenso ist es möglich, ein Fenster zu bewegen . In diesem Sinne ist in dieser Anmeldung auch ein Fenster ( flügel ) eine bewegbare Türeinrichtung . Der Fensterrahmen und der Fensterflügel sind dann j eweil s mit den unterschiedlichen Anschlus seinheiten verbunden .
In diesem Sinne wird auch eine Rahmeneinrichtung mit einer daran bewegbar aufgenommenen Flügeleinrichtung beansprucht bzw . i st vom Schutzbereich umfas st .
Anmel dungs gemäß kann dann Türkomponente durch Rahmenkomponente oder Fensterkomponente und es kann weiterhin Türeinrichtung durch Flügeleinrichtung im Rahmen dieser Anmeldung ersetzt werden, wobei dann eine Flügeleinrichtung z . B . ein Türflügel oder ein Fensterflügel sein kann .
Eine bevorzugte Ausgestaltung i st dann eine Rahmenkomponente ( Fensterkomponente ) mit zwei relativ zueinander bewegbaren
Anschlusseinheiten und einer Antriebseinrichtung und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung, um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Flügeleinrichtung zu beeinflus sen, wobei die Antriebseinrichtung an einer ersten Anschlusseinheit der beiden Anschlusseinheiten auf genommen ist . Die Antriebseinrichtung
umfasst eine gehemmte und/oder eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung und ist drehfest mit einer Antriebswelle der Kupplungseinrichtung verbunden. Die steuerbare Kupplungseinrichtung kuppelt bedarfsweise eine mit der zweiten Anschlusseinheit (dreheindeutig) gekoppelte Abtriebswelle mit der Antriebswelle .
Die Anmelderin behält sich vor, eine Tür für ein Gebäude bzw. eine Gebäudetür zu beanspruchen. Die Gebäudetür umfasst einen (bewegbaren) Türkörper und zwei relativ zueinander bewegbare Anschlusseinheiten, eine Antriebseinrichtung, eine steuerbare Kupplungseinrichtung und insbesondere wenigstens eine Sensoreinrichtung, um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung des Türkörpers zu beeinflussen. Der Türkörper ist zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar. Weiterhin ist vorzugsweise wenigstens eine Elektronikeinheit umfasst und/oder zugeordnet. Die Antriebseinrichtung ist an einer (ersten) Anschlusseinheit der beiden Anschlusseinheiten aufgenommen. Die Antriebseinrichtung umfasst eine selb st hemmende Getriebeeinrichtung und ist mit einer Antriebswelle der Kupplungseinrichtung verbunden. Die steuerbare Kupplungseinrichtung weist eine mit der zweiten Anschlusseinheit (insbesondere dreheindeutig) gekoppelte Abtriebswelle (der Kupplungseinrichtung) auf. Die Abtriebswelle ist durch die steuerbare Kupplungseinrichtung bedarfsweise mit der Antriebswelle (der Kupplungseinrichtung) koppelbar bzw. wird bedarfsweise gekoppelt (und/oder entkoppelt) . In Weiterbildungen kann die Gebäudetür vorzugsweise einzelne oder alle Merkmale einer zuvor beschriebenen Türkomponente enthalten oder umfassen.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
Darin zeigen:
Figur 1 eine stark schemati sche Drauf sicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Türkomponente ;
Figur 2 eine stark schemati sche perspektivi sche Ansicht einer erfindungsgemäßen Türkomponente ;
Figur 3 ein vergrößertes Detail der Türkomponente nach Figur 2 ;
Figur 4 eine Seitenansicht eines Detail s der Türkomponente nach Figur 2 ;
Figur 5 eine Seitenansicht eines Detail s der Türkomponente nach Figur 2 ;
Figur 6 eine perspektivi sche Ansicht eines Detail s der Türkomponente nach Figur 2 ;
Figur 7 eine geschnittene Seitenansicht der Türkomponente nach Figur 2 ;
Figur 8a einen schematischen Querschnitt durch die Türkomponente nach Figur 7 ;
Figur 8b ein vergrößertes Detail aus Figur 7 ;
Figur 9a eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren anmeldungsgemäßen Türkomponente ;
Figur 9b einen schematischen Querschnitt durch die Türkomponente nach Figur 9a ;
Figur 9c ein vergrößertes Detail der Türkomponente aus Figur 9a ;
Figur 10 einen schematisches Ablauf diagramm einer Steuerung der erfindungsgemäßen Türkomponente ;
Figur 11 eine stark schemati sche Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Türkomponente ;
Figur 12 Drehmomentverläufe eines elektri schen Motors und einer magnetorheologi schen Bremseinrichtung über der
elektrisch eingebrachten Leistung;
Figur 13 die sich ergebenden Bremsmomentverläufe einer magnetorheologischen Bremseinrichtung für zwei unterschiedliche Stromstärkenverläufe über der Zeit; und
Figur 14 eine stark schematische Darstellung noch einer weiteren erfindungsgemäßen Türkomponente.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Türkomponente 100 an einem Kraftfahrzeug und hier einen Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 200 ist in einer schematischen Draufsicht von oben dargestellt. An dem Kraftfahrzeug 200 sind hier zwei als Türen ausgeführte Türeinrichtungen 154 vorgesehen. Die Türen befinden sich beide in der geöffneten Stellung 103. Schraffiert eingezeichnet ist eine Tür in der geschlossenen Stellung 102.
Eine Sensoreinrichtung 104 dient zur Erfassung von sensorischen Informationen, um die Bewegung der Türeinrichtungen 154 zu steuern. Dabei kann auf Sensordaten von internen oder externen Sensoren 160 oder von Türwinkelsensoren 161 zurückgegriffen werden (Nahfelderkennung) .
Anmel dungs gemäß und insbesondere in allen Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Ausführungsbeispielen können „Daten" (ohne darauf beschränkt zu sein) insbesondere folgende Werte, Informationen und Begriffe sein: Fahrzeugdaten wie Geschwindigkeit, Querbeschleunigung, Raumlage, Bremswerte, GPS Position, Türwinkel, Luftqualität im Innen- und Außenbereich, Umf eld-/Nahfelderkennung, Daten/Position von anderen (sich in der Umgebung des Fahrzeuges befindlichen) Fahrzeugen, Beladung, Passagierdaten (Größe, Gewicht, Bekleidung, Sitzposition, Analysedaten aufgrund der Auswertung dieser Daten mit z.B. künstlicher Intelligenz und Vorschlägen; Geräusche, Gesten, händische Eingaben) , externe Daten (z.B. das Wohnhaus des Fahrers schickt Daten an das Auto; Parkhausdaten in einem Parkhaus; Daten vom benachbarten Fahrzeug; Wetterdaten; Datum/ Jahreszeit , Daten vom Fahrzeughersteller...) .
Stellplätze oder Parkflächen in Städten oder Parkhäusern sind teuer und sollten bestmöglich genutzt werden. Die Parkflächen könnten unterschiedlich groß sein und beim Einfahren ins Parkhaus dem Fahrzeug via Datenpaket (Funk, WLAN, 5G...) ideal zugeordnet werden. Beim Einparken sollte „das intelligente Parkhaus" den Einparkvorgang vorzugsweise unterstützen, d.h. die ideale Parkposition vorgeben und an das parkende Fahrzeug übermitteln. Das „intelligente Parkhaus" weiß hier auch und teilt es mit, ob das benachbarte Fahrzeug einen Beifahrer hatte oder nicht, wie die Außenhaut des Fahrzeuges ist. Daraus kann darauf geschlossen werden, ob das eigene Fahrzeug dichter zu der Beifahrertür des benachbarten Fahrzeugs oder einer Wand oder dergleichen geparkt werden kann und/oder die Tür dann entsprechend weit geöffnet werden kann. Der Nutzer vom benachbarten Fahrzeug könnte auch hinterlegen und dem „Parkhaus" oder dem anderen Fahrzeug mitteilen, dass er (zwar ohne Beifahrer gekommen ist, aber) mit einem Beifahrer zurückkommt. Wird ein Fahrzeug zeitlich lange abgestellt und dies dem intelligenten Parkhaus oder Parkraum mitgeteilt und das nebenan parkende Fahrzeug zeitlich kürzer, so könnte es sogar dicht an die Fahrzeugtür geparkt werden, was wiederum viel Parkraum sparen würde. Bei Onlinekartenkauf z.B. in Flugplatzparkhäusern weiß man die Parkdauer jetzt schon genau.
Der Einparkvorgang und damit der Abstand zum nächsten Fahrzeug könnte insbesondere auch an den notwendigen Türöffnungswinkel angepasst werden, damit der Fahrer oder die Fahrgäste einwandfrei ein- und aussteigen können. Das Fahrzeug weiß aufgrund der „Daten" den Öf fnungswinkel bzw. die Körperabmessungen der Passagiere. Auch diese notwendigen Abstände kann das intelligente Parkhaus und/oder der Parknachbar erf assen/erkennen und intelligent verteilen (nutzen) .
Figur 2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Türkomponente 100, die zum Beispiel in einer Türeinrichtung 154 eingebaut wird. Eine Anschlusseinheit ist mit der Türeinrichtung 154 verbunden und die andere Anschlusseinheit ist mit der
Karosserie und zum Beispiel der A-Säule des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Türkomponente 100 umfasst eine Kupplungseinrichtung 101 und einer Antriebseinrichtung 70. Die Antriebseinrichtung 70 umfasst einen hier elektrischen Antriebsmotor 75 und eine selb st hemmende Getriebeeinrichtung 74. Die Getriebeeinrichtung ist in einem Getriebegehäuse 71 aufgenommen und vor Umwelteinflüssen geschützt. Die Kupplungseinrichtung 101 ist in einem Kupplungsgehäuse 107 auf genommen. Die 1. Anschlusseinheit 151 und die 2. Anschlusseinheit 152 dienen zum Anschluss an das Kraftfahrzeug. Die 2. Anschlusseinheit 152 ist an dem Koppelprofil (Koppelstange) 153 ausgebildet.
Figur 3 zeigt ein vergrößertes Detail der Türkomponente 100 aus Figur 2, wobei das Kupplungsgehäuse 107 und das Getriebegehäuse 71 entfernt wurden, um einen Blick in das Innere zu ermöglichen.
Wie im linken Teil von Figur 3 schematisch dargestellt, ist der elektrische Antriebsmotor 75 mit einer Motorwelle 72 ausgerüstet, die eine Antriebsschnecke 76a umfasst, welche ein Zahnrad 77 der Getriebeeinrichtung 74 antreibt. Das Zahnrad 77 ist, wie schematisch dargestellt, mit der Antriebswelle 105 der Kupplungseinrichtung 101 drehfest gekoppelt. Die Antriebsschnecke 76a bildet mit dem Zahnrad 77 zusammen die Getriebeeinrichtung 74, die als selbsthemmende Getriebeeinrichtung 74 ausgebildet ist. Das bedeutet, dass bei Drehung des Antriebsmotors 75 sich das Zahnrad 77 und somit die Antriebswelle 105 der Kupplungseinrichtung dreht. Umgekehrt ist eine Drehung des elektrischen Antriebsmotors 75 und der Motorwelle 72 nicht dadurch möglich, dass ein Drehmoment von außen auf die Antriebswelle 105 aufgebracht wird. Durch die Selbsthemmung der Getriebeeinrichtung kann eine Bewegung der Türeinrichtung 154 durch manuelles Aufbringen von Kraft nur dann durchgeführt werden, wenn die Kupplungseinrichtung 101 ausgekuppelt ist. Das bedeutet, dass im gekoppelten Zustand die Türeinrichtung 154 festgestellt ist. Eine Feststellung der Türeinrichtung ist damit grundsätzlich in jeder beliebigen Position möglich. Eine Feststellung der Türeinrichtung
kann somit in Abhängigkeit bei spiel swei se zu dem Abstand eines benachbarten Kraftfahrzeugs oder einer Wand oder anderer Störkörper erfolgen . Dadurch kann der Benutzer die Türeinrichtung al s Aus stiegshilfe benutzen .
Andererseits kann der Benutzer im ausgekuppelten Zustand die Türeinrichtung 154 mit wenig Kraftaufwand voll ständig öffnen oder vollständig schließen . Durch das Auskuppeln kann ein besonders niedriger Drehwiderstand zur Verfügung gestellt werden, der sogar noch niedriger ist al s es bei konventionellen mechani schen Autotüren der Fall ist , bei denen mei st in zwei oder drei Winkelpositionen eine Art Rasterung der Türposition erfolgt .
In der Darstellung gemäß Figur 3 i st nur ein Teil der Kupplungseinrichtung 101 zu erkennen, wobei hier die Abtriebswelle 106 der Kupplungseinrichtung 101 mit einer al s Gewindespindel ausgeführten Spindeleinheit 4 versehen i st . Im Inneren der Abtriebswelle 106 i st die hier nicht sichtbare Antriebswelle 105 angeordnet . Die Antriebswelle 105 i st über die Bremseinrichtung 1 mit der Abtriebswelle 106 koppelbar . Werden die Antriebswelle 105 und die Abtriebswelle 106 über die Bremseinrichtung 1 miteinander gekoppelt , erfolgt eine synchrone Bewegung des Zahnrades 77 und der Abtriebswelle 105 .
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht der Kupplungseinrichtung 101 aus Figur 3 , wobei die Gewindespindel 4 mit den mehreren Gewindegängen 4a sichtbar ist . Zwi schen 2 Gewindegängen 4 a befindet sich ein Leergang 4b , der hier zur Aufnahme eines elektrischen Anschlusskabel s dient , um die im Inneren der Gewindespindel 4 angeordneten elektrischen Spulen 9 mit Strom zu versorgen .
Mit der Gewindespindel 4 kämmt eine al s Spindelmutter 5 ausgebildete Spindeleinheit . Durch eine Drehung der Gewindespindel 4 wird die Spindelmutter 5 in axialer Richtung verfahren . Die Drehbewegung wird in eine Linearbewegung umgewandelt , die über das Koppelprofil 153 an die zweite Anschlusseinheit 152 übertragen wird . In allen Ausgestaltungen können die sich
zueinander bewegenden Teile aus einem speziellen Material oder aus mehreren speziellen Materialien und mit speziellen Lauf- oder Härteschichten versehen sein, um so die Reibung, das Lauf geräusch, das Spiel und den Verschleiß zu verbessern .
Figur 5 zeigt einen Großteil der Gewindespindel 4 , wobei hier in dem Leergang 4b das Anschlusskabel 29 erkennbar i st , welches an den entsprechenden Axialpositionen mit den entsprechenden elektri schen Spulen 9 verbunden i st . Am hier linken Ende der Gewindespindel 4 i st eine Wickelfeder 29a für das Kabel 29 vorgesehen . Ein Winkel sensor 22 detektiert eine Winkelposition der Gewindespindel 4 .
Figur 6 zeigt eine perspektivi sche Ansicht der Wickel feder 29a an dem Ende der Gewindespindel 4 . Zentral ist die Antriebswelle 105 zu erkennen .
Statt der Wickelfeder kann auch eine drahtlose Energieübertragung ausgeführt werden, wie z . B . eine induktive Übertragung .
Alternativ wäre es denkbar und möglich, anstatt der Wickel feder Schlei fkontakte zur Energieübertragung zu verwenden .
Figur 7 zeigt einen Schnitt durch die Kupplungseinrichtung 101 , die hier über eine magnetorheologi sche Bremseinrichtung 1 verfügt . Die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 wei st hier mehrere Magnetkrei se bzw . Bremseinheiten 108 auf , die vorzugswei se gemeinsam angesteuert werden . Gegebenenfall s ist auch eine separate Steuerung der einzelnen Bremseinheiten möglich .
Zentral i st in Figur 7 die Antriebswelle 105 zu erkennen, auf der das Zahnrad 77 drehfest angeordnet ist . Die Antriebswelle 105 i st über Lager 7 und/oder Gleitlager 7a drehbar um eine Achse 3 drehbar . Das Zahnrad 77 wird über die hier nicht zu erkennende Antriebsschnecke 76a der selbsthemmenden Getriebeeinrichtung 74 mittel s des Antriebsmotors 75 angetrieben . Eine Drehung des Antriebsmotors 75 wird dadurch unmittelbar auf die Antriebswelle 105 der Kupplungseinrichtung 101 übertragen .
Die Antriebswelle 105 bildet insbesondere selbst den Kern 8 der magnetischen Kreise und/oder es sind radial außen auf der Antriebswelle 105 drehfest damit verbundene Kerne oder Kernsegmente 8 angeordnet.
Die Antriebswelle 105 ist radial von der Abtriebswelle 106 umgeben. Die Abtriebswelle 106 verfügt über eine zylindrische Hülse 17 aus einem magnetisch leitfähigen Material, auf die radial außen die Gewindespindel 4 aufgebracht ist. Die Gewindespindel 4 ist drehfest mit der Hülse 17 verbunden. Die Gewindespindel 4 kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial bestehen, welches beispielsweise selbstschmierend ausgebildet ist. Die Gewindespindel 4 steht in kämmendem Eingriff mit der Spindelmutter 5, die wiederum mit dem Koppelprofil 153 verbunden ist. An der Spindelmutter 5 kann beispielsweise ein Winkelsensor oder ein Wegsensor 21 aufgenommen sein, um eine Position der Spindelmutter zu erfassen. Ein weiterer Winkelsensor 23 kann eine Winkelposition des Zahnrades 77 und damit der Antriebswelle 105 erfassen. Die Sensoren 21, 22 und/oder 23 bilden insgesamt die Sensoreinrichtung 104 oder gehören dazu, die zur Steuerung der Kupplungseinrichtung und der Türkomponente 100 insgesamt verwendet wird. Weitere Sensordaten können von externen Sensoren zugezogen oder gegebenenfalls auch ausschließlich verwendet werden, um die Türkomponente 101 zu steuern. Beispielsweise können Sensordaten zu Winkelstellung der Tür direkt oder indirekt über Abstandsmessungen der Tür von anderen Komponenten eingesetzt werden, um die Türkomponente 100 und die Kupplungseinrichtung 101 zu steuern.
Die Kupplungseinrichtung 101 dient hier zur Kupplung der Antriebswelle 105 der Kupplungseinrichtung mit der Abtriebswelle 106 der Kupplungseinrichtung 101. Zur Kupplung wird die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 eingesetzt, mit der eine (in gewissen Grenzen) drehfeste Verbindung der Antriebswelle 105 mit der Abtriebswelle 106 ermöglicht wird. Zur Erzeugung einer drehfesten Verbindung der Antriebswelle 105 mit der Abtriebswelle
106 werden die elektrischen Spulen 9 bestromt. Das Magnetfeld tritt hier jeweils durch die radialen Bremsspalte 12 im Bereich der Magnetfeldkonzentratoren 2 hindurch. Das magnetorheologische Medium in dem Bremsspalt wird durch das Magnetfeld 10 der elektrischen Spulen 9 entsprechend beeinflusst und führt zu einem Einkuppeln bzw. Auskuppeln der Kupplungseinrichtung 101.
Der Hohlraum 16, der mit dem magnetorheologischen Medium 6 gefüllt ist, wird über Dichtungen 13 nach außen abgedichtet. Die Lagerung der Antriebswelle 105 erfolgt über Lager 7.
Die Türkomponente 100 umfasst im Grundsatz drei Komponenten, wobei die Antriebswelle 105 an der ersten Komponente 32 drehbar aufgenommen ist. Mit der ersten Komponente 32 ist die erste Anschlusseinheit 151 verbunden. Eine zweite Komponente wird durch die Abtriebswelle 106 mit der Gewindespindel 4 gebildet, die in Eingriff mit der Spindelmutter 5 steht, die Teil der dritten Komponente 34 ist. An der dritten Komponente 34 ist das Koppelprofil 153 vorgesehen, welche am Ende mit der zweiten Anschlusseinheit 152 ausgerüstet ist.
Eine Drehbewegung der Antriebswelle 105 und der Abtriebswelle 106 sorgt für eine axiale Verstellung der Spindelmutter 5, wodurch - je nach Drehrichtung - die Türeinrichtung 154 geschlossen oder geöffnet wird.
In dem gezeigten Schnitt nach Figur 7 sieht man, dass insgesamt sechs Bremseinheiten 108 (als Keillager) axial hintereinander angeordnet sind. Die Spannmutter 32a dient zur Fixierung und insbesondere zum Verspannen der Magnetfeldkonzentratoren und der Kernsegmente. Dadurch wird ein spielfreier und definierter Aufbau der Türkomponente 100 zur Verfügung gestellt.
Der elektrische Anschluss der magnetorheologischen Bremseinheiten 108 erfolgt über ein Flachbandkabel das der Gewindespindel entlang gewickelt wird. Es wird in einen Leergang bzw. eine Nut in der Gewindespindel gelegt. In der Abbildung ist das Kabel in der Gewindespindel gut erkennbar. An den Stellen, wo das Kabel
auf gleicher Höhe i st wie eine elektri sche Spule 9 , i st eine Durchführung in der Gewindespindel gebohrt , durch die die Verbindung zur elektri sche Spule 9 geführt wird . Da sich die Gewindespindel drehen kann, mus s der Anschlus s des Kabels an der linken Seite sich mitbewegen können . Dazu wird das Kabel aufgerollt , mit der Wickel feder 29a . Da die Gewindespindel mit der Spindelmutter darauf nur eine gewi s se Anzahl an Umdrehungen machen kann, kann diese Wicklung genau auf diese Anzahl ausgelegt werden .
Figur 8a zeigt einen Querschnitt durch die Kupplungseinrichtung 101 , wobei zentral in der Mitte die Antriebswelle 105 zu sehen ist . Die Antriebswelle 105 wird hier im dargestellten Schnitt von dem Magnetfeldkonzentrator 2 umgeben, der hier al s Sternkontur 2a ausgebildet i st . Die Sternkontur bildet insgesamt eine sternförmige Außenkontur, wobei die nach außen ragenden Spitzen oder Zähne eine Querschnittsverengung in dem dünnen radialen Brems spalt 12 bewirken . An den Stellen der Querschnittsverengungen bildet sich der in der DE 10 2019 135 760 Al beschriebene Keilef fekt aus , wodurch in Abhängigkeit von der Stärke des Magnetfeldes ein erhebliches Bremsmoment aufgebracht werden kann . Dadurch kann eine starke Kupplung der Antriebswelle 105 mit der Abtriebswelle 106 erreicht werden . Dreht sich die Antriebswelle 105 im eingekuppelten Zustand, so dreht sich auch die Abtriebswelle 106 entsprechend, sodas s auch die Gewindespindel 4 rotiert . Dementsprechend wird die Türeinrichtung 154 geöffnet oder geschlos sen .
Im rechten Teil von Figur 8a i st eine alternative Ausgestaltung zu sehen . Hier ist keine Sternkontur in dem Brems spalt 12 angeordnet , sondern es sind mehrere Drehkörper 2b als Magnetfeldkonzentratoren 2 radial zwi schen der Antriebswelle 105 und der Abtriebswelle 106 angeordnet . Auch hier kann eine starke Kopplung der Antriebswelle 105 mit der Abtriebswelle 106 erreicht werden .
In beiden Konstellationen kann die erzeugte Kupplungs stärke sehr feingliedrig eingestellt werden . Dadurch kann ein maximal
übertragbares Drehmoment eingestellt werden, sodas s in einem Überlastfall ein automati sches Durchrutschen der Kupplung erfolgt . Dadurch können Schäden an dem Kraftfahrzeug bzw . des sen Türeinrichtung 154 weitgehend vermieden oder j edenfall s reduziert werden . Aber es können auch Verletzungen von Benutzern verringert oder vermieden werden, da beim Öf fnen oder Schließen einer Autotür das Drehmoment sprechend begrenzt werden kann .
Figur 8b zeigt ein vergrößertes Detail aus Figur 7 zu sehen, wobei hier der Bereich mit drei elektri schen Spulen 9 und dazwi schen angeordneten Magnetfeldkonzentratoren 2 zu erkennen ist . Die elektrischen Spulen 9 sind hier radial innen an der Abtriebswelle 106 befestigt . Radial außen auf der Antriebswelle 105 sind Kerne 8 bzw . Kernsegmente 8 drehfest mit der Antriebswelle 105 verbunden . Die elektrischen Spulen 9 sind an Spulenhaltern 11 aufgenommen und werden über das Anschlus skabel 29 mit elektri schem Strom versorgt . Bei spielhaft sind zwei mögliche Verläufe von Magnetfeldern 10 eingezeichnet . Bei der links eingezeichneten Spule 9 verläuft das Magnetfeld 10 aus schließlich durch die Kernsegmente 8 , die Magnetfeldkonzentratoren 2 und die Hül se 17 in der Abtriebswelle 106 . Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es , die Antriebswelle aus einem Material mit einer geringen relativen magneti schen Permeabilität herzustellen .
Je nach benötigter Flus sdichte und benötigten Bremsmoment i st es aber auch möglich, das s das Magnetfeld 10 sowohl durch die äußeren Kernsegmente 8 al s auch durch die Antriebswelle 105 geleitet wird . Es i st auch möglich, das s die Antriebswelle 105 , die äußeren Kernsegmente 8 und die Magnetfeldkonzentratoren 2 aus einem Teil gefertigt werden, so das s nicht einzelne Kernsegmente die Bremseinheit bilden, sondern ein einziger langer Kern .
Das eigentliche Bremsmoment wird in dem Bereich des hier radial ausgebildeten Brems spalt 12 in dem Bereich der Magnetfeldkonzentratoren 2 erzeugt . Hier in Figur 8b sind die Magnetfeldkonzentratoren durch eine Sternkontur ausgebildet .
Der in Figur 8b links abgebildete Magnetfeldkonzentrator 2 ist hier als ein Stapelpaket 18 aus mehreren Blechscheiben 19 geformt, die insgesamt den Magnetfeldkonzentrator 2 bzw. die Sternkontur 2a bilden. Durch die Fertigung als Stapelpaket können die einzelnen Blechscheiben 19 beispielsweise im Stanzverfahren hergestellt werden, was eine kostengünstige Fertigung ermöglicht.
Die Gewindespindel 4 weist hier ein Außengewinde 14 auf, welches mit einem Innengewinde 15 der Spindelmutter 5 kämmt.
Figuren 9a bis 9c zeigen Ansichten eines anderen Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt Figur 9a einen Schnitt durch die Kupplungseinrichtung 101, die wiederum über eine magnetorheologische Bremseinrichtung 1 verfügt.
Grundsätzlich ist die Funktionsweise gleich oder ähnlich wie in dem Ausführungsbeispiel nach Figuren 7, 8a und 8b. Gleiche oder funktional gleiche (oder auch funktional ähnliche) Teile werden deshalb mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es werden im Folgenden im Wesentlichen nur einige relevante Unterschiede zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel erläutert.
Auch hier weist die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 mehrere Magnetkreise bzw. Bremseinheiten 108 auf, die vorzugsweise gemeinsam angesteuert werden. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist die Antriebswelle 105 hier inklusive einer Sternkontur 2a aus einem Stück gefertigt. Die Sternkontur 2a weist Magnetfeldkonzentratoren auf bzw. stellt diese zur Verfügung. Die Antriebswelle 105 bildet hier auch unmittelbar den Kern. Separate Kernsegmente sind in Figur 9a nicht vorhanden, könnten aber auch (zusätzlich) vorgesehen sein. Die Antriebswelle 105 ist materialeinstückig und Werkstoff einstückig mit der Sternkontur ausgebildet. Auf eine Spannmutter 32a kann deshalb hier verzichtet werden.
Wie auch im vorherigen Ausführungsbeispiel nach Figur 7 sind die Spindeleinheiten 4,5 insgesamt in einem Kupplungsgehäuse 107 auf genommen .
Besonders deutlich sind in Figur 9b Führungsflächen 107a in dem Kupplungsgehäuse 107 zu erkennen, die zusammen mit den Führungsstücken 34a eine definierte Führung gewährleisten. Die Führungsstücke 34a sind an der dritten Komponente 34 ausgebildet oder auf genommen.
Figur 9b zeigt, dass eine verkantungsfreie und störungsfreie Übertragung der auftretenden Kräfte auch durch die beidseitig angeordneten Mitnehmerpaare 5a, 5b gewährleistet wird, die in dem zentralen Bereich Kräfte einleiten bzw. übertragen. Die Krafteinleitung 5c erfolgt hier auf Höhe der Spindelachse 3. Die Spindelachse 3 bildet eine zentrale Achse und für mehrere Teile auch eine Symmetrieachse.
In Figur 9c ist eine vergrößerte seitliche Detailansicht der Gewindespindel 4 und der darauf angeordnete Spindelmutter 5 zu sehen, wobei die Krafteinleitung 5c und die Kraftübergabe über eine definierte Führung der Spindelmutter 5 in dem zentralen Bereich in Höhe der Spindelachse 3 erfolgt. Mitnehmer 5a, 5b und vorzugsweise Mitnehmerpaare 5a, 5b sind an beiden axialen Enden der Spindeleinheit 5 ausgebildet. Die Mitnehmerpaare 5a, 5b sorgen für eine zuverlässige und störungsfreie Übertragung der auftretenden Belastungen.
Figur 10 zeigt ein schematisches Diagramm der einzelnen Schritte 80-99, die beispielsweise bei der Steuerung durchgeführt werden. Zu Beginn ist im Schritt 80 die Bremseinrichtung aktiv und die Türeinrichtung 154 steht beispielsweise auf einer Position X. Im Schritt 81 soll die Türeinrichtung 154 zu einem bestimmten Winkel bewegt werden. Es folgt im Schritt 82 eine Positionsregelung des Antriebsmotors. Als Eingangsgröße dienen der Sollwinkel 83 der Türeinrichtung und der Istwinkel 84 der Türeinrichtung. Der Winkelregler 89 ermittelt eine Solldrehzahl 90. Es wird überprüft, ob die Solldrehzahl 90 einer Drehzahlbegrenzung 91 unterzogen werden muss. Das Ergebnis wird in die Drehzahlregelung 92 eingebracht. Weiterhin wird in die Drehzahlregelung 92 die Istdrehzahl 85 eingegeben. Daraus wird ein solcher Strom
berechnet, der als Eingang zur Strombegrenzung 93 dient. Das Ausgangssignal der Strombegrenzung 93 wird in die Stromregelung 94 eingebracht, ebenso wie der Iststrom 86. Das Ausgangssignal wird in die Spannungsbegrenzung (und gegebenenfalls Anfahrsteuerung „Sanftes Anfahren") gegeben. Als Ausgangssignal 98 wird die Stellspannung des Motors ausgegeben. Der Istwinkel 87 des Motors 87 wird in eine übergeordnete Start /Stopp-Funktion 96 eingegeben und bei der Positionsregelung des Motors berücksichtigt. Außerdem wird eine Lageinformation 88 sowohl in die übergeordnete Start-/Stopp-Funktion 96 als auch in die adapative Haltemoment-Berechnungs-Einheit 97 eingegeben. Als Ausgabe folgt ein Stellstrom 99 der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1.
Figur 11 zeigt zwei weitere Varianten einer Türkomponente 100, wobei im unteren Teil von Figur 11 eine Kupplungseinrichtung 101 mit zwei Kupplungsscheiben 101a und 101b zu sehen ist, die ebenfalls über eine magnetorheologische Bremseinrichtung 1 miteinander gekoppelt werden können. Dazu ist zwischen den beiden Bremsscheiben 101a und 101b ein (dünner) Bremsspalt 12 ausgebildet, in dem gegebenenfalls Magnetfeldkonzentratoren 2 vorgesehen sein können. Durch Aktivierung eines Magnetfeldes 10 und durch Modellierung von dessen Stärke kann die Kopplungsintensität und damit die Kupplungsstärke der Kupplungseinrichtung 101 eingestellt werden. Alternativ dazu können die Kupplungsscheiben 101a und 101b auch konventionell als Scheiben mit Reibbelägen ausgeführt sein, die mechanisch miteinander gekoppelt werden. Dazu kann ein Aktor eingesetzt werden. Beispielsweise kann hier auch über eine elektrische Spule eine Magnetfeder betätigt werden, die die beiden Bremsscheiben 101a und 101b gegen die Vorbelastung einer mechanischen Feder aneinander drückt. Auch mit einer solchen mechanischen Kupplungsscheibe können die gewünschten Eigenschaften eingestellt werden. Auch in dieser Kupplungseinrichtung 101 kann die Antriebswelle 105 wunschgemäß mit der Abtriebswelle 106 kuppeln.
Bedarfsweise ist auch eine Auskopplung der Abtriebswelle 106 von
der Antriebswelle 105 möglich. Auch hier wird die Antriebswelle 105 über einen elektrischen Antriebsmotor 75 angetrieben, der über ein Schneckengetriebe 76 mit einer Antriebsschnecke 76a ein Zahnrad 77 antreibt, welches drehtest mit der Antriebswelle 105 verbunden ist.
Die Erfindung stellt insgesamt eine vorteilhafte Türkomponente und ein Verfahren zur Verfügung, womit eine Beeinflussung einer Türbewegung insbesondere eines Kraftfahrzeuges möglich ist. Vorzugsweise werden ein Elektromotor zur aktiven Öffnung der Tür und eine magnetorheologische Kupplungseinrichtung zur Dämpf ung/Blockierung der Türeinrichtung und insbesondere eines Türflügels mit einem geringen Stromverbrauch kombiniert.
Figur 12 zeigt in schematischer Darstellung zwei erzeugte Bremsmomentverläufe, wobei das erzeugte Bremsmoment in Newtonmetern (Nm) über der elektrisch eingebrachten Leistung in Watt (W) aufgetragen ist. Links ist der Verlauf für einen BLDC-Motor („brushless direct current-Motor" ) und rechts der Verlauf für eine magnetorheologische Bremseinrichtung abgebildet. Es ist erkennbar, dass für das gleiche Bremsmoment der elektrische Motor erheblich mehr Strom benötigt als die magnetorheologische Bremseinrichtung. Für ein Bremsmoment von 14 Nm benötigt der elektrische Motor mehr als 130 Watt Leistung, während die magnetorheologische Bremseinrichtung (deutlich) weniger als 0,3 Watt benötigt. Das Verhältnis der Leistungsaufnahmen ist größer als 100:1 und liegt hier bei etwa 500:1.
Magnetorheologische Kupplungseinrichtungen und Bremsen haben u.a. den Vorteil, dass sie zum Kuppeln bzw. zur Dämpfung von Bewegungen nur wenig Strom benötigen, leise sind, wenig Wärme erzeugen und sehr schnell reagieren (~ms) etc. Der geringe Strombedarf ist besonders vorteilhaft bei Elektrofahrzeugen, bei denen sich der Stromverbrauch aller Komponenten automatisch stark in der Reichweite der Fahrzeuge niederschlägt. Aber auch bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ist der Stromverbrauch ein Thema, wenn der Motor des Fahrzeugs abgestellt ist und die
Batterie geleert werden würde, falls der Türdämpfer über längere Zeit zu viel Strom verbraucht.
Magnetorheologische Aktoren alleine können jedoch eine Tür bzw. Autotür nicht aktiv bewegen. MRF-Einrichtungen können grundsätzlich nur die Bewegung von außen (durch den Benutzer) dämpf en/abbremsen . Ein Elektromotor schafft dafür Abhilfe und kann eine aktive Bewegung erzeugen. Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist, dass der Elektromotor dabei einfach mittels der magnetorheologischen Kupplungseinrichtung abgekuppelt und damit abgekoppelt werden kann, ohne dass dadurch die Funktion beeinträchtigt wird.
Das ist sehr vorteilhaft, da auch im Schadensfälle ein sicheres Funktionieren gewährleistet werden kann. Das System ist „Fail- Save" : Im Fall eines Stromausfalls ist die Türe regelmäßig trotzdem (leicht) bewegbar, z.B. nach einem Unfall.
Im Stand der Technik ist eine magnetorheologische Bremseinrichtung bekannt geworden, bei der ein Keillager in einer Hohlspindel verwendet wird. Zum Antrieb dient ein Motor. Es wurden von der Anmelderin schon MRF-Dämpfer mit Elektromotoren kombiniert. Dabei wurde der Motor z. B. auf derselben Achse mit den Dämpfern (mit der Spindel) verbunden oder oder parallel zu der Spindel. Bei dem System nach der DE 10 2018 103 112 Al kann der Antriebsmotor durch einen Aktor mit der Spindel gekoppelt oder davon entkoppelt werden. Der Antriebsmotor dreht sich immer mit der Spindel bzw. den MRF-Aktoren mit. Ein gewisser Nachteil des bekannten Systems ist das Geräusch des Elektromotors und besonders des Untersetzungsgetriebes, was insbesondere in leisen Umgebungen hörbar und damit störend sein kann.
Mit der Erfindung wird nun eine einfache Türkomponente zur Verfügung gestellt, bei der zudem das auftretende Geräusch (massiv) reduziert ist. Ein Antrieb über ein Schneckengetriebe bietet eine besonders leise Möglichkeit des Antriebs. Grundsätzlich ist bei einem Schneckengetriebe die Selbsthemmung
nachteilig. Ein direkt mit der Tür wirkverbundener Schneckentrieb würde somit im „Fail Safe Fall" (kein Strom) das Öffnen der Tür blockieren, was extrem ungünstig oder sogar nicht zulässig ist. Schneckengetriebe haben eine geringe Geräuschentwicklung im Vergleich zu anderen Getrieben, da keine Flanken aufeinander treffen sondern ein ständiger Eingriff stattfindet.
Die Erfindung hat diesen grundsätzlichen Nachteil der Selbsthemmung zu einem Vorteil umgewandelt, indem die Selbsthemmung als stehende Welle genutzt wird und diese bei Bestromung mit der Abtriebswelle gekuppelt wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Umkehrung des Wirkprinzips, d.h. in ausgeschaltetem Zustand (passiv) wird der Antriebsmotor und die Getriebeeinrichtung nicht durch die Türbewegung in Drehung versetzt (das war bei früheren Konstruktionen und auch Drittkonstruktionen so) , sondern steht still. Dies reduziert die notwendige Betätigungskraft an der Türeinrichtung (am Türgriff) sehr, da das Grundmoment eines ausgeschalteten aber sich mitdrehenden Antriebsmotors (insbesondere Elektromotors plus Getriebes) hoch ist. Zudem kann dies wieder laute Geräusche (Getriebegeräusch) verursachen. Hier wird nur die Spindel gedreht, welche niedere Grundmomente/Kräf te hat und komplett leise ist. Dies ist ein großer Vorteil und ein wichtiges Verkaufsargument (Psychoakustik) .
Ein Spindeltrieb mit Schneckengetriebe hat den Vorteil, dass es selbsthemmend in eine Richtung ist. Das heißt, dass der Antriebsmotor zwar die Spindel antreiben kann, aber nicht umgekehrt .
Die Türkomponente 100 mit einem Türdämpfer und einem aktiven Öffner und Schließer umfasst zwei Anschlusseinheiten 151, 152. Die eine Anschlusseinheit wird an der Fahrzeugkarosserie befestigt, die andere Anschlusseinheit an der Autotür. Die zweite Anschlusseinheit 152 ist mit einer Spindelmutter 5 verbunden, die erste mit einer drehbaren Gewindespindel 4. Die Gewindespindel 4 und die Spindelmutter stehen im Eingriff, so dass die Rotation
der Gewindespindel 4 in eine lineare Bewegung der Spindelmutter 5 und somit der Anschlusseinheiten zueinander bewirkt wird. Die Gewindespindel 4 ist als hohle Abtriebswelle 106 ausgeführt. In der Abtriebswelle 106 befindet sich wenigstens eine magnetorheologische Bremseinrichtung 1, die die Rotationsbewegung der Abtriebswelle 106 und somit der Spindel beeinflussen kann. Die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 umfasst mehrere hintereinanderliegende magnetorheologische Bremsen, die als Scheibe, Stern, Walzen, Keillager oder eine Mischung daraus auf gebaut sein können. Die Kupplungseinrichtung 101 wiederum umfasst zwei gegeneinander drehbare Komponenten, einer inneren Komponente 32 und einer äußeren Komponente 33. Die Besonderheit der MRF Bremse ist, dass die elektrischen Spulen 9 der einzelnen Keillager sich gegen die Kerne 8 drehen. Der Kern 8 ist drehbar gegenüber der äußeren Abtriebswelle 106 mit der Spindel.
Der Antriebsmotor 75 treibt eine Antriebsschnecke 76a (Schneckenwelle) an (eine Welle mit schraubenförmigen Windungen) an, die in Eingriff mit einem Zahnrad 77, dem Schneckenrad steht. Das Schneckenrad 77 wiederum ist drehfest mit dem Kern/den Kernen 8 der magnetorheologischen Bremseinheiten verbunden. Wenn der Antriebsmotor 75 die Schneckenwelle 76a antreibt, setzt diese das Schneckenrad 77 in Bewegung und der innere Teil der magnetorheologischen Bremseinheiten 108 (Keillager) wird in Rotation versetzt. Solange die elektrischen Spulen 9 der Bremseinheiten 108 nicht bestromt werden, dreht sich die Antriebswelle 105 (der innere Teil) , ohne die Abtriebswelle 106 (der äußere Teil) zu beeinflussen. Die Gewindespindel 4 dreht sich nicht. Die magnetorheologischen Bremseinheiten 108 bilden bieten also die Kupplungsfunktion, welche die Gewindespindel 4 an den Antriebsmotor 75 koppeln kann. Erst wenn die elektrischen Spulen 9 bestromt werden, kann die Kupplungseinrichtung 101 Drehmoment von dem Antriebsmotor 75 auf die Gewindespindel 4 übertragen und die Gewindespindel 4 kann in Rotation versetzt werden. Es ergeben sich durch diese Konstruktion große Vorteile, besonders durch die bereits erwähnte Selbsthemmung des
Schneckengetriebes. Mit der Konstruktion kann nicht nur aktiv die Türeinrichtung verfahren werden, sondern die Türeinrichtung kann auch in beliebigen Positionen gehalten werden. Zum Halten einer Position (dann ist die Drehzahl Null oder nahezu Null) sind Elektromotoren an sich nicht gut geeignet bzw. ineffizient, da sie dazu ständig sehr viel Strom und somit Energie brauchen.
Magnetorheologische Bremseinheiten 108 brauchen im Vergleich dazu wenig Strom, um eine Position zu halten. Ein magnetorheologischer Dämpfer wiederum kann keine aktive Bewegung hervorrufen, wie ein Elektromotor. Es ist daher vorteilhaft, magnetorheologischer Bremsen und Elektromotoren zu kombinieren.
Die Ansteuerung der elektrischen Spule (Magnet spule ) erfolgt vorzugsweise meist oder überwiegend während der Betriebszeit mit einer Spannung von z.B. 9,5 V. Haptisch ist es (oft) von erheblichem Vorteil, wenn das Bremsmoment der magnetorheologischen Bremseinrichtung so schnell wie möglich den maximalen Wert (oder den eingestellten Wert) erreicht. Das ist manchmal nur mit einer größeren Spannung möglich, als im Dauerbetrieb nötig wäre. Ein maximales Bremsmoment wird generell durch ein maximales Magnetfeld im Bremsspalt erreicht. Da das Magnetfeld durch den Strom in der elektrischen Spule (Magnetspule ) erzeugt wird, muss deshalb auch der Strom so schnell wie möglich auf den entsprechenden
(z. B. maximalen) Wert eingestellt werden. Grundsätzlich kann man die Spannung immer auf einen hohen Wert einstellen, im konkreten Fall statt auf z. B. 9,5V auf z. B. 24V. Dazu müssten jedoch alle Bauteile (elektrische Spule bzw. Magnetspule, der Spulendraht etc. ) entsprechend anders ausgelegt werden (und z.B. ein Draht mit größerem Durchmesser verwendet werden) .
Deshalb wird in bevorzugten Ausgestaltungen und Weiterbildungen nur am Beginn einer haptischen Rückmeldung eine höhere Spannung eingestellt (als im Dauerbetrieb nötig wäre) . Insbesondere am Beginn oder nahezu direkt nach einer haptischen Rückmeldung wird vorzugsweise für einen Zeitraum von zwischen 0,5 ms und 50ms, vorzugsweise in einem Zeitraum zwischen 1 ms und 20 ms und
besonders bevorzugt zwischen 5 ms und 15 ms, eine höhere Spannung eingestellt (z. B. um den Faktor 1,5 oder 2 oder 3 höher als im Dauerbetrieb nötig wäre) . Die höhere Spannung wird beibehalten, bis der Strom (bzw. das Magnetfeld) den gewünschten Maximalwert (nahezu, z.B. zu 90% oder 95%) erreicht und/oder der Zeitraum erreicht oder überschritten wird, den die höhere Spannung wirken kann. Danach wird die Spannung auf die geringere Spannung von z. B. 9,5V zurück geregelt. Das System reagiert schneller und das gewünschte Bremsmoment wird schneller eingestellt.
Besonders bei modernen Elektroautos sind mehrere Spannungen im Fahrzeug vorhanden und hohe Ströme möglich, sodass diese nicht extra erzeugt bzw. transformiert werden müssen. Bei diesen Elektrofahrzeugen sind auch viel höhere Spannungen vorhanden (z.B. bis 800 Volt) und solche Stromstärken möglich, dass die zuvor beschriebenen Eigenschaften vorteilhaft genutzt werden können .
Figur 13 zeigt die sich ergebenden Bremsmomentverläufe einer magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 für zwei unterschiedliche Stromstärkenverläufe über der Zeit. Dabei stellt die gestrichelte Kurve in der oberen Hälfte der Abbildung den konventionellen Verlauf dar, bei dem die Stromstärke direkt auf die angestrebte Stromstärke erhöht wird.
Hier wird zum Zeitpunkt 0,1 Sekunden die Stromstärke von 0 Ampere auf 2 Ampere erhöht. Der resultierende Verlauf des Bremsmomentes bzw. der Kopplungsintensität ist in der unteren Hälfte von Figur 13 gestrichelt dargestellt. Das übertragbare Bremsmoment erhöht sich bei der gestrichelten Kurve von dem Startzeitpunkt bei 0,1 Sekunden innerhalb von etwa 25 Millisekunden (Zeitpunkt 0,125 Sekunden) auf einen abgelesenen Wert von etwa 1,25 Nm und erreicht nach etwa 75 Millisekunden (Zeitpunkt 0,175 Sekunden) asymptotisch nahezu den eingestellten Grenzwert von etwa 1,5 Nm.
Wird hingegen zu Beginn des Kupplungs- bzw. dem Start des
Bremsvorgangs die Stromstärke dreifach auf z. B. hier 6 Ampere
erhöht, wie es die durchgezogenen Linien zeigen, erhöht sich das Bremsmoment erheblich stärker und erreicht schon nach etwa 10 Millisekunden den Endwert von 1,5 Newtonmetern (Nm) . Dabei wird der „Stromboost" mit erhöhter Stromstärke hier nur für etwa 10 ms aktiviert. Danach wird, wie die obere durchgezogene Kurve zeigt, die Stromstärke auf 2 Ampere reduziert. Über die kurzzeitige Erhöhung der Stromstärke („Stromboost") kann eine deutliche schnellere Einstellung des Kupplungs- oder Bremsmomentes erfolgen. Das ist in mehrerlei Hinsicht sehr vorteilhaft, da ein schnelles Stehenbleiben vor Hindernissen und ein Einklemmschutz und dergleichen mehr möglich ist.
Ganz niedere Drehmomente werden benötigt, damit die Tür z.B. „weich" (von Hand) geführt und sich harmonisch bewegt, primär in der horizontalen Fahrzeuglage. Solange das Umfeld nicht präzise erkannt wird bzw. die Nahfelderkennung zu teuer ist, werden die Türen vom Nutzer „geführt" werden und die anmel dungs gemäße Antriebseinrichtung und eine steuerbare Kupplungseinrichtung können diesen Vorgang innerhalb des technischen Möglichen unterstützen. Ein feinfühliges, harmonisches und präzises Öffnen ist nur mit einer sehr leichtgängigen Einheit möglich. Der Drehmomentbereich zwischen Minimalmoment und Maximalmoment ist vorteilhaft stufenlos und mit hoher Regelgüte einstellbar, bevorzugt auch noch mit kurzen Reaktionszeiten (< 100 ms) . Somit muss die magnetorheologische Bremseinrichtung im Idealfall eine hohe Spreizung (Verhältnis von Minimalmoment zu Maximalmoment) aufweisen. Dies ist technologisch sehr schwer zu erreichen, weil hohe Bremsmomente entsprechende Reibdurchmesser und Baugrößen benötigen, was wiederum das Grundmoment unvorteilhaft erhöht. Mit klassischen magnetorheologischen Reibkupplungen ist dies nicht einfach zu erreichen, da zum Erzielen des Maximalmomentes benötige Reibflächen unbestromt oft zu hohe Grundreibungen verursachen, z.B. 1 Nm bei 20 Nm Maximalmoment.
Besonders vorteilhaft kann dies hier dahingehend gelöst werden, indem z.B. ein Hybridsystem eingesetzt wird. Einerseits erzeugt
eine Scherbremseinheit an einer magnetorheologischen Bremseinheit 108 mit spezieller Ausformung niedere und gut regelbare Drehmomente. Eine andere magnetorheologische Bremseinheit 108 umfasst eine Sternkontur 2b in dem Bremsspalt 12 und reduziert die Reibfläche zwischen den sich zueinander drehenden Teilen, was das Grundmoment (Off-State) reduziert, bei gleichzeitiger Erhöhung des Maximalmomentes aufgrund der speziellen Kontur (Haufenbildung bzw. Anziehen/Sammeln der magnetorheologischen Partikel bzw. des Carbonyleisens aufgrund vom Magnetfeld bzw. den Feldgradienten) .
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine magnetorheologische Bremseinheit 108 mit Drehkörpern 2b in dem Bremsspalt 12 umfasst sein. Drehkörper 2b wie Walzen können nach dem Keilprinzip ein sehr hohes Brems-Drehmoment bei gleichzeitig niederem Grundmoment aufgrund des diesem Wirkprinzip zugrundeliegenden Keileffekts erzeugen. Die Regelbarkeit der Walzeneinheit ist - u.a. aufgrund des großen Drehmomentarbeitsbereichs - nicht so gut wie die der Sterneinheit, was aber kein Nachteil darstellt, da der Bereich von z.B. ca. 1500 N Türkraft an dem Koppelprofil bzw. ca. 150 N an der Türaußenkante (Türende bzw. im Bereich des Türgriffs bzw. im Bereich der Seitenscheibenendes) bzw. ca. 130 Nm am Türscharnier . Das wird als „Ausstiegshilfe" benötigt. Der Bereich der Ausstiegshilfe muss nicht so gut regelbar sein, da dieser Bereich ohne Drehbewegung (erfolgen soll) und damit praktisch eine statische Belastung erfolgt.
Damit dies platzsparend verbaut werden kann, können sich zwei Systeme die mittlere Magnetfeldübertragungseinheit teilen. Es ist jedoch für die Regelung vorteilhaft, wenn zwei elektrische Spulen 9 für zwei magnetorheologische Bremseinheiten 108 verwendet werden. So kann die Regelung im niederen Drehmomentbereich die Dämpfung des Scheranteils besser kontrollieren und der Fluss des Magnetfelds kann über die Scherdämpfereinheit (Sternkontur oder eine runde Scheibe) präzise geregelt werden kann.
Figur 14 zeigt links eine schematische Vorderansicht einer
Türeinrichtung 154 an einem Gebäude 300 und rechts eine
schematische vergrößerte Draufsicht. Das Gebäude 300 verfügt über eine Gebäudewand bzw. Wand 301, die z. B. als Mauer 302 ausgeführt sein kann, aber auch anders ausgebildet sein kann, und auf einem Boden 303 angeordnet ist. An der Wand 301 ist eine Rahmenkomponente 155 befestigt. Die z.B. als Türflügel ausgebildete Türeinrichtung 154 ist an der Rahmenkomponente 155 aufgenommen. Die Türeinrichtung 154 ist um eine Drehachse 162 bzw. ein Drehscharnier 163 drehbar bzw. schwenkbar. Der Anlenkpunkt 156 für die Türkomponente 100 ist zu erkennen, wobei der Türstock hier nicht dargestellt ist. Der Türflügel kann über einen Türgriff 157 verfügen, der hier gestrichelt angedeutet ist. Zum Betrieb ist der Türgriff 157 oder ein Türschloss nicht zwingend nötig, da ein Festhalten in einer Ausgangs- oder auch Zwischenoder Öf fnungsstellung über die Türkomponente 100 erfolgen kann.
Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen umfasst die Türkomponente 100 zwei relativ zueinander bewegbare Anschlusseinheiten 151, 152 und eine Antriebseinrichtung 70 mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung 101 und mit einer Sensoreinrichtung 104, um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten 151, 152 relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung 154 zu beeinflussen (vgl. Figuren 2 bis 11) . Die Antriebseinrichtung 70 ist auch wieder an einer ersten Anschlusseinheit 151 der beiden Anschlusseinheiten 151, 152 aufgenommen. Die Antriebseinrichtung 70 umfasst wiederum eine selb st hemmende Getriebeeinrichtung 74 und ist drehfest mit einer Antriebswelle 105 der Kupplungseinrichtung 101 verbunden. Die steuerbare Kupplungseinrichtung 101 kuppelt bedarfsweise eine mit der zweiten Anschlusseinheit 152 gekoppelte Abtriebswelle 106 mit der Antriebswelle 105.
In allen Ausgestaltungen und Ausführungsbeispielen können die Brems- bzw. Kupplungsmomente durch den Einsatz von magnetorheologischem Pulver statt einem magnetorheologischen Fluid (MRF) und durch mehrere Spulen nochmals verbessert werden.
Ein weiterer (und wichtiger) Vorteil eines Systems mit zwei oder
mehr gleichen magnetorheologischen Bremseineinheiten 108 oder mit unterschiedlichen magnetorheologischen Bremseineinheiten 108 (Hybridsystem) ist die Redundanz, da zwei unabhängige Spulen und Einheiten vorhanden sind. Da Türen auch sicherheitsrelevant sein können, ist es vorteilhaft, wenn beim Ausfall von einem Bremssystem ein anderes bzw. das andere Bremssystem noch eine Bremswirkung hat und so die Türbewegbarkeit beeinflusst.
Solange der Antriebsmotor 75 nicht bestromt wird, können die MRF- Bremsen die Gewindespindel 4 trotzdem blockieren, da der Schneckentrieb selbsthemmend ist. Das heißt, die magnetorheologischen Bremseineinheiten 108 werden bestromt, so dass sie Drehmoment übertragen können, um in diesem Fall die Spindel bremsen bzw. festhalten. Die inneren Komponenten der Bremsen sind mit dem Schneckenrad drehfest verbunden. Da das Schneckenrad zwar von der Schneckenwelle angetrieben wird, dieses selbst jedoch nicht in Drehung versetzen kann, ist die Drehung dadurch gehemmt. Auch ohne den Elektromotor bestromen zu müssen, können die MRF-Bremsen die Drehung der Spindel dämpfen. Dadurch hat man den gesamten passiven Umfang einer MRF-Bremse, so als ob kein Motor vorhanden wäre.
Gleichzeitig ergibt sich daraus zusätzliche Ausfallsicherheit. Wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird, z.B. durch einen Unfall, kann die Tür einfach manuell geöffnet werden, da die MRF-Bremsen kein Drehmoment aufnehmen und so der Motor von der Spindel entkoppelt ist. Gleiches gilt auch, wenn sich der Antriebsmotor oder das Schneckengetriebe verkeilen sollte und sich nicht mehr bewegen lässt (z.B. bei einem Defekt) . Die Tür ist dann immer noch einfach zu öffnen und zu schließen.
Die passive Bewegung durch den Benutzer kann von der Bremseinrichtung beeinflusst werden, indem die elektrischen Spulen der Bremseinrichtung bestromt werden, ohne dass die Antriebseinrichtung aktiv ist. Öffnet der Benutzer die Türe manuell, kann die Steuereinrichtung die Bewegung stoppen, falls z.B. eine Kollision mit einem Gegenstand auf der anderen Seite
der Tür droht. Dazu können verschiedene Sensoren an der Tür, im (elektrisch ausfahrbaren) Türgriff oder an einem anderen Ort am Fahrzeug angebracht sein. Z.B. kann ein Radar-, Ultraschall-, optischer oder LIDAR-Sensor im (ausfahrbaren) Türgriff verbaut sein, der das Umfeld im Schwenkbereich der Tür überwacht. Türgriffe, welche vorzugsweise (aus einer versenkten Position automatisch) elektrisch ausfahren, sobald man sich diesem nähert oder ein- oder aussteigen will, werden z.B. im Tesla Baujahr 2020 und im Porsche 993 verbaut. Der Sensor ist hierbei vorzugsweise so verbaut bzw. integriert, dass dieser bei einem eingefahrenen (versenkten) Türgriff (staub- und wasser- ) geschützt ist. Fährt oder schwenkt der Türgriff beim Öffnungs- oder Schließvorgang der Tür aus, was bei modernen Fahrzeugen oft der Fall ist, kommt der Sensor aus dem geschützten Bereich heraus und kann das Umfeld erkennen und entsprechende Informationen an die Steuereinrichtung oder Fahrzeugelektronik senden. Beim Ausfahren kann der Sensor auch zusätzlich gereinigt werden (Abstreifer, Reinigungslippe etc. ) , damit z.B. ein optischer Sensor bzw. ein Bildsensor eine einwandfreie Sicht hat. Möglich ist auch, dass der Sensor oder die Optik des Sensors oder die Messeinheit nicht stationär verbaut ist, sondern (motorisch) beweglich ist (schwenkt, oszilliert...) . So kann der Abtastbereich merklich erweitert werden. Oder eine Kamera filmt das Umfeld, und die Steuerung erkennt mittels Bilderkennung mögliche Hindernisse und Situationen. Zusätzlich kann ein Licht oder eine Infrarotkamera kombiniert mit einem Inf rarotscheinwerf er das Umfeld im Dunkeln erkennen. Auch hier werden optische Sensoren vorteilhaft mit Reinigungssystemen kombiniert.
Gleichzeitig kann die Türe im unbestromten Zustand einfach und sehr leichtgängig von einer Person bewegt werden.
Intelligente Software (künstliche Intelligenz - KI; Maschinenlernen) lernt dabei während der Anwendung weiter, ob ein Gegenstand eine Bremsung notwendig macht. Z.B. kann die Software lernen, ob es sich bei einem Hindernis im Winter um weichen
Schnee ( der von der Tür touchiert und evtl , sogar zur Seite geschoben werden darf ) oder eine harte weiße Mauer handelt .
Um die Türe verfahren zu können, muss ein Strom an der magnetorheologi schen Bremseinrichtung 1 angelegt werden, der so gewählt i st , dass die Gewindespindel mit der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 und somit mit der Türe selbst über das durch den MR-Ef fekt resultierende Haltemoment der Kupplungseinrichtung 101 mechani sch gekoppelt i st .
Dadurch kann der Antriebsmotor über den Schneckentrieb durch die entstandene mechani sche Kopplung die Türe antreiben . Nach der mechani schen Kopplung durch die magnetorheologi sche Bremseinrichtung 1 wird der Motor im geregelten Betrieb die Türeinrichtung 154 auf eine gewünschte Sollposition verfahren können .
Das Verfahren der Türeinrichtung erfolgt vorzugswei se so , das s Sollwinkel , Drehzahl sowie der Strom des Motors ( und dem damit einhergehenden erzeugten Moment des Motors ) begrenzt werden können .
Das Anfahren des Sollwinkel s der Türeinrichtung i st insbesondere dadurch gekennzeichnet , das s das Anfahren möglichst gleichförmig und ruckfrei erfolgt .
Um dies zu erreichen, kann beim Verzögern der Türe die Gewindespindel unter Umständen auch zeitwei se durch die MR- Einheit entkoppelt werden, um einen schlagartigen Stopp der Türeinrichtung zu verhindern .
Ebenso kann durch Aus schalten des Antriebsmotors bei mechanischer Kopplung aufgrund des Schneckentriebs und der dadurch bestehenden Selbsthemmung des Systems ein abruptes Stehenbleiben der Türeinrichtung vor einem Hinderni s erzeugt werden .
Beim Verfahren der Türeinrichtung in Schräglage mus s der Antriebsmotor die Türeinrichtung beim Verfahren nicht einbremsen, da das Gewicht der Türeinrichtung durch die Selbsthemmung der
Schnecke von Ebendieser bei eingekoppelter Bremseinrichtung 1 gestützt wird . Dadurch wird die wechselnde Belastung am Antriebsmotor minimiert .
Bei zusätzlicher Messung von Motordrehwinkel kann bei fehlender Information einer möglichen Hinderniserkennung aus Kombination von gemes senem Türwinkel , Motorwinkel und aktuell eingestelltem Haltemoment der Gewindespindel bestimmt werden, ob die Positionsregelung abgebrochen werden soll .
Ein weiterer Vorteil i st die Modularität . So kann der Motor kann einfach weggelassen werden und ansonsten der gleiche Aufbau verwendet werden . So wird aus dem aktiven Türöf fner und Türschließer ein reiner pas siver Dämpfer, der trotzdem das volle Potential eines MRF-Türdämpfers besitzt . Der Antriebsmotor kann nachrüstbar sein .
Der Einklemmschutz ist vorteilhaft . Bei anderen aktiven Systemen wird z . B . der Strom des Motors geregelt beim Schließen der Türeinrichtung . Wenn der Strom einen Schwellwert übersteigt , wird sofort abgeregelt , da sich of fensichtlich ein Hinderni s in der Türe befindet . Wenn der Widerstand zu hoch wird, erhöht sich der Motorstrom .
Hier kann das maximal aufnehmbare Drehmoment durch die magnetorheologi sche Bremseinrichtung eingestellt werden . Wenn die Dämpfkraft auf einen vorgegebenen Wert eingestellt ist , kann der Motor folglich nicht mehr Drehmoment übertragen . Eine Verletzung durch Einklemmen in der Tür , wenn der Motor die Türeinrichtung aktiv schließt , kann dadurch vermieden werden, da das Drehmoment durchgehend auf einem Maximalwert gehalten werden kann, und nicht ständig der Motorstrom überwacht werden mus s .
Zur Vermeidung von Schäden kann das Haltemoment so gewählt werden, das s ein Verfahren der Türeinrichtung möglich i st , insofern kein Hinderni s die Türeinrichtung blockiert . Bei Blockierung durch ein Hinderni s stellt sich ein Lastmoment größer al s das gewählte Haltemoment der Kupplungseinrichtung 101 ein und
eine mechanische Entkopplung der Türeinrichtung vom Antrieb findet statt. Wenn die Türeinrichtung gegen ein Hindernis bewegt wird, können so Schäden an der Türeinrichtung vermieden werden. Das kann besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn keine Sensoren an der Türeinrichtung vorhanden sind, die das Umfeld auf Hindernisse absuchen.
Wird durch die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 ein genügend hohes Haltemoment erzeugt, kann die Türeinrichtung im Stillstand auch bei sehr hohen von außen eingebrachten Lasten in der (und insbesondere jeder) Position gehalten werden. Dadurch kann eine Ausstiegshilfe erzielt werden. Der kann sich der Nutzer an der Türe aus dem Fahrzeug ziehen.
Je nach Fahrzeugtür (Größe, Gewicht, Anlenk-/Scharnierkinematik...) werden 100 N bis 200 N Haltekraft im Bereich des Türgriffs oder am äußeren (Türrahmen) ende über der Seitenscheibe (dort hält man sich meistens beim Aussteigen) benötigt, was einem Drehmoment im Türscharnierbereich von ca. 100 bis 200 Nm und Koppelprofilkräfte an der Bremseinheit von 1000 N bis 2000 N (2kN) entspricht.
Die vom Elektromotor aufzubringenden aktiven Kräfte und Momente zum sicheren Öffnen und Schließen der Tür bei unterschiedlichsten Lastfällen (Ebene, Schräglage...) sind in etwa halb so groß wie die zuvor beschriebenen notwendigen Brems-/Haltekräfte (also ca.
800 N aktive Schubstangenkraft oder 80 N am Türgriff oder 80 Nm im Türscharnier, ja nach Fahrzeug) . Ein Elektromotor, welcher die die volle Haltekraft (z.B. Ausstiegshilfe) über längere Zeit liefern müsste, wird sehr groß, schwer und benötigt viel Energie/Leistung (und ist ineffizient) .
Eine hohe Haltekraft (Ausstiegshilfe) ist bei engen Ausstiegs- Platzverhältnissen sehr vorteilhaft und kann von großer Wichtigkeit sein, da die Tür möglichst nahe an das Hindernis verfahren werden muss, um so eine Ausstiegsöffnung frei zu geben, durch die man auch ohne große Probleme aussteigen kann. Hierbei muss aber sichergestellt werden, dass die Tür beim Aussteigen
nicht durch den Ausstiegsvorgang (sich durch die Türöffnung rausdrücken) in Richtung Hindernis gedrückt und damit beschädigt wird. Verschärfend kommt hierbei hinzu, dass die Tür, Türsäule (A/B Säule...) und die Scharniere relativ labil sind, also elastische Verformungen zulässt bzw. zulassen. Zusätzlich verschärfend sind eine schmutzige Fahrzeugaußenhaut (z.B. im Winter mit Salz...) , an welcher der Aussteiger (der oder die aus dem Fahrzeug aussteigende Person) mit seiner sauberen Kleidung nicht entlang streifen will.
Die Ausstiegshilfe kann intelligent von der Elektronik aufgrund der Datenlage aktiviert werden, durch einen Schalter (z.B. im Türbereich) , eine Geste oder ein Schallquelle (Sprachbefehl...) . Eine Geste kann sein: Die Tür wird bei einem bestimmten (gewünschten) Öf fnungswinkel kurz „auf - zu - auf" mit wenig Winkel bewegt, was bedeutet: Tür blockieren (Ausstiegshilfe) .
Im Speziellen führt das schnelle Abbremsen vor Hindernissen oder die Ausstiegshilfe zu hohen Bauteilbelastungen, besonders am Befestigungspunkt zum Fahrzeug (A/B Säule) . Damit diese Befestigungspunkt (Blechteile...) nicht wesentlich verstärkt werden müssen, was Zusatzgewicht und Kosten bedeutet, optimiert die Elektronik/ Steuerung bzw. die künstliche Intelligenz bzw. der spezielle Algorithmus die Türbewegung in diesen Lastfällen. D.h. es wird versucht die Tür möglichst harmonisch (ohne Beschleunigungs-/Verzögerungsspitzen) zu bewegen. Dies kann sein: Steht das Fahrzeug in einer Schräglage mit nach unten geöffneter Tür (Unterstützen der Tür im Schwenkvorgang zur Bergseite) , wird langsamer angefahren und angebremst. Bei Kindern wird die mögliche Verfahrgeschwindigkeit insbesondere reduziert, da diese dazu neigen, die Tür bis zum Endanschlag und weit aufzuschlagen, was hohe Lastspitzen verursacht.
In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass zumindest eine der mehreren magnetorheologischen Bremseinheiten 108 mit einem Permanentmagnet oder schaltbaren Permanentmagnet bzw. Remanenz ausgeführt werden kann, damit auch stromlos ein (gewisses)
Haltemoment bzw. Haltekraft an der Tür erzielt werden kann.
Die magnetorheologischen Bremseinheiten 108 können gemeinsam betrieben werden (in Reihe geschaltet, parallelgeschaltet) oder aber auch einzeln angesteuert sein. Jede Bremseinheit kann unterschiedlich aufgebaut sein (verschiedene Konturen, Spulenquerschnitte, Anzahl der Windungen, Material der Bauteile, Abmessungen, Wirkspalte, Wirkflächen...) und einzeln oder in einer beliebigen Kombination angesteuert werden. So kann bestimmten Lastfällen (wenigstens) eine magnetorheologische Bremseinheit 108 zugeordnet werden, welche den Last fall optimal bedient (z.B. gute Regelbarkeit bei niederen Momenten - Sternkontur plus größerer Wirkspalt) .
In allen Fällen ist der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI)- Maschinenlernen - und eine Anpassung über z. B. eine Umfelderkennung möglich.
Durch künstliche Intelligenz kann das Öf f nen/Schließen oder Bremsen verbessert werden. Dabei können nicht nur Sensorwerte entsprechend verarbeitet werden, sondern das intelligente Türsytem erkennt die Bedürfnisse des Fahrers und stellt sich entsprechend darauf ein. Ist der Nutzer eine zarte Person, so kann z. B. das aktive Moment (die Unterstützung) entsprechend erhöht werden. Dies kann auch abhängig von der Personengröße und Sitzposition erfolgen. Hier kann ein personalisierter Türschlüssel, das Smartphone, ein Smartdevice ( eine Smartwatch...) und/oder eine Innenraumkamera (Nahfelderkennung) Daten liefern. Die Türöffnungs- Kennlinien können auch angepasst werden, wenn der Nutzer sich im Sitz bewegt. Rutscht der Nutzer/Bediener auf eine Seite oder benutzt die linke Hand, hat hier also weniger Kraft. Entweder erkennt dies die KI oder die Innenraumkamera und passt sich dann entsprechend an. Dies gilt auch, wenn der Nutzer z.B. einen Mantel (dicke Kleidung) trägt. Dies schränkt die Beweglichkeit ein und das Öf fnungs-/Schließverhalten wird dadurch anders (und evtl, beeinträchtigt) . Mit einem eng sitzenden Anzug oder schweren Mantel z.B. kann man weniger schnell öffnen, die KI
passt sich hier an und verändert die Bedienkräfte.
Dies gilt auch, wenn der Nutzer ein Kind ist. Hier kann eine selbstlernende Tür gegensteuern und den Nutzer entlasten bzw. besser unterstützen (= geringe Kräfte) . Merkt die Nahfelderkennung bzw. das Maschinenlernen (KI) , dass der Nutzer ein Kind ist oder die Türbewegung einem dementsprechenden nicht sinnvollen Muster folgt, kann die Öf fnungs-/Schließkraft bzw. das Moment erhöht werden oder ein Rippel (Aufwachfunktion) erzeugt werden.
Die Nahfelderkennung in Form einer Bilderkennung (Kamera) ordnet anhand vom Gesicht des Nutzers Kennlinien zu. Ein verzerrtes Gesicht kann darauf hindeuten, dass die Betätigungskräfte zu hoch sind. Das aktive Unterstützung sollte dann erhöht werden. Ein erschrockenes Gesicht kann darauf hindeuten, dass gleich was passiert und die Tür z.B. mehr langsamer geöffnet oder zurückgezogen werden soll, oder schneller anspricht (höhere Unterstützung, damit die Tür geschlossen werden kann - Fahrrad beim Öffnen übersehen) . Ein Aufschrei, Befehl (Stop) oder plötzlich laute Geräusche der Insassen oder von Außenstehenden oder von Dritten (z.B. das Abbremsen (z.B. Quietschen der Reifen/Bremsscheiben) eines Fahrzeuges oder/und das Schreien eines Fahrradfahrers, welcher Angst hat, mit der gerade in Öffnung befindlichen Tür zu kollidieren (oder wenn eine Hand/ein Gegenstand in die schließende Tür gerät) kann in das (intelligente) Öffnungs- und Schließverhalten mit einbezogen werden.
Das Bilderkennungssystem zur Nahfelderkennung der Umgebung (Gegenstände, Abstand zum Gegenstand, dynamische Hindernisse...) erkennt zum Zwecke des intelligenten Öffnens und Schließen der passiven/aktiven Tür auch die berechtigten Fahrzeugbenutzer (samt deren Aussehen) und deren Familie/Freunde/Fahrgäste und öffnet diesen entsprechend die Tür. Dabei wird die Tür in kritischen Situationen so weit geöffnet, wie notwendig. Aufgrund von KI und der Auswertung bisheriger Daten und vom Maschinenlernen kann der für die entsprechende Person notwendige Öf fnungswinkel analysiert werden und eine Öffnung entsprechend ausgeführt werden. Schlanke
Personen und evtl. Kinder benötigen geringe Öf fnungswinkel als korpulente Personen oder Personen mit Gepäck oder Taschen (Einkaufstasche, Handtasche, Schultasche...) . Ist das Fahrzeug stark verschmutzt (Regen bzw. längere Fahrt im Regen - erkannt durch Scheibenwischer und Daten; Jahreszeit (Winter - Schnee, Eis, Salz; lange nicht in der Waschanlage...) und der Nutzer hochwertig gekleidet, sollte der Öf fnungswinkel größer gewählt sein, damit ein Streifen und Verschmutzen der Bekleidung an der Außenhaut vermieden wird. In der Nacht kann mitunter weiter geöffnet werden, da weniger Radfahrer und Fußgänger unterwegs sind. Die Künstliche Intelligenz (KI) erkennt entweder diese Parameter oder analysiert aus einem Teil dieser Parameter den Zustand und schlägt einen idealen Öf fnungswinkel vor.
Befindet sich das Fahrzeug in der eigenen Garage und wird an einem schönen Sommermorgen (Daten aus der Wetterapp und dem GPS) in Betrieb genommen, so kann man davon ausgehen, dass es trocken und der Nutzer frisch und leichter gekleidet einsteigt und danach wieder aussteigt, ein kleinerer Öf fnungswinkel sollte hier genügen. Nach einer längeren Fahrt im tiefen Winter und bei niederen Temperaturen wird das Fahrzeug verschmutzt und der Nutzer dicker/ fester gekleidet sein, ein etwas größerer Öf fnungswinkel ist also vorteilhaft.
Je geringer der Öf fnungswinkel ist, desto geringer ist die Gefahr von Kollision oder anderen nachteiligen Ereignissen. Dabei werden auch GPS Daten, Wetterdaten, Daten der Bilderkennung und andere Daten usw. berücksichtigt (z.B. Fahrzeug parkt vor Einkaufszentrum und es regnet: Tür schneller und weiter öffnen. Ausschütteln des Regenschirms zulassen, wenn der Regenschirm z.B. vom Bilderkennungssystem erkannt wird...) . In Bereichen von Radwegen (GPS Daten, Google Lense, Nahfelderkennung) wird die Tür anders geöffnet (langsam, schrittweise, Intervall...) als auf einer freien Wiese.
Das Verhalten der Tür kann auf gezeichnet und mit
KI /Maschinenlernen optimiert werden. Dabei kann die Türelektronik
auch mit dem GPS und anderen Datenquellen verbunden sein. So kann das Öffnen und Schließen entsprechend optimiert werden, d.h. wenn Reibungen im Türmechanismus über die Lebensdauer zunehmen, wird gegengewirkt (z.B. auch im Winter bei tiefen Temperaturen erhöht sich die Grundreibung, d.h. der aktive Teil (Moment) muss zunehmen, der passive Teil (Bremsmoment abnehmen) .
Künstliche Intelligenz kann den Einsatz der vorgestellten Türkomponente auch verbessern, wenn wenig Sensorik in der Türeinrichtung bzw. Tür und dem Fahrzeug verbaut sind. Abhängig von der Kraft bzw. Geschwindigkeit, mit der die Türe bewegt wird, kann die KI lernen, ob es sich um ein Kind, eine Frau oder ein Mann, oder eine ältere Person handelt. Dementsprechend gibt die KI Steuersignale aus. Wenn z.B. das Fahrzeug am Straßenrand steht und die KI erkennt, dass ein Kind die Türe bewegt, kann die Bewegung erschwert werden, damit das Kind nicht die Türe einfach aufmacht, ohne auf den von hinten kommenden Verkehr zu achten. Sollte z.B. ein Kind nicht durch spezielle Sensoren erkannt werden (Innenraumsensor, Sitzerkennung...) , weil diese (z. B. aus Kostengründen) nicht vorhanden sind, so kann aus dem Bewegungsmuster auf bestimmte Personen zurückgeschlossen werden. Ein Kind hat aufgrund der kürzeren Gliedmaßen und andere Kraftwinkel ein anderes Betätigungsverhalten (Winkel über Zeit...) als eine z.B. große und sehr starke Person. Aufgrund der Analyse dieser Messdaten kann ein Rückschluss auf die Personengruppe erfolgen und die aktive und passive Türunterstützung entsprechend intelligent gesteuert werden. Beispielhaft analysiert der Türsensor (mit Hilfe der Elektronik und der künstlichen Intelligenz) ein Bewegungsmuster, welches einem Kind zuordenbar ist. So kann das (geführte) Öffnen der Tür mit höherer Unterstützung erfolgen, dafür aber mit weniger Öf fnungsgeschwindigkeit , da Kinder mitunter dazu neigen die Tür zu schnell und ohne Rücksicht auf Außenstehende (z.B. Fahrradfahrer von hinten) zu öffnen.
Die KI erkennt auch Abnutzungserscheinungen in der Konstruktion so können gewisse Teile mit der Zeit schwergängiger werden, das
Spiel zwischen den Teilen vergrößert werden usw. Dementsprechend kann die KI die Funktion der Bremseinrichtung und des Antriebsmotors anpassen. So kann wieder eine harmonische Bewegung erzielt werden. Z.B. muss das Bremsmoment der (magnetorheologischen) Bremseinrichtung auf den Antriebsmotor beim Anfahren des Antriebsmotor beim Öffnungs- oder Schließvorgang der Türe in Schräglage des Fahrzeugs angepasst sein. Wenn die Türe in Schräglage in einer Position fixiert ist, muss die Bremseinrichtung blockieren und der Antriebsmotor ist nicht bestromt. Wenn die Türe nun aktiv bewegt werden soll, muss der Antriebsmotor bestromt werden. Dies kann zu Schwingungsbewegungen der Tür führen, wenn der Antriebsmotor ruckartig anfährt. Dies kann verstärkt werden, wenn die Komponenten der Türe und des Türöffners verschleißen und/oder Spiel vorhanden ist. Die Bremsen werden deshalb von der KI so gesteuert, dass die Kupplung zwischen Antriebsmotor und Spindeleinheit langsam erhöht wird (vgl. Kupplung schleifen lassen) , damit die Türbewegung ruckelfrei beschleunigt wird.
Die erfassten Daten können auch zu einem Zentralrechner außerhalb von dem Fahrzeug oder dem Gebäude gesandt (WLAN, 5G, Bluetooth, .... ) und dort zusammen mit Daten von anderen Nutzern analysiert, ausgewertet und rückgespielt werden. So kann das Öffnen und Schließen fortlaufend optimiert werden.
In einem Prototypen benötigen die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 bzw. es benötigen alle magnetorheologischen Bremseinheiten 108 zusammen eine Stromstärke von 4,3 Ampere (A) bei einer Spannung von 9,5 V (Volt) und somit ca. 41 Watt (Ausstiegshilfe in der Schräge) . In dem am häufigsten benötigten Teillastbereich sind die Werte viel niedriger (< 10 Watt) . Der Elektromotor benötigt für das halbe Drehmoment ca . 6 A bei 12 V (ca. 72 Watt) , wobei dieser einen Anlaufstrom von 111 A ziehen kann (ca. 1.332 Watt) . Das aktive Türöffnen des Motors vom geschlossenen in den komplett geöffneten Zustand braucht derzeit etwa 3s.
Das System benötigt viel weniger Strom als eine Ansteuerung allein über einen Elektromotor. Generell gilt für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge derzeit, dass man etwa 6 km weit mit einer 1kWh kommt, während eine kWh Batteriekapazität ca. 230 Euro kostet, wobei eine kWh Batteriekapazität ca. 6 kg Mehrgewicht verursacht. Auch wenn sich diese Daten in Zukunft ändern werden, wird der Energiebedarf weiterhin eine wichtige Rolle spielen.
Der Gesamtenergieverbrauch kann dahingehend noch intelligent reduziert werden, indem die nach längerer Stillstandszeit geschlossenen Türen des geparkten Fahrzeuges z.B. im Hochsommer kurz vor dem Einsteigen oder intelligent (das Fahrzeug weiß aufgrund der „Daten", dass der Fahrer bald einsteigen wird) die Türen einen gewissen Spalt (vor-) öffnet, sodass die Luft aus dem durch die Sonne aufgeheizten Innenraum ausströmen kann (umweltschonendes Lüften) . Das Öffnen der Tür (en) gibt mit weniger Energieaufwand mehr Lüftungsfläche frei als das Öffnen der Fenster (Seitenscheiben) . Die Türen werden hier je nach Umgebung (Daten) soweit geöffnet und intelligent blockiert, wie es vorteilhaft ist. D.h. in einer sicheren Umgebung weiter, in einer unsicheren Umgebung weniger weit (so weit, dass keine Personen oder Tiere durch den Spalt einsteigen oder reingreifen können) . Wenn es regnet, dann werden die Türen nicht geöffnet, wenn die Sonne vor dem Privathaus das Fahrzeug aufheizt, wird weiter geöffnet. Intelligent „blockiert" bedeutet, die energieintensivere Blockierung der Tür ist dynamisch. Nur wenn versucht wird, die Tür zu bewegen wird der Strom (in wenigen Millisekunden, was mit dieser Erfindung möglich ist) erhöht, sonst wird die MRF Bremse minimal bestromt, damit der Gesamtenergieverbrauch gering ist. Die Umfeldsensorik kann diesen Vorgang zusätzlich optimieren (wenn niemand in der Nähe ist: weiter öffnen) . Durch das intelligente Öffnen kann die Temperatur im Innenraum ohne die Klimaanlage schon merklich reduziert werden, was Energie spart und die C02 Bilanz verbessert.
Warten Personen im stillstehenden Fahrzeug oder sind Tiere im
Fahrzeug, kann auch für diese - wie zuvor beschrieben - intelligent gelüftet werden. Die hohe Haltekraft der schnell schaltenden Ausstiegshilfe verhindert hier ein ungewolltes Öffnen der Tür z.B. durch Passanten.
Bei Taxis kann die Tür meist mit größeren Öf f nungswinkel automatisiert geöffnet werden, da der Taxifahrer darauf schaut, dass der Fahrgast gut und sicher aussteigen kann (Aussteigen an einem freien Platz) .
Die beschriebene Türkomponente kann prinzipiell jegliche Art von Schwenkbewegung beeinflussen. Z.B. kann damit auch eine Heckklappe, Schiebetür von Fahrzeugen (PKW, LKW, On-Highway, OFF Highway...) , Türen von Küchengeräten, Möbeln, Bettverstellung, Dachfensterverstellung, Sitzen, ( selbst fahrende ) autonome oder teilautonome Fahrzeuge, (Robotor) taxis , Tür oder ein Fenster eines Gebäudes geöffnet und geschlossen werden. Bei Gebäuden ist die Geräuschentwicklung auch ein wichtiges Merkmal (z.B. intelligentes Bewegen (CO2; Temperatur...) eines Fensters im Kinderzimmer , wenn das Kind schläft) . Im Innenraum möchte man möglichst wenig Geräusche erzeugen. Die beschriebenen Merkmale sind auch hier von Vorteil. Die Antriebseinrichtung kann ein Fenster oder eine Tür bis zu einem gewünschten Winkel öffnen bzw. kippen. Die Bremseinrichtung kann die Tür/das Fenster dann dort fixieren, so dass sie/es nicht durch z.B. einen Windstoß geschlossen werden kann oder unzulässig geöffnet wird (z.B. von Kleinkindern) . Bei einem Stromausfall lässt sich die Tür/das Fenster dann trotzdem noch manuell öffnen bzw. schließen.
Fenster und Türen in Gebäuden können hierbei auch intelligent und umweltschonend (CO2 Reduktion) bewegt werden. Wird ein Raum zum Zwecke der besseren Luftqualität gelüftet, so schließt das Fenster oder die Tür in Abhängigkeit von „Daten" (z.B.
Luftqualität, gemessen von einem Luftgütegerät und z.B. drahtlos ( wireless) übertragen...) .
Im Sommer wiederum öffnet und schließt das Fenster intelligent
zum Zwecke der Reduktion der Innenraumtemperatur. Hier wiederum abhängig von den Wetterdaten (auch z.B. der Luftgeschwindigkeit) . Z.B. wird zur Mittagszeit bei wolkenlosem Himmel das Fenster/die Tür insbesondere geschlossen, bei einem kalten Wind und (kurzzeitiger) Bewölkung vorzugsweise wieder geöffnet. Wenn Bewohner im Haus sind, soll regelmäßig kein Durchzug sein, aber kurz vor deren Eintreffen kann gelüftet werden. Kleinkinder in Kinderzimmern benötigen andere Lüftungsvorgänge (Schlaf zeit beachten, kein Durchzug...) . Wird das Licht z.B. im Sommer am Abend eingeschaltet, schließt das Fenster, damit keine Insekten wie z.B. Mücken oder ungewünschtes Ungeziefer reinkommt. Nach dem Schlafengehen kann es wieder öffnen. Die Künstliche Intelligenz bzw. das Maschinenlernen in Kombination mit den „Daten" optimiert vorzugsweise diese Vorgänge. Die Optimierung dient einerseits dem Kundennutzen, andererseits kann so Heiz-/Kühlenergie gespart werden. Der Kunde kann hier auch wählen (Display; Einstellungen) , wie die Gewichtung sein soll.
Eine Schranktüre, z.B. bei Küchenschränken können mit der Antriebseinrichtung ausgestattet werden. Gerade bei Schränken, die hoch montiert sind (über der Koch- und Arbeitsfläche) , kann das Öffnen und Schließen schwierig sein, besonders für Personen mit geringer Körpergröße. Ein aktiver Türöf fner/-schließer stellt eine große Hilfe dar.
Auch hierbei kann das Öffnen und Schließen intelligent erfolgen. Ist eine Schranktür in der Nähe der Kochplatte geöffnet und der Kochvorgang beginnt, wird diese insbesondere geschlossen, sodass z.B. fettige Abluft nicht in das Schrankinnere gelangen kann. Auch hierfür können unterschiedlichste „Daten" genutzt werden. Schubladen mit z.B. Messern oder anderen gefährlichen Gegenständen lassen sich nur mit erhöhter Kraft öffnen, damit (Klein) kinder dies aufgrund der geringen körperlichen Kraft nicht können. Oder sie lassen sich gar nicht öffnen (blockieren) , wenn die Nah-/Umf elderkennung, der Kundenwunsch oder „Daten" dies analysieren und ausgeben.
Schubladen mit entsprechendem Inhalt können auch automatisch öffnen (und wieder schließen) , wenn die „Daten" und/oder künstliche Intelligenz den Bedarf ermittelt. Wird die Herdplatte eingeschaltet, öffnet die Tür zu den Kochtöpfen. Wird das Rezept in das Küchengerät oder eine App eingegeben, so öffnen die Türen und Schränke entsprechend der Kochabfolge.
Eine Schwenkbewegung kann auch von einer Prothese ausgeführt werden, z.B. einem künstlichen Kniegelenk. Auch in diesem Fall möchte der Benutzer keine große Geräuschentwicklung. Durch die hohe Übersetzung des Schneckengetriebes und/oder eines vergleichbaren (selbsthemmenden) Getriebes kann auch ein relativ kleiner Antriebsmotor dann große Kräfte übertragen.
In allen Ausgestaltungen können die Kräfte, Wege, Verfahrgeschwindigkeiten (Daten) auch an eine Rechenstelle, einen Zentralserver oder/und den Kunden gesandt werden, analysiert und Vorschläge oder Meldungen/Warnungen ausgegeben werden.
Bezugszeichenliste :
1 Magnetorheologi sche 70 Antriebseinrichtung Bremseinrichtung 71 Getriebegehäuse
2 Magnetfeldkonzentrator 72 Motorwelle
2a Sternkontur 73 Antriebsaufnahme
2b Drehkörper 74 Getriebeeinrichtung
3 Spindelachse 75 Antriebsmotor
4 Spindeleinheit , 76 Schneckengetriebe Gewinde spindel 76a Antriebsschnecke
4a Gewindegang 77 Zahnrad
4b Leergang 80- 99 Schritte
5 Spindeleinheit , 100 Türkomponente Spindelmutter 101 Kupplungseinrichtung
5a , 5bMitnehmer 101a Scheibe
5c Krafteinleitung 101b Scheibe
6 magnetorheologi sches 102 Schließ stellung Medium 103 Öf fnungsstellung
7 Lager 104 Sensoreinrichtung
7a Gleitlager 105 Antriebswelle
8 Kern 106 Abtriebswelle
9 elektri sche Spule 107 Kupplungsgehäuse
10 Magnetfeld 107a Führungsfläche
11 Spulenhalter 108 magnetorheologi sche
12 Bremsspalt Bremseinheit
13 Dichtung 151 Anschlusseinheit
14 Außengewinde 152 Anschlusseinheit
15 Innengewinde 153 Koppelprofil
16 Hohl raum 154 Türeinrichtung
17 Hül se 155 Rahmenkomponente
18 Stapelpaket 156 Anlenkpunkt
19 Blechscheibe 157 Türgri f f
21 Wegsensor 160 Sensor
22 Winkel sensor 161 Winkel sensor
23 Winkel sensor 162 Drehachse
29 Kabel 163 Drehscharnier
29a Wickel feder 200 Kraftfahrzeug
32 Komponente 300 Gebäude
32a Spannmutter 301 Gebäudewand, Wand
33 Komponente 302 Mauer
34 Komponente 303 Boden
34 a Führungs stück
Claims
63
Ansprüche :
1. Türkomponente (100) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (151, 152) und einer Antriebseinrichtung
(70) und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung (101) und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (104) , um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten (151, 152) relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung (154) zu beeinflussen, wobei die Antriebseinrichtung (70) an einer ersten Anschlusseinheit
(151) der beiden Anschlusseinheiten (151, 152) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (70) eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung (74) umfasst und drehfest mit einer Antriebswelle (105) der Kupplungseinrichtung (101) verbunden ist, und dass die steuerbare Kupplungseinrichtung (101) eine mit der zweiten Anschlusseinheit (152) gekoppelte Abtriebswelle (106) mit der Antriebswelle (105) bedarfsweise kuppelt.
2. Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Abtriebswelle (106) mit der zweiten Anschlusseinheit
(152) umkehrbar eindeutig gekoppelt ist, sodass eine Bewegung in beiden Richtungen jeweils eindeutig übertragen wird.
3. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungseinrichtung (101) elektrisch steuerbar ist .
4. Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kupplungseinrichtung (101) stufenlos steuerbar ist.
5. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungseinrichtung (101) die Abtriebswelle (106) mit der Antriebswelle (105) radial und/oder axial kuppelt.
6. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
64 wobei die Abtriebswelle (106) die Antriebswelle (105) radial umgibt . Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebswelle (105) Teil einer ersten Komponente (32) ist, die drehbar an der ersten Anschlusseinheit (151) aufgenommen ist und wobei die Abtriebswelle (106) Teil einer zweiten Komponente (33) ist, die drehbar an der ersten Komponente (32) auf genommen ist und wobei eine dritte Komponente (34) mit der zweiten Komponente (33) gekoppelt ist . Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen beiden Anschlusseinheiten (151, 152) zwei miteinander im Eingriff stehende Spindeleinheiten (4, 5) angeordnet sind, wobei eine Spindeleinheit als Gewindespindel (4) und die andere Spindeleinheit als Spindelmutter (5) ausgebildet ist. Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Gewindespindel (4) an der Abtriebswelle (106) ausgebildet und drehbar auf der Antriebswelle (105) abgestützt ist und wobei die zweite Komponente (33) die Gewindespindel (4) umfasst, welche an der Abtriebswelle (106) ausgebildet ist und drehbar auf der Antriebswelle (105) abgestützt ist und wobei die dritte Komponente (34) die Spindelmutter (5) umfasst und wobei sich bei einer Relativbewegung der Anschlusseinheiten (151, 152) zueinander eine relative Axialposition der Spindeleinheiten (4, 5) zueinander ändert und wobei die Spindelmutter (5) die Gewindespindel (4) radial umgibt . Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Bewegung der Türeinrichtung (154) wenigstens teilweise zwischen einer Schließstellung (102) und einer
Öf fnungsstellung (103) steuerbar ist. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
65 wobei die Kupplungseinrichtung (101) wenigstens eine
Bremseinrichtung (1) umfasst, mit welcher wenigstens eine mehrstufige Kupplungsintensität möglich ist. Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bremseinrichtung (1) zwischen der Antriebswelle (105) und der Abtriebswelle (106) ausgebildet ist. Türkomponente (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremseinrichtung (1) einen Hohlraum (16) zwischen der Antriebswelle (105) und der Abtriebswelle (106) umf asst. Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Hohlraum (16) wenigstens teilweise mit einem magnetorheologischen Medium (6) gefüllt ist und die Bremseinrichtung (1) als magnetorheologische Bremseinrichtung ausgebildet ist. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle (106) eine zylindrische Hülse (17) aus einem magnetisch leitenden Material umfasst. Türkomponente (100) nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremseinrichtung (1) zwischen der Antriebswelle (105) und der Abtriebswelle (106) wirksam ist. Türkomponente (100) nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremseinrichtung (1) wenigstens eine elektrische Spule (9) umfasst. Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die elektrische Spule (9) um die Antriebswelle (105) herum gewickelte Windungen aufweist und wobei die elektrische Spule (9) radial innen an der Abtriebswelle (106) aufgenommen ist. Türkomponente (100) nach einem der sieben vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremseinrichtung (1) wenigstens einen Magnetkreis umfasst, welcher einen Axialabschnitt in der
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Antriebswelle (105) und einen Axialabschnitt in der
Abtriebswelle (106) , die elektrische Spule (9) und auf wenigstens einer axialen Seite der elektrischen Spule (9) wenigstens einen Bremsspalt (12) zwischen der Antriebswelle (105) und der Abtriebswelle (106) umfasst. Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei auf beiden axialen Seiten der elektrischen Spule (9) jeweils wenigstens ein Bremsspalt (12) angeordnet ist. Türkomponente (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei in wenigstens einem Bremsspalt (12) wenigstens ein Magnetfeldkonzentrator (2) angeordnet ist. Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens ein Magnetfeldkonzentrator (2) als Querschnittsverengung und/oder als Drehkörper (2b) in dem Bremsspalt (12) ausgebildet ist. Türkomponente (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Bremsspalt (12) eine Sternkontur (2a) ausgebildet oder aufgenommen ist. Türkomponente (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Sternkontur (2a) als separate Ringeinheit ausgebildet ist und ein Stapelpaket (18) von Blechscheiben (19) umfasst oder wobei die Antriebswelle (105) eine daran einstückig ausgebildete Sternkontur (2a) umfasst. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die magnetische Feldstärke zwischen den einzelnen magnetisch polarisierbaren Partikeln größer als 300 kA/m ist und/oder wobei die magnetische Feldstärke im Bremsspalt größer als 500 kA/m ist. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spindeleinheit (4) mehrere Gewindegänge (4a) umfasst, wobei zwischen zwei Gewindegängen (4a) ein Leergang
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(4b) mit einem darin geführten elektrischen Anschlusskabel (29) für die elektrische Spule (9) ausgebildet ist. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Getriebeeinrichtung (74) ein Schneckengetriebe (76) umfasst und wobei das Schneckengetriebe (76) eine mit einer Motorwelle (72) verbundene Antriebsschnecke (76a) und ein mit der Antriebswelle (105) gekoppeltes Zahnrad (77) umfasst. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Winkelsensor (23) eine Winkelposition der Antriebswelle (105) erfasst und wobei ein Wegsensor (21) eine Axialposition der Spindelmutter (5) erfasst. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anschlusseinheit (151) mit der Türeinrichtung und wobei die andere Anschlusseinheit (152) mit einer Rahmenkomponente verbunden ist. Türkomponente (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erzeugte Bremskraft im Außentürgriffbereich größer 100 N ist und wobei das erzeugte Bremsmoment der Tür größer 100 Nm ist. Verfahren zum Betreiben einer Türkomponente (100) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (151, 152) und einer Antriebseinrichtung und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung (1) , um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten (151, 152) relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung (154) zu beeinflussen, wobei die Antriebseinrichtung an einer ersten Anschlusseinheit (151) der beiden Anschlusseinheiten (151, 152) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung über eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung gebremst wird und drehfest mit einer Antriebswelle der Kupplungseinrichtung verbunden ist, und dass die steuerbare Kupplungseinrichtung bedarfsweise
eine mit der zweiten Anschlusseinheit (152) gekoppelte Abtriebswelle mit der Antriebswelle kuppelt. Verfahren zum Betreiben einer Türkomponente (100) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (151, 152) und einer Antriebseinrichtung und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung (1) , um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten (151, 152) relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Türeinrichtung (154) zu beeinflussen, wobei die Antriebseinrichtung an einer ersten Anschlusseinheit (151) der beiden Anschlusseinheiten (151, 152) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung in nicht einwandfrei analysierbaren Situationen oder ohne Daten und Umfeldsensorik den Öffnungs- oder Schließvorgang nur unterstützt und die Tür hierbei vom Benutzer geführt werden muss. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Antriebseinrichtung die Türeinrichtung nur soweit bewegt, dass die Funktion wie z.B. ein Einsteigen oder Aussteigen zur Verfügung gestellt wird, wenn nur ungenügende Daten vorhanden sind . Rahmenkomponente (100) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Anschlusseinheiten (151, 152) und einer Antriebseinrichtung
(70) und mit einer steuerbaren Kupplungseinrichtung (101) und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (104) , um eine Relativbewegung der ersten und zweiten Anschlusseinheiten (151, 152) relativ zueinander zu steuern und eine Bewegung einer Flügeleinrichtung (154) zu beeinflussen, wobei die Antriebseinrichtung (70) an einer ersten Anschlusseinheit (151) der beiden Anschlusseinheiten (151, 152) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (70) eine selbsthemmende Getriebeeinrichtung (74) umfasst und drehfest mit einer
Antriebswelle (105) der Kupplungseinrichtung (101) verbunden ist, und dass die steuerbare Kupplungseinrichtung (101) eine mit der zweiten Anschlusseinheit (152) gekoppelte Abtriebswelle (106) mit der Antriebswelle (105) bedarfsweise kuppelt.
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