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WO2005111354A1 - Verfahren zum automatischen betätigen einer kraftfahrzeugtür - Google Patents

Verfahren zum automatischen betätigen einer kraftfahrzeugtür Download PDF

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WO2005111354A1
WO2005111354A1 PCT/EP2005/052083 EP2005052083W WO2005111354A1 WO 2005111354 A1 WO2005111354 A1 WO 2005111354A1 EP 2005052083 W EP2005052083 W EP 2005052083W WO 2005111354 A1 WO2005111354 A1 WO 2005111354A1
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vehicle door
drive
coil
end position
friction clutch
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French (fr)
Inventor
Stephan Schachtl
Holger Zang
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Valeo Sicherheitssysteme Gmbh
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    • E05Y2900/546—Tailboards, tailgates or sideboards opening upwards

Definitions

  • the invention relates to a method for automatically actuating a motor vehicle door, in particular the tailgate of a motor vehicle, from a first to a second end position by means of a drive which comprises an electromagnetic friction clutch which can be actuated by a control device and has an energizable coil.
  • each pivotable part of a vehicle is summarized for closing an opening.
  • the vehicle door can therefore be a side or rear door as well as a tailgate (trunk lid), a bonnet, a roof flap or the like.
  • the tailgate for opening and closing is partially pivoted with full power of the drive into its end positions defined by end stops and the drive is then switched off.
  • the invention has for its object to provide a method by means of which the automatically actuable vehicle door of a motor vehicle is safely pivoted into the desired end position even at extreme temperatures below 0 ° C without excessive stress on the drive units and door hinges.
  • the invention is essentially based on the idea of reducing the excitation current flowing through the coil for actuating the friction clutch as soon as the vehicle door reaches a predetermined switch position lying in front of the respective end position of the vehicle door, so that the vehicle door subsequently moves from it Drive is moved into its end position with a reduced torque transmitted by the friction clutch.
  • the time course of the excitation current through the coil is chosen such that the torque transmitted by the friction clutch is gradually reduced from a maximum value to a predetermined final value. This can take place, for example, through a defined, predetermined ramp-shaped course of the excitation current.
  • a clutch is used as a controllable electromagnetic friction clutch, which comprises an additional elastic element or a permanent magnet, which (r) causes the friction clutch even when the coil is not energized transmits reduced torque, which is selected such that the vehicle door stops in the respective position after the drive is switched off, but manual actuation of the vehicle door is possible.
  • the control device can completely switch off the excitation current flowing through the coil of the friction clutch as soon as the vehicle door reaches the switch position lying in front of the corresponding end position , The vehicle door is then automatically pivoted into its end position by the drive with a reduced torque transmitted by the friction clutch.
  • Fig.l is a schematic view of the rear area of a motor vehicle with opening tailgate and
  • FIG. 2 shows the block diagram of a device for carrying out the method according to the invention.
  • Fig.l 1 denotes a motor vehicle which comprises a tailgate 2.
  • the tailgate 2 can be pivoted from a closed position I into an open end position III (and vice versa) by means of an electromechanical drive 4 acting on the hinge axis 3 of the tailgate 2.
  • the opening process of the tailgate 2 is also supported in a manner known per se by two gas springs 5 arranged laterally on the tailgate 2.
  • the drive 4 comprises an electric motor 6 (optionally with an integrated gear arranged on the output side), which acts on the hinge axis 3 via an electromagnetically actuated friction clutch 7 and a downstream transmission gear 8.
  • Electric motor 6 and friction clutch 7 can be actuated by means of an electronic control device 9, which is also connected to a position sensor 10 which detects the position of the tailgate 2.
  • the friction clutch 7 advantageously has the structure known from DE 102 25 580 AI. It comprises a provided with a friction lining 11 and rotatably connected to a drive shaft 12 rotor part 13 on which on its side facing away from the friction lining 11 an electric coil 14 is arranged, and a rotatably but axially displaceably connected to an output shaft 15 armature disk 16.
  • a permanent magnet 17 is also arranged on the rotor part 13, so that when the coil 14 is not energized, the armature disk 16 is pressed against the friction lining 11 of the rotor part 13 with a force which is large enough for the tailgate 2 in the respective when the friction is switched off -Coupling 7 assumes the position it occupies and the frictional engagement between the armature disk 16 and the friction lining 11 can be overcome with a subsequent manual actuation of the tailgate 2.
  • the tailgate 2 may initially be in its closed position I.
  • the vehicle owner actuates e.g. an appropriate remote control. This acts on the control device 9 via a receiving device (not shown), which then both activates the electric motor 6 and, by energizing the coil 14, causes a maximum transmission of the torque from the drive shaft 12 to the output shaft 15. The tailgate 2 is then opened automatically.
  • the electronic control device 9 detects with the help of the position sensor 10, that the tailgate 2 reaches a predefined position (switch position) which is immediately before the open end position of the tailgate 2, it switches off the excitation current of the coil 14.
  • the friction clutch 7 only transmits a reduced torque caused by the permanent magnet 17 from the drive shaft 12 to the output shaft 15, so that the tailgate 2 is pivoted relatively slowly into the open end position by the continuing electric motor 6 and the gas springs 5. After reaching this position, the electric motor 6 is then switched off by the control device 9.
  • tailgate 2 is to be closed again, the tailgate 2 is closed in a manner corresponding to the opening procedure.
  • the invention is in no way limited to the exemplary embodiment described above. So it can be advantageous not to completely switch off the excitation current of the coil of the friction clutch when the switching position is reached, but to reduce it only gradually, in order to avoid jerky movements of the drive parts or the tailgate caused by a sudden reduction in the torque to be transmitted become.
  • the position sensor need not necessarily be a sensor separate from the drive. Rather, the position sensor can also be integrated in the drive and e.g. To determine the position of the tailgate, evaluate the rotation of the output shaft instead of its swivel angle.
  • the drive does not necessarily have to be connected to the hinge axis of the tailgate, but it can also act, for example, on a hinge bracket connected to the tailgate.

Landscapes

  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Betätigen einer Fahrzeugtür (2), ins­besondere der Heckklappe eines Kraftfahrzeuges (1), von einer ersten in eine zweite Endstellung (I, III) mittels eines Antriebes (4), der eine durch eine Steuereinrichtung (9) betätigbare elektro­magnetische Reib-Kupplung (7) mit einer bestrombaren Spule (14) umfaßt. Um zu erreichen, daß die Fahrzeugtür auch bei extremen Temperaturen unterhalb 0°C sicher in die jeweils gewünschte Endstellung verschwenkt wird, ohne daß es zu einer übermäßigen Belastung der Antriebseinheiten und der Türscharniere kommt, schlägt die Erfindung vor, den zur Betätigung der Reib-Kupplung (7) durch die Spule (14) fließenden Erregerstrom zu reduzieren, sobald die Fahrzeugtür (2) eine vorgegebene, vor der jeweiligen Endstellung (I, III) der Fahrzeugtür (2) liegende Schaltstellung (II) erreicht, so daß die Fahrzeugtür (2) anschließend von dem Antrieb (4) mit einem von der Reib-Kupplung (7) übertragenen verminderten Drehmoment in ihre jeweilige Endstellung (I, III) bewegt wird.

Description

Beschreibung Verfahren zum automatischen Betätigen einer Kraftfahrzeugtür
[001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Betätigen einer Kraftfahrzeugtür, insbesondere der Heckklappe eines Kraftfahrzeuges, von einer ersten in eine zweite Endstellung mittels eines Antriebes, der eine durch eine Steuereinrichtung betätigbare elektromagnetische Reib-Kupplung mit einer bestrombaren Spule umfaßt.
[002] Als Fahrzeugtür im Sinne dieser Erfindung wird zusammenfassend jedes verschwenkbare Teil eines Fahrzeuges zum Verschließen einer Öffnung bezeichnet. Es kann sich bei der Fahrzeugtür daher sowohl um eine Seiten- oder Hecktür als auch um eine Heckklappe (Kofferraumdeckel), eine Motorhaube, eine Dachklappe oder dgl. handeln.
[003] Bei automatisch betätigbaren Heckklappen von Kraftfahrzeugen wird die Heckklappe zum Öffnen und Schließen zum Teil mit voller Leistung des Antriebes in ihre durch Endanschläge definierte Endstellungen geschwenkt und der Antrieb erst dann abgeschaltet.
[004] Als nachteilig hat es sich hierbei erwiesen, daß die Antriebseinheiten relativ stark beansprucht werden, weil immer dieselben Verzahnungsbereiche des Antriebes die relativ hohen Anschlagskräfte abbauen müssen. Diese sogenannte Blockzahnbildung reduziert die Lebensdauer eines solchen Antriebes und macht zum Teil die Verwendung anderer Materialien notwendig. Außerdem werden durch den harten Endanschlag die Heckklappenscharniere außerordentlich stark beansprucht und Anschlagsgeräusche verursacht.
[005] Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, bei automatisch betätigbaren Heckklappen von Kraftfahrzeugen die Heckklappe nicht vollständig mittels des entsprechenden Antriebes zu öffnen, sondern die Kupplung des Antriebes kurz (d.h. z.B. 3 bis 15°) vor Erreichen des oberen Endanschlages auszukuppeln und die Heckklappe anschließend mit Hilfe einer Gasfeder bis zum Erreichen der Endstellung zu verschwenken.
[006] Als nachteilig hat es sich bei diesem Verfahren allerdings erwiesen, daß insbesondere bei extremer Kälte die dadurch reduzierten Rückstellkräfte der Gasfedern und eventuell auftretende Ablagerungen auf der Heckscheibe (z.B. Schnee) dazu führen, daß die Heckklappe nach Auskuppeln der Kupplung in ihre geschlossene Lage zurückfällt, was unter anderem zu Verletzungen von Personen führen kann, die sich im Heckklappenbereich aufhalten.
[007] Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe die automatisch betätigbare Fahrzeugtür eines Kraftfahrzeuges auch bei extremen Temperaturen unterhalb 0°C sicher in die jeweils gewünschte Endstellung geschwenkt wird, ohne daß es zu einer übermäßigen Belastung der Antriebseinheiten und der Türscharniere kommt.
[008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
[009] Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, den zur Betätigung der Reib-Kupplung durch die Spule fließenden Erregerstrom zu vermindern, sobald die Fahrzeugtür eine vorgegebene, vor der jeweiligen Endstellung der Fahrzeugtür liegende Schaltstellung erreicht, so daß die Fahrzeugtür anschließend von dem Antrieb mit einem von der Reib-Kupplung übertragenen verminderten Drehmoment in ihre Endstellung bewegt wird.
[010] Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der zeitliche Verlauf des Erregerstromes durch die Spule derart gewählt, daß das von der Reib-Kupplung übertragene Drehmoment kontinuierlich von einem Maximalwert bis zu einem vorgegebenen Endwert allmählich reduziert wird. Dieses kann beispielsweise durch einen definiert vorgegebenen rampenförmigen Verlauf des Erregerstromes erfolgen.
[011] Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als steuerbare elektromagnetische Reib-Kupplung eine Kupplung verwendet, die ein zusätzliches elastisches Element oder einen Permanentmagneten umfaßt, welches(r) bewirkt, daß die Reib- Kupplung auch in dem nicht bestromten Zustand der Spule ein vermindertes Drehmoment überträgt, das derart gewählt wird, daß die Fahrzeugtür nach Abschalten des Antriebes in der jeweiligen Position zwar stehen bleibt, aber eine manuelle Betätigung der Fahrzeugtur möglich ist.
[012] Bei Verwendung derartiger, beispielsweise aus der DE 101 52 697 AI und DE 102 25 580 AI bekannten Reibkupplungen kann die Steuereinrichtung den durch die Spule der Reib-Kupplung fließenden Erregerstrom vollständig abschalten, sobald die Fahrzeugtür die vor der entsprechenden Endstellung liegende Schaltstellung erreicht. Die Fahrzeugtür wird dann von dem Antrieb automatisch mit einem durch die Reib- Kupplung verminderten übertragenen Drehmoment in ihre Endstellung geschwenkt.
[013] Es versteht sich von selbst, daß bei Fahrzeugtüren, deren Öffnungs- oder Schließbewegung durch mindestens ein elastisches Element (z.B. eine Gasfeder) unterstützt wird, der durch die Spule der Reib-Kupplung fließende Erregerstrom nach Erreichen der Schaltstellung so weit vermindert werden kann, daß die Fahrzeugtür von der Rückstellkraft des elastischen Elementes und dem Antrieb zusammen in die jeweilige Endstellung bewegt wird.
[014] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
[015] Fig.l eine schematische Ansicht des heckseitigen Bereiches eines Kraftfahrzeuges mit sich öffnender Heckklappe und
[016] Fig.2 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
[017] In Fig.l ist mit 1 ein Kraftfahrzeug bezeichnet, welches eine Heckklappe 2 umfaßt. Die Heckklappe 2 ist mittels eines auf die Scharnierachse 3 der Heckklappe 2 wirkenden elektromechanischen Antriebes 4 von einer geschlossenen Stellung I in eine geöffnete Endstellung III (und umgekehrt) schwenkbar.
[018] Der Öffnungsvorgang der Heckklappe 2 wird außerdem in an sich bekannter Weise durch zwei seitlich an der Heckklappe 2 angeordnete Gasfedern 5 unterstützt.
[019] Der Antrieb 4 umfaßt einen Elektromotor 6 (gegebenenfalls mit ausgangsseitig angeordnetem integrierten Getriebe), welcher über eine elektromagnetisch betätigbare Reib-Kupplung 7 und über ein nachgeschaltetes Übertragungsgetriebe 8 auf die Scharnierachse 3 wirkt.
[020] Elektromotor 6 und Reib-Kupplung 7 sind mittels einer elektronischen Steuereinrichtung 9 betätigbar, welche außerdem mit einem die Stellung der Heckklappe 2 detektierenden Lagesensor 10 verbunden ist.
[021] Die Reib-Kupplung 7 besitzt vorteilhafterweise den aus der DE 102 25 580 AI bekannten Aufbau. Sie umfaßt ein mit einem Reibbelag 11 versehenes und mit einer Antriebswelle 12 drehfest verbundenes Rotorteil 13, an dem auf seiner dem Reibbelag 11 abgewandten Seite eine elektrische Spule 14 angeordnet ist, sowie eine drehfest, aber axial verschiebbar mit einer Abtriebs welle 15 verbundene Ankerscheibe 16. Außerdem ist an dem Rotorteil 13 zusätzlich ein Permanentmagnet 17 angeordnet, so daß bei nichtbestromter Spule 14 die Ankerscheibe 16 mit einer Kraft gegen den Reibbelag 11 des Rotorteiles 13 gedrückt wird, die groß genug ist, damit die Heckklappe 2 in der jeweiligen beim Ausschalten der Reib-Kupplung 7 eingenommenen Position sicher stehenbleibt und bei einer anschließenden manuellen Betätigung der Heckklappe 2 der Reibschluß zwischen Ankerscheibe 16 und Reibbelag 11 überwindbar ist.
[022] Nachfolgend wird auf die Funktionsweise der in den Fig.1 und 2 dargestellten Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingegangen. Dabei möge sich die Heckklappe 2 zunächst in ihrer geschlossenen Stellung I befinden.
[023] Soll nun die Heckklappe 2 automatisch geöffnet werden, so betätigt der Fahrzeughalter z.B. eine entsprechende Fernbedienung. Diese wirkt über eine nicht dargestellte Empfangsvorrichtung auf die Steuereinrichtung 9, welche dann sowohl den Elektromotor 6 aktiviert als auch durch Bestromung der Spule 14 eine maximale Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle 12 zur Abtriebswelle 15 bewirkt. Die Heckklappe 2 wird dann automatisch geöffnet.
[024] Sobald die elektronische Steuereinrichtung 9 mit Hilfe des Lagesensors 10 feststellt, daß die Heckklappe 2 eine vordefinierte Stellung (Schaltstellung) erreicht, die unmittelbar vor der geöffneten Endstellung der Heckklappe 2 liegt, schaltet sie den Erregerstrom der Spule 14 ab. Dadurch überträgt die Reib-Kupplung 7 nur noch ein durch den Permanentmagneten 17 bedingtes vermindertes Drehmoment von der Antriebswelle 12 auf die Abtriebswelle 15, so daß die Heckklappe 2 durch den weiterlaufenden Elektromotor 6 und die Gasfedern 5 relativ langsam in die geöffnete Endstellung geschwenkt wird. Nach Erreichen dieser Stellung wird dann der Elektromotor 6 durch die Steuereinrichtung 9 abgeschaltet.
[025] Soll die Heckklappe 2 wieder geschlossen werden, erfolgt der Schließvorgang der Heckklappe 2 in einer dem Öffnungsvorgang entsprechenden Weise.
[026] Die Erfindung ist keineswegs auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann es vorteilhaft sein, den Erregerstrom der Spule der Reib-Kupplung bei Erreichen der Schaltstellung nicht vollständig abzuschalten, sondern nur allmählich zu reduzieren, um zu vermeiden, daß durch eine plötzliche Verminderung des zu übertragenden Drehmomentes ruckartige Bewegungen der Antriebsteile bzw. der Heckklappe verursacht werden.
[027] Bei dem Lagesensor braucht es sich nicht zwingend um einen von dem Antrieb separaten Sensor handeln. Vielmehr kann der Lagesensor auch in den Antrieb integriert werden und z.B. zur Lagebestimmung der Heckklappe statt deren Schwenkwinkel die Umdrehung der Abtriebswelle auswerten.
[028] Außerdem muß der Antrieb nicht zwingend mit der Scharnierachse der Heckklappe verbunden sein, sondern er kann beispielsweise auch auf einen mit der Heckklappe verbundenen Scharnierbügel wirken. Bezugszeichenliste
[029] 1 Kraftfahrzeug
[030] 2 Heckklappe, Fahrzeugtür
[031] 3 Scharnierachse
[032] 4 Antrieb
[033] 5 Gasfeder, elastisches Element
[034] 6 Elektromotor
[035] 7 Reib-Kupplung
[036] 8 Übertragungsgetriebe
[037] 9 Steuereinrichtung
[038] 10 Lagesensor
[039] 11 Reibbelag
[040] 12 Antriebswelle
[041] 13 Rotorteil
[042] 14 Spule [043] 15 Abtriebswelle
[044] 16 Ankerscheibe
[045] 17 Permanentmagnet
[046] I geschlossene Stellung der Heckklappe, erste Endstellung
[047] II Schaltstellung der Heckklappe
[048] III geöffnete Stellung der Heckklappe, zweite Endstellung

Claims

Ansprüche
[001] Verfahren zum automatischen Betätigen einer Fahrzeugtür (2), insbesondere der Heckklappe eines Kraftfahrzeuges (1), von einer ersten in eine zweite Endstellung (I, III) mittels eines Antriebes (4), der eine durch eine Steuereinrichtung (9) betätigbare elektromagnetische Reib-Kupplung (7) mit einer be- strombaren Spule (14) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) den zur Betätigung der Reib-Kupplung (7) durch die Spule (14) fließende Erregerstrom reduziert, sobald die Fahrzeugtür (2) eine vorgegebene, vor der jeweiligen Endstellung (I, III) der Fahrzeugtür (2) liegende Schaltstellung (II) erreicht, so daß die Fahrzeugtür (2) anschließend von dem Antrieb (4) mit einem von der Reib-Kupplung (7) übertragenen verminderten Drehmoment in ihre jeweilige Endstellung (I, III) bewegt wird.
[002] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf des Erregerstromes durch die Spule (14) derart gewählt wird, daß das von der Reib-Kupplung (7) übertragene Drehmoment kontinuierlich von einem Maximalwert bis zu einem vorgegebenen Endwert vermindert wird.
[003] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare elektromag-netische Reib-Kupplung (7) eine Kupplung verwendet wird, die ein zusätzliches elastisches Element oder einen Permanentmagneten (17) umfaßt, welches(r) bewirkt, daß die Reib-Kupplung (7) auch in dem nichtbestromten Zustand der Spule (14) ein vermindertes Drehmoment überträgt, das derart gewählt wird, daß die Fahrzeugtür (2) nach Abschalten des Antriebes (4) in der jeweiligen Position zwar stehen bleibt, aber eine manuelle Betätigung der Fahrzeugtür (2) möglich ist.
[004] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) den durch die Spule (14) der Reib-Kupplung (7) fließenden Erregerstrom vollständig abschaltet, sobald die Fahrzeugtür (2) die vor der entsprechenden Endstellung (I, III) hegende Schaltstellung erreicht, so daß die Fahrzeugtür von dem Antrieb mit einem definiert verminderten Drehmoment in ihre Endstellung verschwenkt wird.
[005] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fahrzeugtüren, deren Öffnungs- oder Schließbewegung durch mindestens ein elastisches Element (5) unterstützt wird, der durch die Spule (14) der Reib- Kupplung (7) fließende Erregerstrom nach Erreichen der Schaltstellung (II) so weit vermindert wird, daß die Fahrzeugtür (2) durch die Kraft des elastischen Elementes (5) und dem Antrieb (4) zusammen in die jeweilige Endstellung (I, III) bewegt wird.
PCT/EP2005/052083 2004-05-11 2005-05-09 Verfahren zum automatischen betätigen einer kraftfahrzeugtür WO2005111354A1 (de)

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