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1. WO2020011891 - ANTRIEBSVORRICHTUNG FÜR EINE TÜR

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Antriebsvorrichtunq für eine Tür

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Tür, insbeson-dere eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs.

Eine derartige Antriebsvorrichtung ist grundsätzlich bekannt, insbesondere im Au-tomobilbereich. Allgemein besteht seitens der Nutzer von Fahrzeugen mit Schie-betüren der Wunsch, dass eine Schiebetür automatisch verfährt, die Schiebetür bei Bedarf in einer teilgeöffneten Position anhält und eine solche teilgeöffnete Po-sition auch in einer Gefällelage des Fahrzeugs sicher gehalten wird. Dies gilt ins-besondere, wenn die Fahrzeuge zu Transportzwecken eingesetzt werden, zum Beispiel von Zulieferdiensten.

Aktuell auf dem Markt verfügbare Schiebetürantriebssysteme, welche diese An-forderungen erfüllen, sind mit Antriebsvorrichtungen ausgestattet, welche die Hal-tefunktion mittels einer Motor/Getriebe-Einheit mit ausreichend großer Selbsthem-mung realisieren. Dies hat allerdings zur Folge, dass die Schiebetüren nur mit Be-tätigungskräften manuell betätigt werden können, die höher als die Haltekräfte der Antriebsvorrichtungen sind, welche nötig sind, um die Schiebetüren im Gefälle in Position zu halten. Da derart hohe Betätigungskräfte in einem Notfall, beispiels weise bei einem Unfall, das Öffnen der Schiebetür stark behindern und je nach Kraftpotenzial des Bedieners sogar verhindern, beispielsweise im Falle von Kin-dern oder älteren Personen, wurden die Antriebsvorrichtungen mit elektromecha-nischen Entkopplungseinrichtungen versehen, die im sogenannten Crashfall die hemmenden Motor/Getriebe-Einheiten entkoppeln. Hierfür benötigte Aktuatoren werden allerdings nur im Crashfall aktuiert, was unter Umständen erst nach vielen Jahren der Nutzung eines Fahrzeuge erfolgen kann, weshalb aufgrund der durch Korrosion und Verschmutzung bedingten Systemalterung keine 100-prozentige Funktionssicherheit gewährleistet werden kann. Da die Zeitspanne bei oder nach einem Unfall, in welcher die Entkopplung einer Motor/Getriebe-Einheit erfolgen muss, bevor die Fahrzeugbatterie zerstört oder durch eine Batterieschutzschal-tung deaktiviert wird und anschließend keine Spannung mehr zur Aktivierung der Entkopplungsvorrichtung zur Verfügung steht, beinhaltet diese Art der Entkopp-lung ein gewisses Funktionsrisiko.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für eine Tür, insbesondere eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs, zu schaffen, welche die Tür im Gefälle sicher in einer gewünschten Halteposition fixiert und auch im

Crashfall eine manuelle Öffnung der Tür mit minimalen Kräften dauerhaft zuver-lässig sicherstellt.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des An-spruchs 1 vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für eine Tür, insbesondere eine Schie-betür eines Kraftfahrzeugs, umfasst ein durch einen Antriebsmotor um eine Dreh-achse verdrehbares Abtriebselement und einen elektromagnetischen Feststellme-chanismus zum Feststellen des Abtriebselements.

Der Erfindung liegt mit anderen Worten der allgemeine Gedanke zugrunde, anstel-le einer elektromagnetischen Kupplung einen elektromagnetischen Feststellme-chanismus, gewissermaßen also eine Bremse zum Blockieren des Abtriebsele-ments und somit Feststellen der Tür in einer gewünschten Öffnungsposition in die Antriebsvorrichtung zu integrieren. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die erfin-dungsgemäße Antriebsvorrichtung mit einer geringeren Anzahl von Bauteilen aus-kommt und somit kompakter und kostengünstiger herstellbar ist. Zum anderen

kann das Abtriebselement in jeder beliebigen Öffnungsposition der Tür so fixiert werden, dass die Tür auch im Gefälle nicht selbstständig durch ihr Eigengewicht zufahren kann.

Da der Feststellmechanismus ausschließlich zum Halten der Tür in einer Öff-nungsposition aktiviert wird und zum Verfahren der Tür gelöst werden muss, folgt in vorteilhafterweise, dass der Feststellmechanismus auch in einer geschlossenen Position der Tür, in welcher die Tür durch ein Türschloss verriegelt wird, deakti-viert bleiben kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Bremse bei ge-schlossener Tür und somit auch in einem Crashfall gelöst ist und eine manuelle Öffnung der Tür umgehend und insbesondere ohne zusätzliche Aktuierung, insbe-sondere Deaktivierung, des Feststellmechanismus möglich ist. Des Weiteren muss beim automatischen Öffnen einer geschlossenen Tür nicht erst der Zustand des Feststellmechanismus abgefragt werden, da der Feststellmechanismus im geschlossenen Zustand der Tür ohnehin stets gelöst ist.

Dadurch, dass die Antriebsvorrichtung ein Halten der Tür in jeder geöffneten Posi-tion ermöglicht, kann der Hersteller des Fahrzeugs außerdem aktuell übliche me-chanische Türoffenhaltesysteme einsparen.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschrei-bung und der Zeichnung zu entnehmen.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Feststellmechanismus ein ein magne-tisches Material aufweisendes Reibelement, welches drehfest, aber in Richtung der Drehachse beweglich an dem Abtriebselement gelagert ist, eine relativ zu dem Reibelement feststehende Reibfläche und einen Elektromagneten, durch welchen das Reibelement mit der Reibfläche in Eingriff bringbar ist, um das Abtriebsele-ment festzustellen.

Sowohl der Elektromagnet als auch das Abtriebselement, gegebenenfalls auch der Antriebsmotor, können in einem gemeinsamen Gehäuse der Antriebsvorrich-tung untergebracht sein. Dabei ist der Elektromagnet vorzugsweise ortsfest in dem Gehäuse verbaut und das Abtriebselement drehbar in diesem gelagert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Elektromagnet eine Magnet-spule und einen Magnetkörper. Für eine besonders kompakte Bauform ist die Magnetspule bevorzugt in den Magnetkörper eingebettet.

Zu einer kompakten Bauform trägt außerdem bei, wenn der Magnetkörper selbst die Reibfläche ausbildet. Grundsätzlich ist es aber auch vorstellbar, die Reibfläche an einem zusätzlichen Bauteil vorzusehen, welches mit dem Magnetkörper und/oder der Magnetspule verbunden ist.

Zu einem einfachen Aufbau der Antriebsvorrichtung trägt bei, wenn es sich bei dem Abtriebselement um ein Zahnrad handelt. Ein solches Zahnrad kann direkt auf einer Ausgangswelle des Antriebsmotors sitzen oder es kann eine Getriebe-einheit zwischen den Antriebsmotor und das Zahnrad geschaltet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Reibelement eine in Richtung der Drehachse verschiebbar an dem Zahnrad gelagerte Reibplatte.

Damit das Reibelement durch das Zusammenwirken mit dem Elektromagneten nicht dauerhaft magnetisiert wird, ist das magnetische Material des Reibelements vorteilhafterweise magnetisch weich, d.h. es weist keine oder allenfalls eine gerin-ge Remanenzeigenschaft auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Material des Reibelements um einen Weicheisen-Werkstoff handeln. Grundsätzlich ist aber auch ein Reibelement aus einem Material denkbar, welches derart magnetisch hart ist, dass es zwar eine Trennung von dem Elektromagneten bzw. von der

Reibfläche ermöglicht, nach der Trennung aber trotzdem einen gewissen Rest-magnetismus beibehält.

Dagegen weist der Magnetkörper bevorzugt ein Material mit ausgeprägter

Remanenzeigenschaft auf. Beispielsweise kann der Magnetkörper ein ferromag-netisches Material, insbesondere ein magnetisch hartes Material, aufweisen, z.B. gehärteten Kohlenstoffstahl.

Durch seine Remanenzeigenschaft bleibt der Magnetkörper auch dann magne-tisch, wenn die Bestromung der Magnetspule wieder ausgeschaltet wird. Mit ande-ren Worten ist zur Aktivierung des Feststellmechanismus lediglich eine Beauf-schlagung der Magnetspule mit einem Strompuls erforderlich. Der Restmagnetis-mus des Magnetkörpers reicht aus, um eine für das Halten der Tür in Position aus-reichende Haltekraft auf die Reibplatte auszuüben, sodass die Tür auch stromlos in Position gehalten wird. Auf diese Weise wird bei über einen längeren Zeitraum geöffneter Tür kein weiterer Strom benötigt und somit eine Batterie des Fahrzeugs geschont.

Durch eine geeignete Auswahl und/oder Vergütung des Remanenzwerkstoffes des Magnetkörpers kann die Haltekraft des Feststellmechanismus derart an das Türsystem angepasst werden, dass die geöffnete Tür zuverlässig in Position ge-halten wird, mit einer ausreichend hohen Betätigungskraft aber trotzdem manuell geschlossen werden kann.

Wenn die Tür aus ihrer geöffneten Position verfahren werden soll, sei es manuell oder elektrisch, so muss der Magnetkörper zur Lösung des Feststellmechanismus entmagnetisiert werden. Dies geschieht vorzugsweise indem die Magnetspule ge-pulst alternierend bestromt wird, bevorzugt mit sich von Puls zu Puls reduzieren-der Pulsdauer.

Die Ansteuerung des Elektromagneten erfolgt vorteilhafterweise mittels einer Steuereinheit, welche in die Antriebsvorrichtung integriert oder außerhalb von die-ser angeordnet sein kann.

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer möglichen Ausfüh-rungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zei-gen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebs- vorrichtung;

Fig. 2A einen Strompuls zur Aktivierung eines elektromagnetischen Fest- stellmechanismus der Antriebsvorrichtung von Fig. 1 ;

Fig. 2B Strompulse zur Deaktivierung des Feststellmechanismus.

Fig. 1 zeigt eine Antriebsvorrichtung für eine nicht dargestellte Schiebetür eines Kraftfahrzeugs. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 14, der über eine Getriebeeinheit 16 ein Abtriebselement 18 antreibt.

Bei dem Abtriebselement 18 handelt es sich um ein Zahnrad, welches um eine Drehachse 20 drehbar gelagert ist und mittels einer nicht dargestellten Mechanik mit der Schiebetür gekoppelt ist, so dass eine Verdrehung des Abtriebselements 18 in einer ersten Richtung eine Öffnungsbewegung der Schiebetür und eine Ver-drehung des Abtriebselements 18 in einer zu der ersten Richtung entgegengesetz-ten zweiten Richtung eine Schließbewegung der Schiebetür bewirkt.

Um die Schiebetür auch bei geneigtem Kraftfahrzeug in einer gewünschten Öff-nungsposition zu halten, verfügt die Antriebsvorrichtung über einen elektromagne-tischen Feststellmechanismus 22.

Der Feststellmechanismus 22 umfasst zum einen ein Reibelement 24, welches drehfest, aber in Richtung der Drehachse 20 beweglich an dem Abtriebselement 18 gelagert ist. Konkret handelt es sich bei dem Reibelement 24 um eine Reibplat-te, welche an ihrer dem Abtriebselement 18 zugewandten Seite Lagerzapfen 26 ausbildet, die verschiebbar in entsprechenden Lagerbohrungen 28 des Abtrieb-selements 18 aufgenommen sind. Im oberen Teil der Fig. 1 ist das Reibelement 24 in einer Passivlage dargestellt, in welcher es einen minimalen Abstand zu dem Abtriebselement 18 aufweist, während der untere Teil der Fig. 1 das Reibelement 24 in einer Aktivlage zeigt, in welcher es einen maximalen Abstand zu dem Ab-triebselement 18 einnimmt. Die Verlagerung des Reibelements 24 aus der Passiv-lage in die Aktivlage erfolgt entgegen der Rückstellkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder. Das Reibelement 24 weist ein magnetisch weiches Material mit vernachlässigbarer oder allenfalls minimaler Remanenzeigenschaft auf. Bei-spielsweise kann es aus einem Weicheisen-Werkstoff gebildet sein.

Des Weiteren umfasst der Feststellmechanismus 22 einen Elektromagneten 30, welcher in einem Gehäuse 32 der Antriebsvorrichtung dem Reibelement 24 ge-genüberliegend ortsfest verbaut ist.

Der Elektromagnet 30 weist eine Magnetspule 34 auf, die in einen Magnetkörper 36 eingebettet ist. Der Magnetkörper 36 ist aus einem ferromagnetischen und magnetisch besonders harten Material gebildet, wie zum Beispiel aus einem ge-härteten Kohlenstoffstahl, damit der Magnetkörper 36 anders als das Reibelement 24 über eine ausgeprägte Remanenzeigenschaft verfügt.

An seiner dem Reibelement 24 zugewandten Seite bildet der Magnetkörper 36 eine Reibfläche 38 aus, mit welcher das Reibelement 24 in Eingriff gerät, wenn es seine Aktivlage einnimmt (unterer Teil von Fig. 1 ).

Um das Reibelement 24 aus seiner Passivlage in die Aktivlage zu bringen, wird die Magnetspule 34 durch eine nicht dargestellte Steuereinheit mit einem Strom-puls beaufschlagt, wie er in Fig. 2A beispielhaft dargestellt ist. Durch die Bestro-mung der Magnetspule 34 wird der Magnetkörper 36 magnetisiert und das Reibe-lement 24 entsprechend angezogen, d.h. von dem Abtriebselement 18 weg verla-gert, bis es mit der Reibfläche 38 des Elektromagneten 30 in Kontakt gerät. Durch die resultierende Haftreibung zwischen der Reibfläche 38 und dem Reibelement 24 übt der Elektromagnet 30 eine Haltekraft auf das Abtriebselement 18 aus, d.h. das Abtriebselement 18 wird blockiert und eine weitere Bewegung der Schiebetür durch den Antriebsmotor 14 verhindert. Aufgrund der Remanenz des Magnetkör-pers 36 wird die Haltekraft auch dann noch aufrechterhalten, wenn die Magnet-spule 34 wieder stromlos ist. Durch eine geeignete Auswahl der Materialien für den Magnetkörper 36 und das Reibelement 24 beziehungsweise Vergütung von Magnetkörper 36 und Reibelement 24 kann die Haltekraft so an das Türgewicht sowie die Türkinematik, Systemreibung und Steigung angepasst werden, dass die Schiebetür auch im Gefälle zuverlässig in einer offenen Position gehalten werden kann.

Soll die Schiebetür anschließend wieder verfahren werden, wird der Elektromag-net 30 zur Lösung des Feststellmechanismus 22 mit einer Reihe von alternieren-den Strompulsen beaufschlagt, deren Dauer von Puls zu Puls abnimmt, wie es in Fig. 2B beispielhaft dargestellt ist. Hierdurch wird der Magnetkörper 36 entmagne-tisiert, sodass das Reibelement 24 durch die Rückstellfeder wieder in seine Pas-sivlage zurückversetzt und das Abtriebselement 18 freigegeben wird.

Eine automatische Bewegung der Schiebetür durch den Antriebsmotor 14 ist also lediglich bei deaktiviertem bzw. gelöstem Feststellmechanismus 22 möglich, wodurch sichergestellt ist, dass der Feststellmechanismus 22 jedenfalls gelöst ist, wenn die Schiebetür ihre Schließposition einnimmt und durch ein Türschloss ver-riegelt ist.

Abschließend sei bemerkt, dass die bei aktiviertem Feststellmechanismus 22 durch den Elektromagneten 30 auf das Abtriebselement 18 ausgeübte Haltekraft zwar so gewählt ist, dass die Schiebetür auch im Gefälle zuverlässig in einer offe-nen Position gehalten wird, dass es einem Fahrzeugnutzer aber dennoch möglich ist, die Haltekraft manuell zu überwinden und die Schiebetür manuell zu verfahren, beispielsweise manuell zu schließen.

Bezuqszeichenliste

14 Antriebsmotor 16 Getriebeeinheit 18 Abtriebselement

20 Drehachse

22 Feststellmechanismus 24 Reibelement

26 Lagerzapfen

28 Lagerbohrung

30 Elektromagnet 32 Gehäuse

34 Magnetspule

36 Magnetkörper 38 Reibfläche