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Title:
VEHICLE DOOR ACTUATOR, VEHICLE DOOR AND VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/204512
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vehicle door actuator (A) for pivoting a vehicle door (2) about a pivot point (6) of a hinge. The vehicle door actuator (A) comprises an e-motor and an at least single-stage transmission (G) driven by the e-motor, wherein the assembly of the e-motor and the transmission (G) can be attached on and/or in the vehicle door (2). The transmission also comprises a gear stage (10) having an output shaft (12) that is axially offset relative to an e-motor drive shaft, wherein the output shaft forms the pivot point (6) of the hinge. The invention also relates to a vehicle door comprising a vehicle door actuator of this type, and a vehicle comprising a vehicle door of this type.

Inventors:
FRITSCH KARL MARTIN (DE)
HENRICH JENS (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/056958
Publication Date:
October 14, 2021
Filing Date:
March 18, 2021
Export Citation:
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Assignee:
VITESCO TECH GMBH (DE)
International Classes:
E05F15/614
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Claims:
Patentansprüche:

1. Fahrzeugtüraktuator zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür (2) um einen Drehpunkt (6) eines Scharniers, umfassend: einen E-Motor (E) sowie ein durch den E-Motor (E) angetriebenes mindestens einstufiges Getriebe (G), wobei die Anordnung des E-Motors (E) und des Getriebes (G) an und/oder in der Fahrzeugtür (2) anbringbar ist, wobei das Getriebe (G) eine Getriebestufe (GS4) mit einer gegenüber einer E-Motor-Antriebswelle (10) achsversetzten Abtriebswelle (12) aufweist, wobei die Abtriebswelle (12) den Drehpunkt (6) des Scharniers bildet.

2. Fahrzeugtüraktuator nach Anspruch 1 , wobei die den Achsversatz (AV) aufweisende und den Drehpunkt (6) bildende Getriebestufe (GS4) als Evolventen-Außenstirnradgetriebe, insbesondere Evoloid-Außenstirnrad- getriebe ausgebildet ist.

3. Fahrzeugtüraktuator nach Anspruch 1 oder 2, wobei der E-Motor (E) nebst einem Getriebeabschnitt (GS1, GS2, GS3) ohne die den Achsversatz (AV) aufweisende Getriebestufe (GS4) in Bezug auf einen zur Verfügung stehenden Bauraum (8) zwischen der Fahrzeugtür (2) und einer Säule (4) eines Fahrzeugs zentriert angeordnet ist.

4. Fahrzeugtüraktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (G) vierstufig ausgebildet ist, wobei eine erste, zweite und dritte Getriebestufe (GS1, GS2, GS3) zwischen dem E-Motor (E) und einer vierten Getriebestufe (GS4) angeordnet sind, wobei die vierte Getriebestufe (GS4) diejenige mit dem Achsversatz (AV) ist, welche den Drehpunkt (6) bildet.

5. Fahrzeugtüraktuator nach den Anspruch 3 und 4, wobei die erste, zweite und dritte Getriebestufe (GS-i, GS2, GS3) in Bezug auf den zur Verfügung stehenden Bauraum (8) zentriert angeordnet sind. 6. Fahrzeugtüraktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vom E-Motor (E) direkt angetriebene Getriebestufe (GS1) als Evolventen- Außenstirnradgetriebe, insbesondere Evoloid-Außenstirnradgetriebe ausgebildet ist. 7. Fahrzeugtür mit einem Fahrzeugtüraktuator nach einem der vorhergehenden

Ansprüche.

8. Fahrzeug mit einer Fahrzeugtür nach Anspruch 7. 9. Verwendung eines rein rotatorisch wirkenden Fahrzeugtüraktuators nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür (2) um einen Drehpunkt (6) eines Scharniers.

10. Verwendung eines rein rotatorisch wirkenden Fahrzeugtüraktuators zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür (2) um einen Drehpunkt (6) eines

Scharniers.

Description:
Beschreibung

Fahrzeugtüraktuator, Fahrzeugtür und Fahrzeug

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugtüraktuator, eine Fahrzeugtür mit einem solchen Fahrzeugtüraktuator sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugtür.

Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, einen kompakten und kostengünstigen Fahrzeugtüraktuator bereitzustellen, der eine Fahrzeugtür elektromotorisch öffnet und schließt.

Diese Aufgabe wird durch einen gemäß Anspruch 1 vorgeschlagenen und unter Schutz gestellten Fahrzeugtüraktuator gelöst.

Es wird ferner eine Fahrzeugtür mit einem solchen Fahrzeugtüraktuator vorge schlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 7). Des Weiteren wird ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugtür vorgeschlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 8). Zudem wird eine Verwendung des vorgeschlagenen Fahrzeug türaktuators vorgeschlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 9).

Es wird ein Fahrzeugtüraktuator zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür um einen Drehpunkt eines Scharniers vorgeschlagen, wobei der Fahrzeugtüraktuator einen E-Motor sowie ein durch den E-Motor angetriebenes mindestens einstufiges Getriebe umfasst. Diese Anordnung des E-Motors und des Getriebes ist dabei an und/oder in der Fahrzeugtür anbringbar.

Das Getriebe weist dabei eine Getriebestufe mit einer gegenüber einer E-Motor-An- triebswelle achsversetzten Abtriebswelle auf, wobei die Abtriebswelle den Dreh punkt des Scharniers bildet. Dabei bildet die durch den Drehpunkt gehende Abtriebswellenachse zugleich die Scharnierachse. Unter einem Fahrzeug ist dabei jede Art von Fahrzeug zu verstehen, welches entweder verbrennungsmotorisch und/oder elektromotorisch betrieben wird, insbesondere aber Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge.

Unter einer Fahrzeugtür ist dabei eine Front- oder Flecktür oder auch eine Fleckklappe eines Fahrzeugs zu verstehen.

Unter einer Säule bzw. Fahrzeugsäule ist dabei insbesondere eine A, B oder C-Säule eines Fahrzeugs zu verstehen. Auch kann unter einer solchen Säule derjenige Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie verstanden werden, gegenüber dem eine Fleckklappe angelenkt ist.

Der vorgeschlagene Türaktuator ist besonders kompakt und wirkt dabei rein rotatorisch. D.h., dass der Türaktuator keiner Linearbewegung bedarf, um eine Fahrzeugtür zu bewegen bzw. zu verschwenken bzw. zu öffnen oder zu schließen. Dies bedingt seine vorteilhafte Kompaktheit.

Es wird dabei vorgeschlagen, die den Achsversatz aufweisende und den Drehpunkt bildende Getriebestufe als Evolventen-Außenstirnradgetriebe auszubilden, insbe sondere als Evoloid-Außenstirnradgetriebe. Eine Evoloid-Verzahnung - dies ist eine spezielle Art von Evolventen-Verzahnung - begünstig dabei zusätzlich die Kompaktheit des Getriebes.

In einer Ausführung wird vorgeschlagen, den E-Motor nebst einem Getriebeab schnitt ohne die den Achsversatz aufweisende Getriebestufe in Bezug auf einen zur Verfügung stehenden Bauraum zwischen der Fahrzeugtür und einer Säule eines Fahrzeugs zentriert anzuordnen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine optimale Ausnutzung des besagten Bauraums, der sehr begrenzt ist, sowie eine größere Dimensionierung sowohl des E-Motors als auch des Getriebes.

In einer weiteren Ausführung wird vorgeschlagen, das Getriebe vierstufig auszu bilden. Dabei wird vorgeschlagen eine erste, zweite und dritte Getriebestufe zwischen dem E-Motor und einer vierten Getriebestufe anzuordnen, wobei die vierte Getriebestufe diejenige mit dem Achsversatz ist, die den Drehpunkt bildet. Dabei können in Anlehnung an das zuvor Gesagte die erste, zweite und dritte Getriebestufe in Bezug auf den zur Verfügung stehenden, sehr begrenzten Bauraum zentriert angeordnet sein.

In einer weiteren Ausführung wird vorgeschlagen, die vom E-Motor direkt ange triebene Getriebestufe als Evolventen-Außenstirnradgetriebe, insbesondere Evoloid-Außenstirnradgetriebe auszubilden. Letzteres begünstig dabei zusätzlich die Kompaktheit des Getriebes.

Es wird ferner eine Fahrzeugtür mit einem Fahrzeugtüraktuator der zuvor beschriebenen Art vorgeschlagen.

Es wird ferner ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugtür vorgeschlagen.

Zudem wird eine Verwendung eines rein rotatorisch wirkenden Fahrzeugtür aktuators, insbesondere der zuvor beschriebenen Art zur Verschwenkung einer Fahrzeugtür um einen Drehpunkt eines Scharniers vorgeschlagen.

Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figurendarstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen, teilweise schematisch:

Fig. 1 einen Teil eines Fahrzeugs sowie einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Türaktuator in einer Einbaulage,

Fig. 2a eine Fahrzeugtür in einer geschlossenen Stellung,

Fig. 2b die in Fig. 2a gezeigte Fahrzeugtür in einer geöffneten Stellung,

Fig. 3 die in Fig. 2a (Fig. 2a, Fig. 2b) gezeigte Fahrzeugtür mit einem koaxial zu einer Scharnierachse angeordneten Türaktuator, Fig. 4 die in Fig. 2a (Fig. 2a, Fig. 2b) gezeigte Fahrzeugtür mit einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Türaktuator,

Fig. 5 eine vorgeschlagene konkrete Ausführung des in Fig. 4 schematisch gezeigten Türaktuators,

Fig. 6 den in Fig. 5 gezeigten Türaktuator mit Explosionsdarstellungen zweier Getriebestufen,

Fig. 7 den in Fig. 5 gezeigten Türaktuator mit einer Explosionsdarstellung einer weiteren Getriebestufe sowie

Fig. 8 eine Anbindung des in Fig. 5 gezeigten Türaktuators an ein Scharnierelement.

Fig. 2a und Fig. 2b veranschaulichen jeweils schematisch eine Fahrzeugtür 2, welche als solche gegenüber einer z.B. A- oder B-Säule 4 eines Fahrzeugs um einen Drehpunkt 6 eines Scharniers zwischen einer Schließstellung (Fig. 2a) und einer Öffnungsstellung (Fig. 2b) verschwenkbar ist.

Fig. 3 veranschaulicht einen Türaktuator A, welcher in einem zur Verfügung stehenden, sehr begrenzten Bauraum 8 zwischen der Fahrzeugtür 2 und der A- oder B-Säule 4 an der Fahrzeugtür 2 angebracht ist. Eine Abtriebswelle des Türaktuators A bildet dabei den Drehpunkt 6 des Scharniers. Der Türaktuator A ist dabei zudem in seiner Gesamtheit koaxial zur durch den Drehpunkt 6 gehenden Abtriebswellenachse - die als solche zugleich als Scharnierachse fungiert - angeordnet. Dabei bleibt der Bauraum 8 zu einem Großteil ungenutzt. Der Drehpunkt 6 liegt dabei sehr nahe bei der Tür 2, so dass dieser Abstand des Drehpunkts 6 zur Tür 2 - z.B. 10 bis 20mm - die Dimensionierung des Aktuators A begrenzt. Fig. 4 hingegen veranschaulicht einen vorgeschlagenen Türaktuator A, welcher den Drehpunkt 6 über einen Achsversatz AV bildet. Bis auf eine den Achsversatz AV bildende Getriebestufe 10 des Türaktuators A, deren Abtriebswelle 12 den Drehpunkt 6 bildet, durch welche die Abtriebswellen- bzw. Scharnierachse SA geht, ist der Türaktuator A in Bezug auf den Bauraum 8 zentriert angeordnet. Dabei füllt der Türaktuator A den Bauraum 8 vorteilhafterweise optimal aus. Der Achsversatz AV einerseits sowie die besagte zentrierte Anordnung innerhalb des Bauraums 8 begünstigen dabei eine bestmögliche Dimensionierung des Türaktuators A.

Die Abtriebswelle 12 fungiert dabei gewissermaßen im Sinne eines Stiftelements eines Scharniers, nur mit dem Unterschied, dass sie ein Drehmoment überträgt.

Weder in Fig. 3 noch in Fig. 4 ist der säulenseitig befestigbare Teil des Scharniers gezeigt, über welchen sich der Türaktuator A gegenüber der Säule 4 abstützt, um die Fahrzeugtür 2 entsprechend verschwenken zu können. Diese Abstützung beschreibt vielmehr die Fig. 8.

Der Türaktuator A nach Fig. 5 umfasst einen als Innenläufer und Trockenläufer ausgebildeten E-Motor E, der von einem Tiefziehblech, etwa aus Stahl, ummantelt ist. An einen Lagerschild 14 des E-Motors E schließt sich ein vierstufiges Getriebe G (vgl. GS1, GS2, GS3, GS4) mit einem Gehäuse aus z.B. einem Aluminiumdruckguss an. Dabei sind die ersten drei Getriebestufen GS1, GS2, GS3 im Sinne einer Einheit koaxial zum E-Motor E bzw. zu dessen Antriebswelle 10 angeordnet. Die vierte Getriebestufe GS4 hingegen bewirkt den besagten Achsversatz AV gegenüber der Antriebswelle 10 (vgl. dazu Antriebsachse AA zur Scharnierachse SA). Die quer- bzw. achsversetzte Abtriebswelle 12 bildet dabei den Drehpunkt 6 des Scharniers (vgl. dazu Fig. 4). Die durch den Drehpunkt 6 gehende Abtriebswellenachse fungiert zugleich als Scharnierachse eines in Fig. 8 gezeigten Scharniers. Diese Abtriebswelle 12 wird dabei in Anlehnung an die Fig. 4 zur Tür 2 hin ausgerichtet.

Zudem ist der den E-Motor E sowie die ersten drei Getriebestufen GS-i, GS 2 , GS 3 umfassende Abschnitt des Türaktuators A in Bezug auf den zuvor genannten, in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten, sehr begrenzten Bauraum 8 vorteilhafterweise zentriert angeordnet, so dass dieser Abschnitt den Bauraum 8 optimal ausfüllt.

Der Vollständigkeit halber sei im Folgenden auch noch die Ausführung der einzel nen das Drehmoment des E-Motors E erhöhenden bzw. verstärkenden Getriebe stufen GSi, GS2, GS3, GS4 beschrieben.

Die Getriebestufe GS1 ist ein Evolventen-Außenstirnradgetriebe, vorteilhafterweise mit einer Evoloid-Verzahnung, welches zwei mit einem Ritzel 16 kämmende Außenzahnräder 18 umfasst. Die Antriebswelle 10 treibt dabei das Ritzel 16 an, welches wiederum die beiden Außenzahnräder 18 antreibt.

Die Getriebestufe GS2 umfasst zwei Außenzahnräder 20, die jeweils koaxial zu einem der Außenzahnräder 18 angeordnet sind und durch diese angetrieben werden, sowie ein Flohlrad 22, welches mit den beiden Außenzahnrädern 20 kämmt und durch diese angetrieben wird. Das Flohlrad 22 ist dabei auf der Eingangswelle der Getriebestufe GS3 aufgepresst und treibt diese an.

Die Getriebestufe GS3 ist als Planetengetriebe ausgebildet und umfasst ein Sonnenrad 24, welches durch das Flohlrad 22 angetrieben wird, sowie einen Planetenträger 26 mit vier Planetenrädern 28, welche jeweils mit einem Flohlrad 30 kämmen und dabei um das Sonnenrad 24 rotieren. Das Flohlrad 30 ist dabei gegenüber dem Getriebegehäuse feststehend angeordnet. Der Planetenträger 26 ist auf der Eingangswelle bzw. Antriebswelle 32 der Getriebestufe GS4 aufgepresst und treibt diese an. Die Getriebestufe GS4 ist auch ein Evolventen-Außenstirnrad- getriebe, vorteilhafterweise mit einer Evoloid-Verzahnung, welches zwei miteinan der kämmende Außenzahnräder 34, 36 umfasst, von denen das Außenzahnrad 34 auf der Abtriebswelle 32 und das Außenzahnrad 36 auf der Abtriebswelle 12 angeordnet ist. Die Abtriebswelle 12 bildet dabei den besagten Drehpunkt 6 (vgl. Fig. 4).

Alternativ zur zuvor beschriebenen Ausführung der ersten drei Getriebestufen GS 1 , GS 2 , GS 3 ließen sich auch zwei oder drei hintereinander angeordnete Planeten- radgetriebestufen vorsehen, etwa jeweils mit einer Evoloid-Verzahnung, um - wie bereits zuvor beschrieben - vorteilhafterweise besonders kompakt bauen zu können.

Fig. 8 veranschaulicht ein Scharnier 38, über welches sich der Türaktuator A an einer Fahrzeugkarosserie abstützt. Das Scharnier 38 umfasst dabei ein mit der Fahrzeugkarosserie verbindbares Flanschteil 40, von dem sich ein Arm 42 zur Aufnahme der Abtriebswelle 12 erstreckt. Das dem Arm 42 zugewandte Abtriebs wellenende 13 ist dabei mit einem Gewinde 44 versehen, über welches die Abtriebswelle 12 gegenüber dem Arm 42 mittels einer Mutter 46 festgezogen ist. Somit ist die Abtriebswelle 12 relativ zum Scharnier 38 feststehend, aber relativ zur Eingangswelle bzw. Antriebswelle 32 der Getriebestufe GS4 rotierbar.

Über entsprechende Gewindelöcher GL am Getriebegehäuse (vgl. Fig. 5) ist der Türaktuator A an der Tür 2 (vgl. Fig. 4) anschraubbar, indem Schrauben durch die Tür 2 in die Gewindelöcher GL gedreht werden, wodurch der Türaktuator A gegen die Tür 2 an- und festgezogen wird.

In der Einbaulage des Türaktuators A (vgl. Fig. 1 und Fig. 4) fungiert der um die Abtriebswelle 12 verschwenkbare, an der Tür 2 (vgl. Fig. 4) befestigte Abschnitt des des Türaktuators A gewissermaßen als der türseitige Scharnierabschnitt, welcher über die Abtriebswelle 12 - und die Mutter 46 - mit dem säulenseitigen bzw. karosserieseitigen Scharnierabschnitt 40, 42 zusammenwirkt.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exempla rischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutz- bereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.