DE102004061686A1

DE102004061686A1 - Fahrzeugtür mit variabler Rastfunktion

Info

Publication number: DE102004061686A1
Application number: DE102004061686A
Authority: DE
Inventors: Simon Dipl.-Ing. Kern; Jürgen Dr. Maas; Bernd Dipl.-Ing.(FH) Seiler
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06
Also published as: WO2006072315A1; US20080307711A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugtür mit variabler Rastfunktion, welche die Fahrzeugtür (2) durch Einleiten eines Rastmomentes über einen ansteuerbaren Dämpfer (5) in einer gewünschten Rastposition hält, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (7) die gewünschte Rastposition durch Auswerten einer von einer Sensorik (6) erfassten momentanen Türbewegung erkennt und den Dämpfer (5) über ein Stellglied (4) entsprechend ansteuert, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (7) die Rastposition nach Erkennung einer entsprechenden Betätigung aufhebt. Erfindungsgemäß wirkt die variable Rastfunktion innerhalb eines Funktionsbereichs auf die Fahrzeugtür (2), welcher sich auf einen vorgegebenen Öffnungsbereich zwischen einem ersten Öffnungswinkel und einem maximalen Öffnungswinkel erstreckt, wenn die Fahrzeugtür (2) innerhalb des Funktionsbereichs eine vorgegebene Geschwindigkeit unterschreitet oder zum Stillstand kommt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugtür mit variabler Rastfunktion nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem unachtsamen Öffnen von Fahrzeugtüren kann es leicht zu Kollisionen mit Hindernissen und somit zu Beschädigungen an der Tür oder am Hindernis kommen. Ein häufig auftretendes Szenario ist das Aussteigen aus dem Fahrzeug in engen Parklücken oder Garagen. Oft muss dabei die Tür möglichst weit gegen das Nachbarfahrzeug oder die Wand geöffnet werden, damit ein Aussteigen überhaupt möglich ist. Dies erfordert einen Rastmechanismus mit variabler Rastung, der es erlaubt, die Tür exakt zu positionieren. Mit den gängigen Rastmechanismen, die in der Regel nur eine oder zwei fest vorgegebene Rastpositionen für die Tür besitzen, ist dies nicht möglich. Die Tür öffnet oft zu weit oder bleibt nicht geöffnet.

In der DE 42 24 132 A1 wird ein Türfeststellsystem beschrieben, insbesondere für eine Kraftfahrzeugtür oder eine Klappe, bei welchem die Tür in einer beliebigen Zwischenstellung innerhalb des Öffnungsbereiches gehalten wird. Das Türfeststellsystem umfasst eine Kolbenzylindereinheit, welche über Anschlussorgane einerseits an dem zu bewegenden Element und andererseits an dem Basiselement angeschlagen ist. Die Kolbenzylindereinheit weist ein Druckrohr auf, in welchem ein mit einem Dämpfungsmedium gefüllter Arbeitsraum von einem Kolben an einer Kolbenstange zweigeteilt ist, wobei die Kolbenstange von einer Kolbenstangenführung radial geführt wird. Ein innerhalb einer Strömungsverbindung angeordnetes den Volumenbereich zwischen den Arbeitsräumen blockierendes Ventil wird derart angesteuert, dass bei einer Einleitung eines Türbewegungsimpulses an einem beliebigen Punkt der Tür das Blockierventil öffnet und unabhängig vom Druck innerhalb des Türfeststellungssystems geöffnet bleibt, bis bei Einleitung eines Bremsimpulses auf die Tür das Blockierventil wieder geschlossen wird.

In der DE 197 54 167 A1 wird eine Vorrichtung zur stufenlosen Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Komponente beschrieben, insbesondere von Türen und Klappen. Die beschriebene Vorrichtung umfasst mindestens einen Zylinder und einen Kolben mit einer elektro- oder magnetorheologischen Flüssigkeit, eine Steuerelektronik, mittels derer die elektrische oder magnetische Feldstärke in der rheologischen Flüssigkeit einstellbar ist und einer Einrichtung zur Erfassung oder Eingabe einer gewünschten Arretierungsstellung. Die Steuerelektronik ist in Abhängigkeit von der erfassten oder eingegebenen Arretierstellung ansteuerbar. Wird während des Öffnungsvorgangs durch eine Kamera ein Hindernis im geplanten Schwenkbereich erfasst, dann steuert eine Auswerteelektronik die Steuerelektronik so an, dass die Tür vor Erreichen des Hindernisses arretiert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugtür mit variabler Rastfunktion zur Verfügung zu stellen, welche eine gewünschte Raststellung zuverlässig erkennt und hält.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Fahrzeugtür mit variabler Rastfunktion mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wirkt eine variable Rastfunktion, welche eine Fahrzeugtür durch Einleiten eines Rastmomentes über einen ansteuerbaren Dämpfer in einer gewünschten Rastposition hält, innerhalb eines Funktionsbereichs auf die Fahrzeugtür, welcher sich auf einen vorgegebnen Öffnungsbereich zwischen einem ersten Öffnungswinkel und einem maximalen Öffnungswinkel erstreckt, wenn die Fahrzeugtür innerhalb des Funktionsbereichs eine vorgegebene Geschwindigkeit unterschreitet oder zum Stillstand kommt. Da ein Ein- oder Aussteigen bei einer gering geöffneten Fahrzeugtür nicht möglich ist, erstreckt sich der Funktionsbereich der variablen Rastfunktion nicht über den gesamten Öffnungsbereich der Fahrzeugtür, d.h. in einem ersten Segment des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür beispielsweise bis zu einem Öffnungswinkel von 15° wird die Fahrzeugtür bei einem erkannte Stillstand nicht gerastet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung bewegt sich die erfindungsgemäße Fahrzeugtür in eine Ausgangsposition, welche durch einen minimalen Öffnungswinkel repräsentiert wird, wenn die Fahrzeugtür innerhalb des ersten Segments des Öffnungsbereichs positioniert ist, welcher sich zwischen dem minimalen Öffnungswinkel und dem ersten Öffnungswinkel erstreckt. Dadurch fällt die Fahrzeugtür in vorteilhafter Weise ohne weitere äußere Einwirkung von alleine ins Schloss, wenn die Fahrzeugtür innerhalb des ersten Segments des Öffnungsbereichs positioniert wird. Diese Funktionalität wird durch die Begrenzung des Wirkungsbereichs der variablen Rastfunktion in vorteilhafter Weise ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür ist ein Rastmoment zum Halten der gewünschten Rastposition zeitgesteuert einleitbar oder aufhebbar ausgeführt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Rucken verhindert und das Einrasten wird für einen Benutzer haptisch angenehm gestaltet.

Das Rastmoment ist beispielsweise über mindestens ein PT₂-Glied mit einer vorgegebenen Zeitkonstante einleitbar oder aufhebbar.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür ist das Rastmoment zum Halten der Fahrzeugtür in der Rastposition, welche einem Bereich um eine mittlere Rastposition entspricht, in Abhängigkeit von einer ermittelten aktuellen Abweichung von der mittleren Rastposition einstellbar. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Energiebedarf des ansteuerbaren Dämpfers zum Erzeugen des Haltemoments reduziert werden.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür erkennt eine Auswerte- und Steuereinheit die gewünschte Rastposition, wenn der Benutzer während oder nach einer erkannten Bewegung der Fahrzeugtür einen inneren oder äußeren Türgriff oder einen Türrahmen loslässt.

Die Betätigung zur Aufhebung der Rastposition erkennt die Auswerte- und Steuereinheit beispielsweise, wenn der Benutzer den inneren oder äußeren Türgriff oder den Türrahmen greift.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür überwacht eine entsprechende Sensorik den inneren oder äußeren Türgriff oder den Türrahmen auf eine Betätigung des Benutzers. Dadurch wird der Bedienkomfort zum Aktivieren oder Deaktivieren der variablen Rastfunktion erhöht.

In einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür erkennt die Auswerte- und Steuereinheit die Betätigung zur Aufhebung der Rastposition, wenn eine kraftproportionale Auslenkung der Fahrzeugtür um die mittlere Rastposition erkannt wird, wobei die aufgebrachte Kraft mindestens systeminhärente Steifigkeiten in der Fahrzeugtür oder im Dämpfer oder in den Befestigungen überwindet. Da geringe Krafteinwirkungen von den systeminhärenten Steifigkeiten kompensiert werden, kann jede erkannte Auslenkung um die Rastposition eindeutig einer Betätigungskraft zugeordnet werden, wodurch in vorteilhafter Weise der Wunsch des Benutzers erkannt werden kann, die Rastfunktion auszuschalten.

Die Auswerte- und Steuereinheit hebt die Rastposition beispielsweise auf, wenn die Auslenkung der Fahrzeugtür aus der Rastposition einen vorgegeben Schwellwert erreicht oder übersteigt.

Alternativ oder zusätzlich detektiert ein Druck- oder Kraftsensor die aufgewendete Kraft und die Auswerte- und Steuereinheit hebt die Rastposition auf, wenn die detektierte Kraft einen vorgegeben Schwellwert erreicht oder übersteigt.

Durch die erfindungsgemäße elektronische variable Rastfunktion kann die Fahrzeugtür innerhalb des Funktionsbereichs in jeder beliebigen Position, in der sie positioniert wird, gehalten werden. Nach Überwinden einer maximalen Rastkraft wird die Tür wieder freigegeben. Bei einer alternativen Ausführungsform der elektronischen variablen Rastfunktion mit Komfortbetätigung, wird die Rastkraft abgeschaltet und die Tür kann nahezu kraftfrei bewegt werden, wenn die Tür am Außen- oder Innengriff oder am Türrahmen, in denen Betätigungssensoren integriert sind, gegriffen wird. Durch Auswerten der Betätigungssensoren erkennt die Auswerte- und Steuereinheit den Betätigungswunsch des Benutzers und aktiviert oder deaktiviert die variable Rastfunktion entsprechend dem erkannten Betätigungswunsch.

Verschiedene sinnvolle Ausgestaltungen, welche sich aus einer beliebigen Kombination der Gegenstände der Unteransprüche ergeben sind nicht explizit aufgeführt. Diese sollen jedoch sämtlich als zu der Erfindung gehörend eingeschlossen sein.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigen:
1 ein schematische Blockschaltbild der erfindungswesentlichen Komponenten einer Fahrzeugtür mit Rastfunktion,
2 ein detaillierteres Blockschaltbild der Fahrzeugtür mit Rastfunktion aus 1,
3 eine schematische Darstellung eines Bewegungsbereichs der Fahrzeugtür aus 1,
4 ein schematisches Zustandsdiagramm der Fahrzeugtür aus 1,
5 ein schematisches Zustandsdiagramm der Fahrzeugtür aus 1 mit Komfortbetätigung,
6 eine schematische Darstellung des Zusammenhangs der Haltemomente und des Öffnungswinkel bzw. einer Öffnungswinkeländerung, und
7 ein schematisches Zustandsdiagramm einer Fahrzeugtür mit verknüpften Komfortfunktionen.
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst eine erfindungsgemäße Fahrzeugtür 2 eine Sensorik 6 zur Erfassung der Türbewegung, eine Auswerte- und Steuereinheit 7 zum Auswerten der erfassten Türbewegung und zum Ansteuern eines Dämpfers 5 über ein Stellglied 4, wobei der Dämpfer über ein eingestelltes Moment M die Bewegung der Fahrzeugtür 2 beeinflusst. Die Auswerte- und Steuereinheit 7 gibt beispielsweise eine Steuerspannung U aus, welche vom Stellglied 4 in einen Strom I umgewandelt wird. Zusätzlich zur Erfassung der Türbewegung kann die Sensorik 6 auch Sensoren zur Überwachung eines inneren oder äußeren Türgriffs oder zur Hinderniserkennung im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2 umfassen.
2 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild der Fahrzeugtür 2 mit einer variablen Rastfunktion für ein Fahrzeug 1. Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst die Fahrzeugtür 2, Scharniere 11, den Dämpfer 5 mit dem als Stromregler ausgeführtem Stellglied 4, welches von der Auswerte- und Steuereinheit 7 angesteuert wird, einen Innengriff 9.1, einen Außengriff 9.3, einen Taster 9.2 und eine Einheit zur Türschlossentriegelung 10, welche von dem im Umfeld des Inngriffs 9.1 angeordneten Taster 9.2 über die Auswerte- und Steuereinheit 7 aktiviert wird. Zum Auswerten der Sensorsignale und zum Ausgeben von Steuersignalen umfasst die Auswerte- und Steuereinheit 7 eine CPU 7.2 und einen Analog-/Digitalwandler 7.3, welcher die empfangenen Sensorsignale zur Verarbeitung in der CPU 7.2 aufbereitet und einen Digital-/Analogwandler 7.1, welcher die Steuersignale von der CPU zur Ausgabe entsprechend aufbereitet. Zum Empfang und zur Ausgabe verfügt die Auswerte- und Steuereinheit zusätzlich über digitale Ein- und Ausgänge.
Wie weiter aus 2 ersichtlich ist, umfasst die Sensorik 6 einen Positionssensor 6.1, welcher den Öffnungswinkel ∅ der Fahrzeugtür detektiert und ein entsprechendes Signal an die Auswerte- und Steuereinheit 7 überträgt, und einen digitalen Laserscanner 6.2 mit zugehöriger Steuereinheit 8 zur Hinderniserkennung. Optional können am Innen- oder Außengriff 9.1, 9.3 der Fahrzeugtür 2 weitere Sensoren angeordnet und mit der Auswerte- und Steuereinheit 7 verbunden sein, welche eine Betätigung des zugeordneten Griffs 9.1, 9.3 detektieren und an die Auswerte- und Steuereinheit 7 weiterleiten.
Die dargestellten Scharniere 11 der Fahrzeugtür 2 weisen keine feste Rastung auf, sondern erlauben eine positionsunabhängige kraftarme Bewegung der Fahrzeugtür. Die Scharniere 11 sind so ausgeführt, dass die zugehörige Fahrzeugtür 2 in einem ersten Segment 400 des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür 2 von einem minimalen Öffnungswinkel ∅₀ bis zu einem ersten Öffnungswinkel ∅_min, welcher beispielsweise ca. 15° beträgt, ohne Wirken von äußeren Kräften ins Schloss fällt, also zu kleineren Positionen in Richtung des minimalen Öffnungswinkels ∅₀ hin beschleunigt wird.
Der eingesetzte Dämpfer 5 weist im freigeschalteten Zustand eine geringe Reibung auf und seine Haltekraft entspricht einem Halte-/Bremsmoment von ca. 100Nm. Der Dämpfer 5 ist so ausgeführt, dass er gut eingesteuert werden kann und schnell auf die Steuersignale anspricht.
Für die Umsetzung der variablen Rastfunktion stehen für den Dämpfer 5 verschiedene Bauarten und Wirkprinzipien zur Auswahl. Prinzipiell lassen sich die Dämpfer 5 in rotatorisch und translatorisch wirkende Dämpfer unterteilen. Die möglichen Aktoren 4 zur Ansteuerung der Dämpfer 5 lassen sich in elektro-hydraulische, elektro-mechanische, magnetorheologische und elektro-rheologische Wirkungsprinzipien klassifizieren. Es können auch aktive Stelleinheiten wie Elektromotoren, welche rotatorisch oder linear wirken, und Hydraulikantriebe eingesetzt werden.
Für die variable Rastfunktion wird die Position der Fahrzeugtür 2 ausgewertet, welche beispielsweise als Öffnungswinkel ∅ vom Positionssensor 6.1 erfasst wird. Durch geeignete Filterung und Differentiation des Signals des Positionssensors 6.1 kann die Winkelgeschwindigkeit geschätzt werden. Die eingesetzte Tiefpassfilterung stellt dabei einen Kompromiss aus einem möglichst „glatten" Signal, welches ein minimiertes Rauschen aufweist, und einer ausreichend unverfälschten Systembewegung mit geringen Verzögerungen dar. Als Positionssensor 6.1 können Winkelsensoren eingesetzt werden, welche nach dem Hall-Prinzip arbeiten oder als Dreh-Potentiometer ausgeführt sind. Außerdem können auch linear wirkende Längenmesssysteme, mit welchen sich die Position der Fahrzeugtür 2 bestimmen lässt verwendet werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugtür 2 wird nicht die Verschiebung des Dämpfers 5, sondern die Position der Fahrzeugtür 2 selbst erfasst, inklusive der aufgrund der Elastizitäten in der Mechanik der Fahrzeugtür 2 und des Dämpfers 5 auftretenden Bewegungen. Ist der Positionssensor 6.1 in den Dämpfer 5 integriert, dann wird in der Konstruktion des Dämpfers 5 explizit eine elastische Nachgiebigkeit vorgesehen, welche ermöglicht, dass der Sensor 6.1 auch bei blockiertem Dämpfer 5 eine Bewegung der Fahrzeugtür 2 im Rahmen ihrer Nachgiebigkeit erfassen kann.
Bei einer möglichen Ausführungsform umfasst die variable Rastfunktion eine Komfortbetätigung, bei welcher ein Betätigungswunsch mittels einem im Aussengriff 9.3 der Fahrzeugtür 2 eingelassenen mechanischen Taster, mit dem erkannt wird, ob der Bediener den Griff 9.3 anfasst, oder mittels eines kapazitiven Sensors am Innengriff 9.1 der Fahrzeugtür 2 erfasst wird. Zusätzlich zu diesen Sensoren, welche die Hand des Fahrers am Griff 9.1, 9.3 detektieren, kann am oberen Ende des Innengriffs ein weiterer Taster angeordnet sein. Zur Erfassung des Betätigungswunsches können auch andere Sensoren eingesetzt werden. Mit Hilfe der Sensoren wird erkannt, ob der Fahrer den inneren oder äußeren Türgriff 9.1, 9.3 greift. Ist dies erfüllt, wird die Rastkraft ausgeschaltet, so dass der Fahrer die Fahrzeugtür 2 ohne Kraftaufwand aus ihrer Rastposition bewegen kann.
Bewegt der Fahrer die Fahrzeugtür 2 und hat die Hand an einem der Griffe 9.1, 9.3 und lässt der Fahrer den entsprechenden Griff 9.1, 9.3 los, dann wird die Fahrzeugtür 2 sichtbar abgebremst und in einer Rastposition gehalten. Dadurch erhält der Fahrer eine Rückmeldung darüber, ob und wann die Fahrzeugtür 2 die Rastposition einnimmt.
Der Sensor 6.2 zur Hinderniserkennung erkennt die Position von Objekten im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2, entweder relativ zum Fahrzeug 1 oder relativ zur aktuellen Position der Fahrzeugtür 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hindernissensor 6.2 als Laserscanner mit einem schwingenden Ablenkspiegel ausgeführt. Der Laserscanner 6.2 ist so an die Fahrzeugtür 2 angeordnet, dass eine Ebene abgetastet wird, welche durch die Scharnierachse verläuft, aber zur Fläche der Fahrzeugtür 2 einen entsprechenden Winkel aufweist. Dadurch können Hindernisse rechtzeitig erkannt werden, welche sich der Fahrzeugtür 2 nähern. Bei einer solchen Anordnung des Hindernissensors 6.2 wird keine Information über die exakte Position des Hindernisses im Raum benötigt, da der Abstand zur Fahrzeugtür 2 in den relevanten Winkelkoordinaten eindeutig bestimmbar ist.
3 zeigt den Funktionsbereich 100 der variablen Rastfunktion. Wie aus 3 ersichtlich ist, erstreckt sich der Funktionsbereich 100 der variablen Rastfunktion bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vom ersten Öffnungswinkel ∅_min = 15° bis zum maximalen Öffnungswinkel ∅_max = 75°. Wird die Fahrzeugtür 2 innerhalb des Funktionsbereichs 100 der variablen Rastung in einer beliebigen Position zum Stillstand gebracht, dann wird die Fahrzeugtür 2 durch das Haltemoment des Dämpfers 5 an genau dieser Position gehalten. Erkennt der Hindernissensor 6.2 innerhalb des Öffnungsbereichs ein Hindernis, dann wird der mögliche Öffnungswinkel so begrenzt, dass eine Beschädigung der Fahrzeugtür 2 beim Öffnen verhindert wird. Dadurch reduziert sich auch der Funktionsbereich der variablen Rastfunktion auf den Bereich unterhalb des Öffnungswinkels, welcher von dem erkannten Hindernis vorgegebenen wird.
Wie weiter aus 3 ersichtlich ist, erstreckt sich der Funktionsbereich 100 der variablen Rastfunktion nicht über den gesamten Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2. Im ersten Segment 400 des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür 2 bis zum ersten Öffnungswinkel ∅_min = l5° wird die Fahrzeugtür 2 nicht gerastet. Da ein Ein- oder Aussteigen bei einem so geringen Öffnungswinkel nicht möglich ist, hat dies keinen negativen Einfluss auf den Komfort. Durch die oben beschriebene Ausgestaltung der Scharniere 11 fällt die Fahrzeugtür 2 ins Schloss, wenn sie innerhalb des ersten Segmentes 400 des Öffnungsbereichs positioniert wird. Diese Funktionalität wird durch die Begrenzung des Funktionsbereichs 100 der variablen Rastfunktion weiterhin gewährleistet. Die Fahrzeugtür 2 ist mit dem maximal möglichen Öffnungswinkel ∅_max = 75° dargestellt. Eine gestrichelt dargestellte Fahrzeugtür 2 zeigt die Ausgangsposition der Fahrzeugtür 2 mit dem minimalen Öffnungswinkel ∅₀ = 0°, d.h. die geschlossene Fahrzeugtür 2.
Bei einer Ausführung der variablen Rastfunktion ohne Komfortbetätigung, wird die Fahrzeugtür 2 in einer Rastposition gehalten, wenn die Fahrzeugtür 2 innerhalb des Funktionsbereichs 100 zum Stillstand gebracht wird oder wenn die Geschwindigkeit der Fahrzeugtür 2 unter einen Schwellwert sinkt.
Das Rastmoment wird zeitgesteuert eingeblendet, beispielsweise entsprechend einer Sprungantwort eines PT₂-Glieds, um ein Rucken zu verhindern und damit das Einrasten der Fahrzeugtür 2 für den Benutzer haptisch angenehm zu gestalten. Durch das Rastmoment wird die Fahrzeugtür 2 in ihrer Rastposition gehalten. Systeminhärente Steifigkeiten in der Fahrzeugtür 2, dem Dämpfer 5 und dessen Befestigungen erfordern ein kraftproportionales Auslenken der Tür um die Rastposition, d.h. jeder erkante Auslenkung um die Rastposition kann eindeutig eine Betätigungskraft zugeordnet werden.
Diese Eigenschaft kann verwendet werden, um den Wunsch des Bedieners zu erkennen, die Rastung auszuschalten. Bei einem Überschreiten eines Schwellwertes für die Auslenkung aus der Rastposition oder bei einem Überschreiten eines bekannten Drehmoments wird das Rastmoment zeitgesteuert ausgeblendet.
Alternativ kann zur Ausschaltung des Rastmomentes auch ein Druck-/Kraftsensor verwendet werden, welcher beispielsweise im Verbindungspfad zwischen dem Dämpfer 5 und Abstützpunkten des Dämpfers 5 integriert ist.
4 zeigt ein schematisches Zustandsdiagramm der Fahrzeugtür 2 mit variabler Rastfunktion ohne Komfortbetätigung. Wie aus 4 ersichtlich ist die Fahrzeugtür 2 in einem ersten Zustand Z1 frei beweglich und wird, wenn der aktuelle Öffnungswinkel innerhalb des Funktionsbereichs 100 liegt und die Geschwindigkeit einen Schwellwert unterschreitet, über ein PT₂-Glied 12 mit einer ersten Zeitkonstanten abgebremst. In einem zweiten Zustand Z2 wird die Fahrzeugtür 2 mittels des Rastmoments solange aktiv in der augenblicklichen Position gehalten, bis die Auslenkung der Fahrzeugtür 2 einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, wobei das Rastmoment über ein zweites PT₂-Glied 13 mit einer zweiten Zeitkonstanten aufgehoben wird und die Fahrzeugtür 2 in den ersten Zustand Z1 zurückkehrt. Die PT₂-Filter 12, 13 gewährleisten ein ruckfreies Ein- und Ausblenden des Rastmomentes und erzeugen eine Verzögerung des Ein- und Ausschaltens dieser Signale und erhöhen somit spürbar den Gesamtkomfort des Systems.
5 zeigt ein schematisches Zustandsdiagramm der Fahrzeugtür 2 mit variabler Rastfunktion und einer Komfortbetätigung. Wie aus 5 ersichtlich ist kann die Fahrzeugtür 2 beim Übergang vom ersten Zustand Z1 in den zweiten Zustand Z2 in einem dritten Zustand Z3 durch eine Abbremsfunktion aktiv abgebremst werden, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit der Fahrzeugtür 2 einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt und der Türgriff 9.1, 9.3 losgelassen wird. Ein zusätzlicher Übergang vom zweiten Zustand Z2 in den ersten Zustand Z1 erfolgt dann, wenn einer der Türgriffe 9.1, 9.3 betätigt wird.
Nach dem Einrasten in einer gewünschten Rastposition erfolgt das notwendige Stellen eines Bremsmomentes bzw. des Rastmomentes zum Halten der Fahrzeugtür 2. Bei einem Aktor, der zum Halten der Tür keine Energie benötigt, kann dabei das maximale Rastmoment gestellt werden. Um bei Verwendung von Dämpfern 5 mit inversem Funktionsprinzip nicht unnötig Energie für das Halten zu verbrauchen, wird das Rastmoment abhängig von der aktuellen Abweichung zur Rastposition Δ∅ = ∅ – ∅_Raste ermittelt. Allgemein gilt unter der Vorgabe eines minimalen bzw. maximalen Rastmomentes : M_min,Raste ≤ M_Raste ≤ M_max,Raste 6 stellt mögliche Zusammenhänge des Rastmoments M_b = f (∅ – ∅_Raste) = f(Δ∅) dar. Die einstellbare Breite Δ∅ der Rastposition ist, wie aus 6 ersichtlich ist, auf einen Schwellwert ∅_threshold von ±2° gesetzt. Die voreingestellten minimalen und maximalen Rastmomente M_min,Raste und M_max,Raste entstammen beispielsweise aus Messungen herkömmlicher Türöffnungsmechanismen.
7 zeigt ein Zustandsdiagramm der Fahrzeugtür 2 mit einer Kombination von mehreren Komfortfunktionen. Wie aus 7 ersichtlich ist die Fahrzeugtür 2 im ersten Zustand Z1 frei beweglich ist und wird in einem zweiten Zustand Z2 durch die variable Rastfunktion in einer beliebigen Rastposition innerhalb des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür 2 aktiv gehalten. Bei einem erkannten Hindernis nimmt die Fahrzeugtür 2 einen vierten Zustand Z4 in Form eines virtuellen Anschlags ein, welcher in Abhängigkeit vom Abstand der Fahrzeugtür 2 zu dem erkannten Hindernis eingenommen wird. Im bereits beschriebenen dritten Zustand Z3 kann die Fahrzeugtür 2 beim Übergang in den Rastzustand Z2 oder in den virtuellen Anschlag Z4 oder in eine der Endpositionen des Öffnungsbereichs aktiv durch eine Abbremsfunktion abgebremst werden. Durch die Abbremsfunktion im Zustand Z3 erreicht die Fahrzeugtür 2 eine vorgegebene Zielposition beim Öffnen mit der Geschwindigkeit Null und bei Endlagendämpfung in Schließrichtung mit einer vorgegebenen Zielgeschwindigkeit. Die Abbremsfunktion im Zustand Z3 kann zusätzlich zur Begrenzung der Türgeschwindigkeit bei einer Öffnungs- oder Schließbewegung aktiviert werden. Die Abbremsfunktion wird in diesem Fall aktiviert, wenn die Türgeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Als weitere Komfortfunktion kann ein im Umfeld des Türinnengriffs 9.1 angeordnetes manuelles Betätigungsmittel 9.2 dazu verwendet werden, ein Fahrzeugschloss vor dem Öffnen der Fahrzeugtür 2 elektronisch zu entriegeln.
Wie aus 7 weiter ersichtlich ist, verfügt die Fahrzeugtür 2 über einen fünften Zustand Z5, welcher durch eine vorgegebene Betätigung aktiviert wird, und als Ausstiegshilfe wirkt, bei welcher die Fahrzeugtür 2 solange mit einem maximalen Rastmoment in einer gewünschter Position gehalten wird, bis die Ausstiegshilfe wieder deaktiviert wird.
Die genannten Komfortfunktionen, welche Übergänge zwischen den ersten bis vierten Zuständen verursachen, sind zueinander kompatibel und können beliebig miteinander kombiniert werden, d.h. ihre Aktivierungs- und Deaktivierungsbedingungen sind eindeutig und lassen sich ohne weitere Maßnahmen kombinieren.
Da die variable Rastfunktion und die Ausstiegshilfe dieselben Schaltbedingungen zum Aktivieren der Haltekraft haben, können diese beiden Funktionen nicht uneingeschränkt nebeneinander implementiert werden. Eine mögliche Umsetzung könnte die variable Rastfunktion als Standardfunktion aufweisen und die Ausstiegshilfe könnte beispielsweise durch eine Betätigung eines speziellen Schalters aktiviert werden.

Claims

Fahrzeugtür mit variabler Rastfunktion, welche die Fahrzeugtür (2) durch Einleiten eines Rastmomentes (M) über einen ansteuerbaren Dämpfer (5) in einer gewünschten Rastposition hält, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (7) die gewünschte Rastposition durch Auswerten einer von einer Sensorik (6) erfassten momentanen Türbewegung erkennt und den Dämpfer (5) über ein Stellglied (4) entsprechend ansteuert, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (7) die Rastposition nach Erkennung einer entsprechenden Betätigung aufhebt, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Rastfunktion innerhalb eines Funktionsbereichs (100) auf die Fahrzeugtür (2) wirkt, welcher sich auf einen vorgegebenen Öffnungsbereich zwischen einem ersten Öffnungswinkel (∅_min) und einem maximalen Öffnungswinkel (∅_max) erstreckt, wenn die Fahrzeugtür (2) innerhalb des Funktionsbereichs (100) eine vorgegebene Geschwindigkeit unterschreitet oder zum Stillstand kommt.
Fahrzeugtür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fahrzeugtür (2) in einem weiteren Bereich (400), welcher sich auf einen vorgegebenen Öffnungsbereich zwischen einem minimalen Öffnungswinkel (∅₀) und dem ersten Öffnungswinkel (∅_min) erstreckt, in eine Ausgangsposition bewegt, welche durch den minimalen Öffnungswinkel (∅₀) repräsentiert wird, wenn die Fahrzeugtür (2) innerhalb des weiteren Bereichs (400) positioniert ist.
Fahrzeugtür nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastmoment (M) zum Halten der gewünschten Rastposition zeitgesteuert einleitbar oder aufhebbar ist.
Fahrzeugtür nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastmoment (M) über mindestens ein PT₂-Glied (12, 13) mit einer vorgegebenen Zeitkonstanten einleitbar oder aufhebbar ist.
Fahrzeugtür nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastmoment (M) zum Halten der Fahrzeugtür (2) in der Rastposition, welche einem Bereich um eine mittlere Rastposition entspricht, in Abhängigkeit von einer ermittelten aktuellen Abweichung von der mittleren Rastposition einstellbar ist.
Fahrzeugtür nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (7) die gewünschte Rastposition erkennt, wenn der Benutzer während oder nach einer erkannten Bewegung der Fahrzeugtür (2) einen inneren oder äußeren Türgriff (9.1, 9.3) oder einen Türrahmen loslässt.
Fahrzeugtür nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (7) die Betätigung zur Aufhebung der Rastposition erkennt, wenn der Benutzer den inneren oder äußeren Türgriff (9.1, 9.3) oder den Türrahmen greift.
Fahrzeugtür nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine entsprechende Sensorik den inneren oder äußeren Türgriff (9.1, 9.3) oder den Türrahmen auf eine Betätigung des Benutzers überwacht.
Fahrzeugtür nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (7) die Betätigung zur Aufhebung der Rastposition erkennt, wenn eine kraftproportionale Auslenkung der Fahrzeugtür (2) um die mittlere Rastposition erkannt wird, wobei die Kraft mindestens systeminhärente Steifigkeiten in der Fahrzeugtür (2) oder im Dämpfer (5) oder in den Befestigungen überwindet.
Fahrzeugtür nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (7) die Rastposition aufhebt, wenn die Auslenkung der Fahrzeugtür (2) aus der Rastposition einen vorgegeben Schwellwert erreicht oder übersteigt.
Fahrzeugtür nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck- oder Kraftsensor die aufgewendete Kraft detektiert und die Auswerte- und Steuereinheit (7) die Rastposition aufhebt, wenn die detektierte Kraft einen vorgegeben Schwellwert erreicht oder übersteigt.