CN201049582Y - 汽车电动天窗控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车电动天窗控制装置，包括用于带动天窗移动的软轴、用于带动软轴移动的电机和电子控制单元，还包括斜齿轮、标志盘和至少两个光电开关，所述标志盘上均匀开有孔隙，所述斜齿轮与软轴啮合，所述标志盘经定位跟随斜齿轮的转动而转动，所述至少两个光电开关探测标志盘上的孔隙，所述至少两个光电开关的输出端耦合到电子控制单元，所述电子控制单元根据光电开关输出的信号对电机进行控制。由于直接导致天窗移动的软轴和光电开关之间仅有一个斜齿轮过渡，避免了现有电动天窗中出现的软轴和开关之间有过多的过渡，得以精确检测天窗的移动方向和位置，从而避免现有电动天窗所出现的功能性失效问题。

Description

汽车电动天窗控制装置

【技术领域】

本实用新型涉及汽车的电动天窗，尤其涉及控制天窗移动的控制装置。

【背景技术】

现有的电动天窗控制系统，如图1所示，主要包括电子控制单元、电机和天窗软轴，其中电机部分包括电机蜗杆、蜗轮、第一齿轮和第二齿轮、星轮、星轮盖、微动开关、外花键和斜齿轮。电机蜗杆和蜗轮啮合，第一齿轮和第二齿轮啮合，蜗轮、第一齿轮和星轮、星轮盖在同一个转动轴上，圆形星轮盖边缘处有一个窄的浅槽和两个宽的浅槽，并且两个宽槽分别位于星轮盖侧面的上半部和下半部，分别负责触发两个开关。窄槽的作用是定电机零点用，两个宽槽就是使微动开关形成四种组合状态。开关触点到槽里，开关就是截止状态，开关触点被星轮盖边缘抵住，开关就处于导通状态。第二齿轮和外花键在同一个转动轴上，外花键和斜齿轮啮合。控制过程：电子控制单元控制电机蜗杆的转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第二齿轮转动，第二齿轮带动外花键转动，再带动斜齿轮转动，从而带动天窗软轴移动。而第一齿轮转动时，会带动星轮和星轮盖转动，设两个微动开关为第一开关和第二开关，由于两个宽槽的宽度相等，且等于星轮盖周长的1/4，并且两个槽相隔星轮盖周长1/4的宽度，两个开关的位置经设置可使其输出的方波信号组合后产生四种状态，即01、10、00、11。两个微动开关的四种状态是为了检测天窗软轴是朝哪个方向移动；如果微动开关的初始状态是第一开关没按下，第二开关抵住，那么它们的下一个状态势必是同时没按下或同时抵住，通过检测下一个状态是同时没按下还是同时抵住，就可以检测出天窗软轴的移动方向，并进一步检测出天窗软轴的移动距离。

由于微动开关和软轴之间有过多的配合，如图1所示，微动开关和天窗软轴之间还存在有两个齿轮、一个星轮、一个星轮盖、一个外花键和一个斜齿轮，因为机械零件本身的装配和零件精度就有误差，而天窗位置移动最直接的动力来源于软轴，然后开关能够提供信号使软轴往不同方向移动。再加上现有天窗中的微动开关机械安装定位方面也存在误差，在微动开关方面造成的误差，反映在软轴上面就是几十倍的误差。这种反馈结构影响传动精度，再加上装配误差以及微动开关的敏感度误差，从而使天窗控制装置无法正确感应到天窗机械位置的移动距离，从而造成天窗机械部分无法达到原始位置或开启关闭不正常，造成了天窗严重的功能性失效。所以需要尽量减少开关方面本身的误差以及开关和软轴之间的传动误差，也就是尽量要减少开关和软轴之间的零件配合。

【发明内容】

本实用新型的主要目的就是解决现有技术中的天窗的移动位置不能精确控制的技术问题，提供一种汽车电动天窗控制装置，更准确的感应软轴的移动方向和距离，从而进一步对软轴的移动进行精确控制，即对天窗的移动位置进行精确控制。

为实现上述目的，本实用新型提供一种汽车电动天窗控制装置，包括用于带动天窗移动的软轴、用于带动软轴移动的电机和电子控制单元，还包括斜齿轮、用于跟随斜齿轮的转动而转动的标志盘和至少两个光电开关，所述标志盘上均匀开有孔隙，所述斜齿轮与软轴啮合，所述至少两个光电开关探测标志盘上的孔隙，且所述标志盘上的孔隙经设置和至少两个光电开关经定位使得光电开关输出两个相位相差90度、且占空比为1/2的方波，所述光电开关的输出端耦合到电子控制单元，所述电子控制单元根据光电开关输出的信号对电机进行控制。

其中，所述标志盘经定位与斜齿轮同轴，从而在斜齿轮跟随软盘转动时，标志盘与斜齿轮同轴转动。

所述标志盘的一种方案为边缘开有均匀条状孔隙的圆形栅格。

在一种实施方式中，所述栅格的用于遮挡光线的栅部和作为孔隙使光线通过的格部的宽度比例为3∶1，所述光电开关为两个，所述两个光电开关位于与栅格同心的圆周上且经定位使其检测光线的夹角为α/4+n·α，其中，α为栅格的一个相邻的栅部和格部的弧长相对于栅格圆心的夹角，n为整数，从而使两个光电开关输出两个相位相差90度、且占空比为1/2的方波。

其中，所述光电开关为光耦。

为使斜齿轮和标志盘转动的同步性更好，所述斜齿轮和标志盘为一体式结构，使其在软轴的带动下一起转动。

本实用新型的进一步改进是，还包括用于将电子控制单元、斜齿轮、标志盘和光电开关容纳于其内的控制盒，以对电子控制单元、斜齿轮、标志盘和光电开关进行保护，并且所述控制盒上开设有用于使斜齿轮的至少一部分露出以和软轴啮合的孔。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种汽车电动天窗控制装置，包括电子控制单元，还包括斜齿轮、标志盘和至少两个光电开关，所述标志盘上均匀开有孔隙，所述标志盘经定位跟随斜齿轮的转动而转动，所述至少两个光电开关探测标志盘上的孔隙，所述标志盘上的孔隙经设置和至少两个光电开关经定位使得光电开关输出两个相位相差90度、且占空比为1/2的方波，所述至少两个光电开关的输出端耦合到电子控制单元，所述电子控制单元根据光电开关输出的控制信号对电机进行控制。

在一种实施方式中，所述标志盘经定位与斜齿轮同轴，且与斜齿轮为一体式结构，以便使标志盘跟随斜齿轮同步转动。

所述标志盘的一种方案为边缘开有均匀条状孔隙的圆形栅格，所述栅格的栅部和格部的宽度比例为3∶1，所述光电开关为两个光耦，所述两个光耦位于与栅格同心的圆周上且经定位使其检测光线的夹角为α/4+n·α，其中，α为栅格的一个相邻的栅部和格部的弧长相对于栅格圆心的夹角，n为整数。

本实用新型的有益效果是：由于直接导致天窗移动的软轴和光电开关之间仅有一个斜齿轮过渡，避免了现有电动天窗中出现的软轴和开关之间有过多的过渡，减小了机械部件因配合而产生的误差，更准确的感应软轴的移动方向和距离，从而进一步对软轴的移动进行精确控制，即精确控制天窗的移动方向和位置，从而避免现有电动天窗所出现的功能性失效问题。另外，本实用新型中采用光电开关，灵敏度比现有技术中的机械触点式开关高出很多，其本身误差极小。

本实用新型的方案及优点将通过下面实施方式结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是现有技术中软轴转动传递关系图；

图2是本实用新型一种实施例的结构示意图；

图3是本实用新型一种实施例中栅格和光耦的位置关系图；

图4是本实用新型一种实施例中一体式的斜齿轮和栅格的结构图；

图5是本实用新型另一种实施例的结构图；

图6是本实用新型另一种实施例的俯视图。

【具体实施方式】

汽车电动天窗控制装置包括软轴、电机、电子控制单元、斜齿轮、标志盘和至少两个光电开关，所述标志盘上均匀开有孔隙。

软轴为表面具有螺纹的轴，电机通常包括电机蜗杆、蜗轮、第一齿轮和第二齿轮、外花键和斜齿轮。电机通过自身的斜齿轮带动软轴移动，软轴带动天窗移动。请参考图2，软轴4设置在软管3中，将软管3上设置一开口，使软轴4的一部分露出，斜齿轮5上的齿的倾斜角度与软轴4上的螺纹相配合，从而使斜齿轮5和软轴4相啮合，斜齿轮5跟随软轴4的移动而转动。在一种实施方式中，标志盘为圆形栅格1，其圆周上均匀开设有条状孔隙，透光的孔隙称为栅格的格部，遮光部分称为栅部。栅格1与斜齿轮5同轴转动，相当于栅格1跟随软轴4的移动而转动。光电开关为光耦7，光耦7经定位可探测栅格1上的孔隙，当孔隙部分经过光耦7时，光耦7输出高电平，当遮光部分经过光耦7时，光耦7输出低电平。或者反之，当孔隙部分经过光耦7时，光耦7输出低电平，当遮光部分经过光耦7时，光耦7输出高电平。随着栅格1的转动，光耦7输出一个具有一定占空比的方波至电子控制单元6。

为利用光耦形成对电机的控制信号，将光耦设置为两个，使两个光耦输出两个相位相差90度、且占空比为1/2的方波。首先使光耦输出占空比为1/2的方波。因光耦发出的光是一个光束而不是一个光线，所以并不是将栅格1的栅部和格部的宽度比例设计为1∶1就可以实现占空比为1/2的方波。经过大量的实验，发现将栅格1的栅部11的宽度L1和格部10的宽度L2的比例设计为3∶1可以使光耦输出占空比为1/2的方波，如图3所示为图2中栅格的仰视图。第二步使两个方波相差90度相位。设一个相邻的栅部11和格部10的弧长相对于栅格圆心的夹角为α，则两个光耦位于与栅格1的同心圆的圆周上，且两个光耦的检测光线的夹角β应为：β＝α/4+n·α，其中，n为整数，即将第一光耦71先定位，第二光耦72的位置顺时针或逆时针移过整数个栅部11和格部10后再移动栅部11和格部10的1/4即可。当第一光耦71和第二光耦72位于相邻的一个栅部11和格部10内时，第一光耦71和第二光耦72的检测光线的夹角β为α/4。从而使两个光耦输出两个相位相差90度、且占空比为1/2的方波。该两个方波在一个周期的波形内，产生如下四种组合状态：10、11、01、00，即第一光耦导通、第二光耦截止，第一光耦导通、第二光耦导通，第一光耦截止、第二光耦导通，第一光耦截止、第二光耦截止。该两个方波输出到电子控制单元，电子控制单元根据光耦输出的信号的四种组合状态就可以知道电机的转动方向，即知道了软轴和天窗的移动方向。

例如，当直流电机带动软管3中的软轴4向左移动的时候，则和软轴4相啮合的斜齿轮5逆时针旋转，这样栅格1的边缘部分也在光耦7的间隙中逆时针旋转，如图2所示。栅格1的栅部11会使光耦截止，栅格1的格部10会使光耦导通，而栅格1可以总是使两个光耦形成两个相位相差90度且占空比为1/2的方波。假设电机逆时针旋转时，两个光耦在一个周期的波形内，产生如下顺序的组合状态：10、00、01、11；假设电机顺时针旋转时，两个光耦在一个周期的波形内，产生如下顺序的组合状态：10、11、01、00。根据以上的组合状态的顺序，当电子控制单元在得到10这个信号后，如果接下来的信号是11，则电子控制单元得知电机处于顺时针旋转状态，软轴和天窗朝某个方向移动；如果接下来的信号是00，则电子控制单元得知电机处于逆时针旋转状态，软轴和天窗朝另一个方向移动。电子控制单元通过检测方波信号即可得知软轴和天窗的移动方向和移动的距离，并根据用户对天窗移动开关的控制对电机进行下一步控制，从而使天窗能够准确到达原始位置，并正确开启和关闭。

为了更好地使栅格跟随软轴的移动而转动，在更好的实施方式中，栅格1和斜齿轮5为同轴一体式设计，如图4所示，可通过一次成型制成。当然，栅格和斜齿轮也可以通过螺钉固定或粘结的方式使其固定在一起实现同轴转动。栅格的周边还可以设计与斜齿轮啮合的齿，以便使栅格在斜齿轮的带动下转动。

上述实施方式中，标志盘还可以是均匀开有圆孔或椭圆孔的圆盘，两个光电开关的相对位置根据标志盘上的孔隙进行设定，只要标志盘的遮光部分和透光孔隙的宽度比例以及两个光电开关的摆放位置关系总是使两个光电开关形成两个相位相差90度且占空比为1/2的方波即可。

光电开关还可以是其它开关，数量可以是三个或四个，只要可以输出两个相位相差90度且占空比为1/2的方波即可。

电子控制单元、标志盘和光电开关可以安装在一块线路板上，以方便信号传输。

为方便安装和对控制装置进行保护，在更好的实施方式中，电子控制单元、斜齿轮、标志盘和光电开关被容纳在控制盒8内，如图5所示，软管3经过控制盒8的附近，以便使软管3中的软轴和控制盒8内的斜齿轮啮合。为方便软管3的定位，控制盒8上设有供软管3穿过的凹槽82，软管3上设置的使软轴4的一部分露出的开口也位于凹槽82部分，控制盒8上靠近软管3上开口的地方设有用于使斜齿轮5的至少一部分露出以和软轴4啮合的孔81，如图6所示。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车电动天窗控制装置，包括用于带动天窗移动的软轴(4)、用于带动软轴(4)移动的电机(2)和电子控制单元(6)，其特征在于：还包括斜齿轮(5)、用于跟随斜齿轮(5)的转动而转动的标志盘和至少两个光电开关(7)，所述标志盘上均匀开有孔隙，所述斜齿轮(5)与软轴(4)啮合，所述至少两个光电开关(7)用于探测标志盘上的孔隙，且所述标志盘上的孔隙经设置和至少两个光电开关(7)经定位使得光电开关输出两个相位相差90度、且占空比为1/2的方波，所述光电开关(7)的输出端耦合到电子控制单元(6)，所述电子控制单元(6)根据光电开关(7)输出的信号对电机(2)进行控制。

2.如权利要求1所述的汽车电动天窗控制装置，其特征在于：所述标志盘与斜齿轮(5)同轴。

3.如权利要求2所述的汽车电动天窗控制装置，其特征在于：所述标志盘为边缘开有均匀条状孔隙的圆形栅格(1)。

4.如权利要求3所述的汽车电动天窗控制装置，其特征在于：所述栅格(1)的栅部(11)和格部(10)的宽度比例为3∶1，所述光电开关(7)为两个，所述两个光电开关(7)位于与栅格(1)同心的圆周上且经定位使其检测光线的夹角为α/4+n·α，其中，α为栅格的一个相邻的栅部和格部的弧长相对于栅格圆心的夹角，n为整数。

5.如权利要求4所述的汽车电动天窗控制装置，其特征在于：所述光电开关(7)为光耦。

6.如权利要求2至5中任一项所述的汽车电动天窗控制装置，其特征在于：所述斜齿轮(5)和标志盘为一体式结构。

7.如权利要求1所述的汽车电动天窗控制装置，其特征在于：还包括用于将电子控制单元(6)、斜齿轮(5)、标志盘和光电开关(7)容纳于其内的控制盒(8)，所述控制盒(8)上开设有用于使斜齿轮的至少一部分露出以和软轴啮合的孔(81)。

8.一种汽车电动天窗控制装置，包括电子控制单元(6)，其特征在于：还包括斜齿轮(5)、标志盘和至少两个光电开关(7)，所述标志盘上均匀开有孔隙，所述标志盘经定位跟随斜齿轮(5)的转动而转动，所述至少两个光电开关(7)探测标志盘上的孔隙，所述标志盘上的孔隙经设置和至少两个光电开关(7)经定位使得光电开关输出两个相位相差90度、且占空比为1/2的方波，所述至少两个光电开关(7)的输出端耦合到电子控制单元(6)，所述电子控制单元(6)根据光电开关(7)输出的控制信号对电机(2)进行控制。

9.如权利要求8所述的汽车电动天窗控制装置，其特征在于：所述标志盘与斜齿轮(5)同轴，且与斜齿轮(5)为一体式结构。

10.如权利要求9所述的汽车电动天窗控制装置，其特征在于：所述标志盘为边缘开有均匀条状孔隙的栅格(1)，所述栅格(1)的栅部(11)和格部(10)的宽度比例为3∶1，所述光电开关(7)为两个光耦，所述两个光耦位于与栅格(1)同心的圆周上且经定位使其检测光线的夹角为α/4+n·α，其中，α为栅格的一个相邻的栅部和格部的弧长相对于栅格圆心的夹角，n为整数。

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