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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Bewegung eines
dreh- und/oder translatorisch beweglichen Antriebselementes eines
Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise eine drehbare Antriebswelle
oder ein Verstellantrieb, mit einem Signalerzeugungselement zum
Generieren von Signalen in Abhängigkeit
von der Bewegung des Antriebselementes, wenigstens einem ersten
Sensorelement, welches die Signale des Signalerzeugungselementes
erfasst und an eine Auswerteeinrichtung weiterleitet, wobei das
erste Sensorelement mit einem interruptfähigen Eingang der Auswerteeinrichtung verbunden
ist, um bei Ausfall des ersten Sensorelementes einen Interrupt zu
erzeugen, und mit einem zweiten Sensorelement als Redundanz für das erste Sensorelement.
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Stand der Technik
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der
DE 198 06 099 A1 bekannt. Das Erkennen eins
Ausfalls der Sensorelemente wird dort hardwaremäßig durchgeführt. Dazu
ist an der Auswerteeinrichtung der Vorrichtung eine interruptfähige Eingangsschnittstelle vorgesehen,
an welche die Sensorelemente angeschlossen sind. Bei einer Änderung
des Pegels der Sensorsignale, also auch bei einem Ausfall der Sensorelemente,
löst die
Eingangsschnittstelle einen Interrupt aus, welcher den normalen
Programmbetrieb der Auswerteeinrichtung unterbricht.
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Aufgabenstellung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art bereit zu stellen, bei welcher der Ausfall der vorhandenen Sensorelemente
mit größerer Sicherheit
als bisher feststellbar ist.
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Erfindung und vorteilhafte
Wirkungen
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Auswerteeinrichtung zum Erkennen eines Ausfalls des ersten
Sensorelementes im Polling-Betrieb betreibbar ist. Unter einem Polling-Betrieb
wird im Sinne dieser Erfindung eine softwaremäßige zyklische Abfrage von
mit den Sensorelementen verbundenen Eingängen der Auswerteeinrichtung
verstanden. Der Polling-Betrieb ist auf einfache Weise realisierbar
und erfordert keine zusätzliche
Hardware. Somit ist durch diese Maßnahme das Erkennen eines Ausfalls
eines Sensorelementes mit wenig Aufwand möglich, um dann auf das zweite Sensorelement
umzuschalten. Damit ist erreicht, dass das Erkennen eines Ausfalles
des ersten Sensorelementes auf zwei unterschiedlichen Wegen erfolgt,
so dass ein Ausfall des ersten Sensorelementes mit großer Sicherheit
detektiert wird.
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Bei
der Vorrichtung ist also durch das zweite Sensorelement eine so
genannte Rückfallebene
geschaffen, welche bei Ausfall des ersten Sensorelementes aktivierbar
ist und ein weiteres Erfassen der Bewegung des Antriebselementes
sicherstellt. Es bleibt damit auch bei einem Ausfall des ersten
Sensorelementes der Betrieb der Systeme aufrecht erhalten, in welchen
die Vorrichtung zum Einsatz kommt. Bei einem elektrischen Fensterheber
oder einem elektrischen Schiebedach kann beispielsweise trotz eines
Ausfalls des ersten Sensorelementes das in einer Offenstellung befindliche
Schiebedach bzw. Fenster problemlos in eine Schließstellung
verfahren werden, so dass ein ausfallbedingtes Offenbleiben der
Fensteröffnung
vermieden ist.
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Durch
den interruptfähigen
Eingang der Auswerteeinrichtung wird eine Unterbrechung des softwaremäßigen Programmablaufes
hervorgerufen, welche durch den Ausfall des ersten Sensorelementes
ausgelöst
wird. Dadurch liegt der Auswerteeinrichtung besonders schnell die
Information über
einen Ausfall des ersten, für
die Erfassung der Bewegung des Antriebselementes zuständigen Sensorelementes
vor. Durch diese Maßnahme
ist zusammen mit dem Polling-Betrieb ein höchstmögliches Maß an Sicherheit bezüglich des
Erkennens eines Ausfalls eines Sensorelementes gegeben.
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Nach
einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass die Auswerteeinrichtung ein Halbleiterbauteil ist. Hierdurch ist
die Auswerteeinrichtung auf kleinstem Bauraum realisierbar, so dass
sie sich optimal in die Vorrichtung integrieren lässt.
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Vorzugsweise
sollte die Auswerteeinrichtung ein Mikrocontroller sein, da ein
solcher besonders kostengünstig
und leistungsfähig
und darüber
hinaus häufig
bereits schon im System oder anderen Baugruppen des Fahrzeuges vorhanden
ist.
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Nach
einem weiteren Erfindungsgedanken ist das zweite Sensorelement zusammen
mit dem ersten Sensorelement zum Erfassen der Bewegungsrichtung
des Antriebselementes und/oder eines Wechsels der Bewegungsrichtung
vorgesehen. Durch diese Maßnahme
kann die Redundanz für
das erste Sensorelement, also dessen Rückfallebene, kostengünstig realisiert
werden, indem auf ein für
andere Zwecke vorgesehenes Sensorelement zurückgegriffen wird.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung
dazu ausgebildet ist, einen Wechsel der Bewegungsrichtung und/oder
mittels einer Referenzrichtung die Bewegungsrichtung des Antriebselementes
selbst festzustellen. Dadurch ist mit ein und derselben Auswerteeinrichtung
sowohl ein Erfassen der Bewegung des Antriebselementes als auch
der Wechsel seiner Bewegungsrichtung und ggf. ein Erfassen der Bewegungsrichtung
selbst möglich.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass das zweite Sensorelement und das erste Sensorelement in einem
Abstand zueinander bezüglich
des Signalerzeugungselementes derart angeordnet sind, dass bei Bewegung
des Antriebselementes an dem ersten und zweiten Sensorelement phasenverschobene
Signale auftreten, welche der Auswerteeinrichtung zur Bewertung
zugeführt
werden. Durch diese Maßnahme lässt sich
in besonders einfacher Weise die Bewegung des Antriebselementes
sowie deren Bewegungsrichtung und mögliche Wechsel der Bewegungsrichtung
erfassen.
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Mit
besonderem Vorteil ist es dabei vorgesehen, dass beide Sensorelemente
magnetfeldempfindliche Sensoren, zum Beispiel Hall-Sensoren, sind und
das Signalerzeugungselement ein Magnetfeldgeber ist. Es ist dadurch
eine berührungslose
Erfassung der Bewegung des Antriebselementes realisiert, wodurch
eine hohe Prozesssicherheit gegeben ist. Vorzugsweise sollte der
Magnetfeldgeber ein Dauermagnet sein, so dass insoweit auch keine
Versorgungsleitungen erforderlich werden.
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Mit
besonders geringem technischen Aufwand kann die Vorrichtung realisiert
werden, wenn das Signalerzeugungselement fest mit dem dreh- beziehungsweise
translatorisch beweglichen Antriebselement verbunden ist. In diesem
Fall empfiehlt sich ein Dauermagnet als Signalerzeugungselement
in besonderem Maße.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn die Sensorelemente separate Versorgungseinrichtungen aufweisen.
Es kann dadurch sichergestellt werden, dass beispielsweise bei Ausfall
der Stromversorgungseinrichtung des einen Sensorelementes die Stromversorgung
des anderen Sensorelementes aufrecht erhalten bleibt. Die Gefahr
eines gleichzeitigen Ausfalls beider Sensorelemente aufgrund eines Ausfalls
der Stromversorgungseinrichtungen ist auf diese Weise erheblich
verringert. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
dass sämtliche
Sensorelemente eine einzige Stromversorgungseinrichtung aufweisen.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine optische und/oder
akustische Anzeige vorgesehen, welche bei einem Ausfall wenigstens
eines der Sensorelemente aktiviert wird. Dadurch kann beispielsweise
dem Fahrer des Fahrzeuges mitgeteilt werden, dass ein Fehler in
der Vorrichtung beziehungsweise der diese Vorrichtung aufweisenden
Verstelleinrichtung vorliegt und diese sich quasi in einem Notbetrieb
befindet. Die Anzeige kann beispielsweise eine optische Anzeige
im Armaturenbrett des Fahrzeuges sein oder eine entsprechende Anzeige
auf dem Bildschirm eines Bordcomputers. Damit ist dem Fahrer die
Möglichkeit
gegeben, den Fehler beziehungsweise Defekt an einer Verstelleinrichtung
wie beispielsweise einem Fensterheber, Schiebedach oder einer Feststellbremse
zu erkennen und rechtzeitig eine Reparatur vornehmen zu lassen,
ohne dass es zu weitergehenden Schäden am Fahrzeug beziehungsweise
zu Unfällen
kommt.
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Vorzugsweise
sollte die Anzeige eine ständige
Warnanzeige sein, damit bei besonders sicherheitsrelevanten Verstelleinrichtungen,
wie beispielsweise einer Feststellbremse, der Fahrer des Fahrzeuges
einen Ausfall eines Sensorelementes nicht übergeht.
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Bevorzugt
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einem Antrieb für
Fensterheber, Schiebedächer,
Feststellbremsen oder dergleichen Einrichtungen in Kraftfahrzeugen
vorgesehen.
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Ausführungsbeispiel
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispieles
anhand einer Zeichnung.
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Die
einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Vorderansicht.
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Dargestellt
ist eine Vorrichtung 10 zum Erfassen der Bewegung eines dreh- und/oder
translatorisch beweglichen Antriebselementes eines Kraftfahrzeuges,
wie es beispielsweise in Verstellantrieben für elektrische Fensterheber,
elektrische Schiebedächer
oder elektrische Feststellbremsen zum Einsatz kommt.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
das bewegliche Antriebselement eine drehbare Antriebswelle 1,
welche durch ihre Rotationsbewegung eine Verstellung des genannten
Fensterhebers, Schiebedaches beziehungsweise der genannten Feststellbremse
ermöglicht.
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Die
Vorrichtung 10 weist ein Signalerzeugungselement 2 auf,
welches zum Generieren von Signalen in Abhängigkeit von der Bewegung der drehbaren
Antriebswelle 1 dient. Weiterhin weist die Vorrichtung 10 ein
erstes Sensorelement 3 auf, welches die Signale des Signalerzeugungselementes 2 erfasst
und an eine Auswerteeinrichtung 4 weiterleitet.
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Darüber hinaus
ist ein zweites Sensorelement 5 vorgesehen, welches bei
Ausfall des ersten Sensorelementes 3 als Redundanz für dieses
zum Erfassen der Bewegung der drehbaren Antriebswelle 1 herangezogen
wird. Sofern kein solcher Ausfall des ersten Sensorelementes 3 vorliegt,
dient das zweite Sensorelement 5 zusammen mit dem ersten
Sensorelement 3 zur Erfassung eines Wechsels der Drehrichtung
und/oder zur Erfassung der Drehrichtung der Antriebswelle selbst.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind
beide Sensorelemente Hall-Sensoren 5, 3. Das Signalerzeugungselement 2 ist
als ringförmiger
Dauermagnet ausgebildet, welcher drehfest mit der drehbaren Antriebswelle 1 verbunden
ist und in radialer Richtung unterschiedliche Polarität aufweist.
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Das
zweite Sensorelement 5 und das erste Sensorelement 3 sind
dabei in einem Winkel β zueinander
bezüglich
des Signalerzeugungselementes 2 derart angeordnet, dass
bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 1 die an dem ersten
und zweiten Sensorelement 3, 5 auftretenden Signale
phasenverschoben sind und der Auswerteeinrichtung 4 zur
Bewertung zugeführt
werden.
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Vorliegend
weist der Winkel β einen
Wert von 90° auf.
Natürlich
sind auch andere Werte für
den Winkel β möglich, sofern β ungleich
360°/n ist,
wobei n der Anzahl der magnetischen Pole des Signalerzeugungselementes
entspricht.
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Die
beiden Sensorelemente 3, 5 sind dazu über die
Signalleitungen 13 mit der Auswerteeinrichtung 4 verbunden.
Die Auswerteeinrichtung 4 ist sowohl zum Erkennen der Drehbewegung
des Antriebselementes 1 als auch zum Erkennen der Bewegungsrichtung
der Antriebswelle 1 und/oder eines Wechsels der Bewegungsrichtung
ausgebildet. Sofern die Bewegungsrichtung erfasst werden soll, wird diese
von der Auswerteeinrichtung anhand einer Referenzrichtung und den
phasenverschobenen Signalen der Sensorelemente 3, 5 ermittelt.
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Die
Auswerteeinrichtung 4 ist zum Erkennen eines Ausfalls des
ersten Sensorelementes 3 beziehungsweise des zweiten Sensorelements 5 im
Polling-Betrieb betreibbar.
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Darüber hinaus
wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
bei einem Ausfall des ersten Sensorelements 3 ein Interrupt
erzeugt. Dazu ist das erste Sensorelement 3 mit einem interruptfähigen Eingang 6 der
Auswerteeinrichtung verbunden. Auf diese Weise erfolgt das Erkennen
eines Ausfalles des ersten Sensorelementes 3 auf zwei unterschiedlichen
Wegen, so dass ein Ausfall dieses Sensorelementes 3 mit
großer
Sicherheit detektiert wird.
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Die
Auswerteeinrichtung 4 ist vorliegend in einem Mikrocontroller
integriert, welcher beispielsweise aufgrund seiner geringen Baugröße leicht
in der Vorrichtung 10 untergebracht werden kann und bei
derartigen Systemen eines Fahrzeuges üblicherweise bereits vorhanden
ist.
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Beide
Sensorelemente 3, 5 weisen separate Versorgungseinrichtungen
in Form von Versorgungsleitungen 8, 9 zum Bordnetz 11 des
Fahrzeuges auf.
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Weiterhin
weist die Vorrichtung 10 eine optische und/oder akustische
Anzeige 14 auf, welche bei einem Ausfall wenigstens eines
der Sensorelemente 3 aktiviert wird. Die Anzeige 14 ist über eine
Verbindungsleitung 15 mit der Auswerteeinrichtung 4 verbunden.
Selbstverständlich
kann die Anzeige 14 auch eine akustische Anzeige sein oder
eine Anzeige mit optischer und akustischer Funktion.
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Es
kann zusammengefasst werden, dass bei einem Ausfall des zum Erfassen
der Drehbewegung der Antriebswelle 1 dienenden ersten Sensorelementes 3 eine
sogenannte Rückfallebene
aktiviert wird, indem der zweite Hall-Sensor als redundantes Sensorelement 5 anstelle
des ausgefallenen ersten Sensorelementes 3 nunmehr zur
Erfassung der Drehbewegung der Antriebswelle 1 herangezogen
wird. Dadurch ist ein weiterer Betrieb beziehungsweise ein Notbetrieb
der die Vorrichtung aufweisenden Verstelleinrichtung weiterhin möglich. Bei
einem Fensterheber beziehungsweise einem Schiebedach kann auf diese
Weise ein beim Ausfall des ersten Sensorelementes 3 offenstehendes
Fenster problemlos wieder geschlossen werden.
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- 1
- Antriebswelle
- 2
- Signalerzeugungselement,
Dauermagnet
- 3
- Sensorelement,
Hall-Sensor
- 4
- Auswerteeinrichtung
- 5
- redundantes
Sensorelement, Hall-Sensor
- 6
- Eingang
- 7
- Fehlererkennungseinrichtung
- 8
- Versorgungseinrichtung,
Versorgungsleitung
- 9
- Versorgungseinrichtung,
Versorgungsleitung
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Stromquelle,
Bordnetz
- 13
- Signalleitung
- 14
- Anzeige
- 15
- Verbindungsleitung