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Die Erfindung betrifft eine Erfassungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der Praxis sind Antriebseinrichtungen bekannt, wie sie beispielsweise zum elektrischen Antreiben von Fahrzeugklappen verwendet werden. Hierbei sind insbesondere zwei teleskopierbare Gehäusehälften in Gestalt von Röhren einander überlappend ausgestaltet, und gegebenenfalls durch eine Feder in Öffnungs- oder Schließrichtung vorgespannt. Bei Fahrzeugklappen dient die Feder in der Regel dazu, die Fahrzeugklappe unter der Vorspannung der Feder zu öffnen, indem die beiden Gehäusehälften auseinandergefahren werden. Um anschließend ohne manuelle Unterstützung die Fahrzeugklappe schließen zu können, kann in einer der beiden Gehäusehälften ein Antrieb integriert sein, der die Gehäusehälften in Schließrichtung entgegen der Vorspannung der Feder verfährt. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Antrieb um einen Spindelantrieb, der eine stangenartige, mit einem umlaufenden Gewinde versehene Spindel sowie eine relativ zu der Spindel drehbare bzw. verlagerbare Spindelmutter aufweist. Hierbei ist beispielsweise eine erste Gehäusehälfte mit der Spindelmutter und die Spindel mit einer zweiten Gehäusehälfte verbunden, und die angetriebene Spindel verlagert wahlweise die Spindelmutter und die diesem zugeordnete Gehäusehälfte oder die eigene Gehäusehälfte. Bei solchen aus der Praxis bekannten Antriebseinrichtungen besteht das Problem, dass bei Abklemmen der Energieversorgung, beispielsweise durch den Ausbau der Batterie in einem Fahrzeug, und anschließender manueller Betätigung des der Fahrzeugklappe und der hieran angeschlossenen Gehäusehälfte eine exakte Erfassung des Öffnungswinkels der Klappe nicht möglich ist. Hierdurch kommt es zu aufwendigen Leerhüben, bei denen die Antriebseinrichtung erst gegen einen Ausgangspunkt verfahren werden muss, damit der Sensor auf den Ausgangswert zurückgesetzt werden muss.
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Aus der Praxis sind ferner Antriebseinrichtungen nach Art einer Kolben-Zylinder-Einheit bekant, die zum Beispiel als Gasdruckfeder oder hydraulischer Antrieb ausgebildet sind.
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EP 1 767 439 A2 beschreibt eine Antriebseinrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugklappe, bei der eine erste, einen Antriebsmotor enthaltende stationäre Gehäusehälfte und eine zweite, die Spindel im Wesentlichen aufnehmende verlagerbare Gehäusehälfte relativ zueinander teleskopierbar ausgebildet sind, wobei weiterhin eine Spindelmutter in der bewegten Gehäusehälfte unverdrehbar, aber axial verlagerbar angeordnet ist, und durch Drehantrieb der Spindel die beiden Gehäusehälften teleskopierbar zusammenschiebbar oder auseinanderschiebbar sind. Ferner ist eine Feder vorgesehen, die die Spindel in Öffnungsrichtung vorspannt, ein Motor für den Drehantrieb der Spindel sowie eine Rutschkupplung zwischen der im Motor und der angetriebenen Spindel, die bei Überlasten nachgibt und eine manuelle Betätigung der Klappe beziehungsweise der Antriebseinrichtung ermöglicht. Zur Ermittlung der axialen Verlagerung der beiden Gehäusehälften relativ zueinander weist die Antriebseinrichtung eine Huberfassungsvorrichtung auf, die bei einem ersten Ausführungsbeispiel als Linearpotentiometer ausgebildet ist, bei dem ein Schleifer an einem die Spindel umgebenden Spindelrohr innenseitig angeordnet ist, der entlang einer Schleiferbahn beweglich ist, die in einem Schlitz eines weiteren Führungsrohrs angeordnet ist. Diese Anordnung ist aufwendig im Aufbau und vermag bei Verunreinigung oder dergleichen ungenaue Meßwerte zu liefern. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist an dem Führungsrohr ein Hallsensor angeordnet, dem radial ein Magnetring gegenüberliegt. In beiden Fällen kann eine zuverlässige absolute Messung der relativen Position der beiden Gehäusehälften als Absolutwert nicht erreicht werden; insbesondere wenn die Energieversorgung abgeklemmt wird ist es erforderlich, dass die Antriebseinrichtung zunächst auf einen Ausgangswert zurückgesetzt wird, um die absolute Position wieder bestimmen zu können. Somit ist die Einsetzbarkeit der Antriebseinrichtung nur bei anliegender Energieversorgung gewährleistet. Ferner ist ein aufwendiger elektrischer Anschluss erforderlich.
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US 6,788,048 B2 zeigt eine Erfassungsanordnung zum Ermitteln der Position einer Antriebseinrichtung für die Verlagerung eines Fahrzeugsitzes. Ein Rad greift in eine Verzahnung der Antriebseinrichtung ein und wird durch eine Drehung der Antriebseinrichtung rotiert. Ein das Rad durchsetzender Zapfen weist in einem dem Rad abgekehrten Bereich ein Gewinde auf, in das ein Zahnrad eingreift und durch eine Rotation des Rades um eine Achse rotiert wird. Das Zahnrad hat die Form eines Sektors eines Kreises, wobei das Zahnrad zwischen zwei Endpositionen verschwenkbar ist. Drehfest mit dem Zahnrad verbunden ist ein Magnet, der zentral auf der Achse mit dem Zahnrad rotiert. Durch einen Hall-Sensor wird die Rotation des Magneten gemessen. Der Zapfen ist in einem zweiteiligen Gehäuse gelagert, wobei die Anriebeinrichtung das Gehäuse senkrecht zu dem Zapfen durchsetzt. Auch das Zahnrad ist in dem Gehäuse gelagert, wobei der Sensor ebenfalls in dem Gehäuse angeordnet ist.
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EP 1 259 748 B1 zeigt eine elektromechanische Verstelleinheit, umfassend einen Elektromotor, bestehend aus einem Rotor, einem Kommutator sowie einer den Rotor und den Kommutator haltende Antriebswelle. Auf der Antriebswelle ist ein Schneckengewinde angeordnet, in das ein zu der Antriebswelle benachbartes Schneckenrad eingreift. Parallel zu einer Rotationsebene des Schneckenrades ist ein Sensor angeordnet, der eine Rotationsbewegung des Schneckenrades erfasst. Das Schneckenrad dreht sich um die Achse einer an dem Schneckenrad befestigten Abtriebswelle.
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US 2003/0214284 A1 zeigt einen Lenkassistenten, umfassend ein Lenkrad, das über eine Welle mit einem Schneckenrad verbunden ist. Das Schneckenrad ist dabei an einem unteren Ende der Welle angeordnet und wird zusätzlich von einem in das Schneckenrad eingreifenden Kraftunterstützungsmotor angetrieben, so dass eine Drehung an dem Lenkrad erleichtert wird. An das Schneckenrad greift ferner eine zweite Welle über ein Zahnrad an, so dass eine Rotation des Schneckenrads auf die zweite Welle übertragen wird. Die zweite Welle weist in einem mittleren Bereich ein Gewinde auf, in das eine Winkelanzeige mit einer Verzahnung eingreift, auf welche Winkelanzeige ein Magnet angeordnet ist. Durch die Bewegung des Magneten vorbei an einem Sensor wird die Bewegung des Lenkassistenten erfasst und an eine Datenverarbeitungsanlage übertragen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Erfassungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, die es ermöglicht, jederzeit die exakte Position einer Antriebseinrichtung abzulesen.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Erfassungsanordnung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Erfassungsanordnung ermöglicht es vorteilhaft, der Winkelanzeige eine Absolutposition der Antriebseinrichtung zu erfassen. Hierzu ist die Winkelanzeige mit einer Absolutwert-Markierungen ausgestattet, die vorzugsweise als Richtung eines Magnetfeldes ausgebildet ist und daher in jeder Lage einem Hub der Antriebsanordnung zugeordnet werden kann. Die Winkelanzeige ist über einen Riemen mit dem Rad verbunden, der rutschfest gewährleistet, dass die Winkelanzeige stets proportional zur Lage des Rades relativ zu dem Umfangsabschnitt der Spindel beziehungsweise deren Umdrehungszahl ihre Winkelstellung einnimmt.
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Der Winkel ist zweckmäßig berührungslos über einen Sensor auslesbar. Hierzu kommt sowohl ein optischer als auch ein magnetischer Sensor in Betracht, wobei die Absolutwerte entsprechend durch die Winkelanzeige codiert sind.
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Damit kann selbst bei Unterbrechung der Spannungsversorgung und deren späterer Wiederherstellung jeweils der absolute Wert von der Winkelanzeige abgelesen werden, ohne dass es eines zurück Verfahrens der Antriebseinrichtung auf einen Ausgangspunkt bedarf.
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Hierzu ist die Winkelanzeige mit der Spindel gekoppelt, beispielsweise in Getriebeeingriff, so dass auch bei manueller Betätigung der Antriebseinrichtung, beispielsweise unter Überwindung einer Rutschkupplung, die Winkelanzeige stets proportional zur Lage der beiden Gehäusehälften der Antriebseinrichtung einen korrekten Wert anzeigt. Damit ermöglicht die Erfassungsanordnung jederzeit die Aufnahme des bestimmungsgemäßen Betriebs der Antriebseinrichtung, und zwar unabhängig davon, ob diese in Schließ- oder in Öffnungsrichtung verlagert werden soll. Darüber hinaus entfallen Differenzschritte in der Auswerteeinheit, die bei relativen Messmethoden erforderlich sind, so dass eine sehr schnelle Regelung gewährleistet ist. Schließlich besteht die Möglichkeit, zuverlässig an die Ausgabe des Sensors eine Leitung anzuschließen, die beispielsweise einen Wert anzeigt, ob die Klappe geschlossen oder geöffnet ist, und dies auch unabhängig von der Neigung des Fahrzeugs selbst. Zugleich erlaubt die Absolut-Messwertbestimmung eine sehr genaue Abstimmung mit einem Schloss, welches die Klappe verriegeln soll. Überdies ist der elektrische Anschluss an den Sensor einfach und platzsparend.
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Vorzugsweise ist der Umfangsabschnitt der Spindel, der mit dem Rad kämmt, zusammenhängend mit dem Bereich der Spindel, der für das Zusammenwirken mit einer Spindelmutter zur Bildung des Antriebs ausgebildet ist. Hierdurch ist es nicht erforderlich, einen weiteren Abschnitt der Spindel mit einem eigenen umlaufenden Gewinde zu versehen. Alternativ ist es möglich, den Umfangsabschnitt, mit dem das Rad kämmt, in einem Bereich ausserhalb des eigentlichen Spindelgewindeganges anzuordnen, und entweder mit der selben oder mit einer von der Steigung des Gewindeganges der Spindel verschiedenen Steigung auszubilden. Die Steigung des Umfangsabschnitts definiert gemeinsam mit der Teilung des Rades ein erstes Übersetzungsverhältnis. Zweckmäßigerweise ist dieses Übersetzungsverhältnis so ausgewählt, dass der Gesamtschub der Spindel maximal eine Umdrehung des Rades ausmacht, so dass die gesamte Umfangsfläche des Rades von 360° genau einmal verdreht wird über den maximalen Hub der Antriebseinrichtung.
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Das Rad und die Spindelmutter sind zweckmäßigerweise axial voneinander beabstandet, wobei es von der Bauweise der Antriebseinrichtung abhängt, ob auch die Spindelmutter axial von dem Umfangsabschnitt der Spindel verlagerbar ist oder nicht. Zweckmäßigerweise ist die Spindelmutter in dem selben Gehäuse undrehbar festgelegt, in dem auch der Umfangsabschnitt der Spindel angeordnet ist, und ermöglicht somit einen zuverlässigen Betrieb der Antriebseinrichtung.
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Gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist die Spindel einer ersten Gehäusehälfte zugeordnet, und ein Antrieb, insbesondere ein Elektromotor für die Spindel, ist in der selben ersten Gehäusehälfte angeordnet. Alternativ kann der Elektromotor auch in der zweiten Gehäusehälfte angeordnet sein.
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Das Rad ist zweckmäßigerweise als Schnecken-Rad ausgebildet. Es weist hierbei eine umfangsmäßige Verzahnung auf, die in formschlüssigem Eingriff mit dem Umfangsabschnitt der Spindel steht und eine dauerhafte und reproduzierbare Kopplung in der Art einer Antriebsverbindung bildet. Das Rad ist hierbei zweckmäßigerweise in einer lotrecht auf der Achse der Spindel liegenden Ebene angeordnet, wodurch ein zuverlässiges Kämmen der beiden Teile Schnecken-Rad und Umfangsabschnitt der Spindel gewährleistet ist. Das Rad kann aus Metall, Keramik oder Kunststoff hergestellt sein. Alternativ ist es möglich, das Rad als Kegelrad auszubilden, wobei dann eine Mantelfläche des zweckmäßigerweise als Kegelstumpf ausgebildeten Kegelrades mit dem Umfangsabschnitt der Spindel kämmt.
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Die Achse des Rades ist zweckmäßig als undrehbar mit dem Rad verbundener Zapfen ausgebildet, der von wenigstens einer Stirnseite des Rades axial vorsteht, zweckmäßig koaxial zur Achse des Rades. Im Falle eines Rades aus Kunststoff ist die Achse beispielsweise einstückig mit dem Rad ausgebildet. Zugleich dient die als Schaftabschnitt von dem Rad vorstehende Achse als Lagerachse für das Rad, indem dieser Zapfen formschlüssig an einem Tragkörper gehaltert ist. Zweckmäßigerweise ist das Rad wenigstens einseitig durch Einklipsen des Zapfens in einer entsprechenden Schnappaufnahme in der selben drehbar gelagert. Es ist möglich, beiderseits des Rades einen Zapfenabschnitt vorstehen zu lassen, von denen beide jeweils in einer Schnappaufnahme gelagert sind. Hierdurch wird erreicht, dass die Kippbeanspruchung um die Schnappaufnahme reduziert ist. Bevorzugt wird jedoch nur einseitig der Zapfen in der Schnappaufnahme gehaltert, so dass durch ein leichtes Verkannten und/oder durch ein Übermaß in der Dimensionierung eine Vorspannung der mit einer Verzahnung ausgebildeten Umfangsfläche des Rades gegen den Umfangsabschnitt der Spindel erzielt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Winkelanzeige an einer Stirnseite mit einer Absolutwertinformation codiert, die von einem Sensor direkt auslesbar ist. Es ist aber auch möglich, die Absolutwertinformation in einer Umfangsfläche der Winkelanzeige anzuordnen und durch den Sensor erfassen zu lassen. Im Falle einer Winkelanzeige, die als stabförmiger Magnet mit einer magnetischen Nord-Süd Orientierung quer zur Stabachse ausgebildet ist, kann dieser als Zapfen verwendet werden, oder in dem Zapfen aufgenommen sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Winkelanzeige an einem drehbaren Element angeordnet, wobei hierdurch vorteilhaft die Möglichkeit gegeben ist, das drehbare Element größer als das Rad zu dimensionieren, da dieses sich zweckmäßig in einer größeren Entfernung zu der Spindel befindet, so dass die Ablesegenauigkeit verbessert ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung, die eine sehr kompakte Bauweise und die Anordnung der Erfassungsanordnung in einer kompakten Antriebseinrichtung ermöglicht, ist ein die Winkelanzeige aufweisendes drehbares Element in einer Ebene angeordnet, die geneigt zu der Ebene der Erstreckung des Rades ist, und die vorzugsweise in einer Ebene parallel zu der Ebene des Rades liegt. Hierdurch wird eine winkelförmige, vorzugsweise rechtwinklige Halterung vorgesehen, die einerseits einen Schaft des Rades lager kann und andererseits die Winkelanzeige, wobei ferner ein Übersetzungsverhältnis zwischen Rad und drehbarem Element vorgesehen ist, das den vollen Umfang der Winkelanzeige von 360° nutzbar macht, wenn der Hub der Antriebseinrichtung mehr oder weniger als eine volle Umdrehung des Rades nicht nach sich zieht. So kann beispielsweise eine Antriebseinrichtung für das Verschwenken einer Klappe eines Fahrzeugs so normiert werden, dass der übliche Öffnungswinkel von 90°, aber auch ein Öffnungswinkel von beispielsweise 120° zu einer Teilumdrehung des Rades, beispielsweise um ein Viertel oder ein Drittel einer vollen Radumdrehung führt, wobei die Übersetzung zwischen Rad und Winkelanzeige dann derart ausgewählt ist, beispielsweise 1:4 oder 1:3, dass eine volle Umdrehung der Winkelanzeige erreicht wird. Hierdurch wird eine Erhöhung der Messgenauigkeit ebenso gewährleistet wie eine bessere Auflösung der Messwerte.
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Vorzugsweise ist das drehbare Element als Magnetanordnung ausgebildet. Diese ist hierzu zweckmäßig drehbar ein einem Lager aufgenommen, das in einem Trägerteil, an dem auch das Rad drehbar gehaltert ist, vorgesehen ist. Die Magnetanordnung weist einen magnetischen Bereich mit einer magnetischen Nord-Süd Orientierung auf, die quer zu der Achse, um die das drehbare Element drehbar ist, verläuft. Um gleichmäßige Messwerte zu erhalten, ist die Orientierung vorzugsweise senkrecht zu der Achse.
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Es ist möglich, dass die Magnetanordnung bei vollem Hub der Antiebseinrichtung mehr als eine volle Umdrehung ausführt. In diesem Fall kann der Sensor kontinuierlich während der Verlagerung der Anriebseinrichtung die Umdrehung erfassen und der entspechende Hub lässt sich errechnen. Vorzugsweise wird aber der maximale Hub auf eine volle Umdrehung der Magnetanordnung normiert, oder sogar ein wenig weniger, um die beiden Endpunkte sauber trennen zu können, und so ist selbst bei manueller Verstellung in Folge Unterbrechung der Energieversorgung stets ein absoluter Messwert erfassbar.
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Es ist möglich, dem Sensor einen Speicher zuzuordnen, in dem mit der erfassten Winkelstellung korrespondierende Öffnungswinkel einer Fahrzeugklappe oder Hubgrößen hinterlegt sind. Zweckmäßigerweise kann dann die Magnetanordnung ohne Justage der Einbaulage genutzt werden, indem die korrespondierenden Werte in einem nicht-flüchtigen Speicher abgelegt werden.
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Eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung mit zwei teleskopierbaren Elementen, einer darin gelagerten antreibbaren Spindel und einer Spindelmutter, mit einer Erfassungsanordnung zum Ermitteln des Hubs der teleskopierbaren Gehäusehälften und/oder der Gesamtlänge der Antriebseinrichtung, zeichnet sich dadurch aus, dass die Spindel einen Umfangsabschnitt aufweist, der mit einem Rad kämmt, dass mit dem Rad eine Magnetanordnung gekoppelt ist, und dass die Winkelstellung der Magnetanordnung von einem Sensor erfassbar und ablieferbar ist. Grundsätzlich kann jede geeignete Antriebseinrichtung mit einem drehbar oder axial angetriebenem Teil mit einer erfindungsgemäßen Erfassungsanordnung ausgestattet sein.
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Die Erfassungsanordnung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Sensor ein magnetisches Feld erfasst, und dass der Sensor ausgehend von dem erfassten Wert der Winkelanzeige ein analoges, PWM- oder SPI-Signal abgibt. Diese Signale können vorteilhaft in dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs einfach verarbeitet werden.
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Zweckmäßigerweise ist der Erfassungsanordnung eine Auswertelektronik zugeordnet, die den von der Winkelanzeige gelieferten und von dem Sensor erfassten Winkel ausgehend von einer durch den Sensor ermittelten Sinuskurve in einen Absolutwert umrechnet. Hierdurch kann auf einfache Weise die Orientierung des drehbaren Magnetfeldes in eine Angabe über den Winkel umgesetzt werden. Der magnetische Nordpol nimmt hierbei die Funktion des Zeigers der Winkelanzeige wahr.
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Zweckmäßig ist der Sensor als integrierter Chip ausgebildet ist, der auf einer Platine angeordnet ist, und der in einem konstanten Abstand, insbesondere parallel, zu der Winkelanzeige angeordnet ist. Hierdurch ist das von dem Sensor gelieferte Signal unabhängig von der Lage der Winkelanzeige bzw. des erfassten Feldes.
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Die Winkelanzeige ist vorzugsweise mit der Drehbewegung der Spindel mechanisch gekoppelt, wobei die Kopplung eine Übersetzung derart aufweist, dass bei einer einem maximalen Arbeitshub entsprechenden Anzahl Umdrehungen der Spindel die Winkelanzeige nicht mehr als eine volle Umdrehung ausführt. Hierdurch ist jeder Position der Spindel exakt ein Winkel zugeordnet, so dass der Absolutwert des Hubes einer Antriebseinrichtung genau und reproduziert angegeben werden kann.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung der Winkellage einer Klappe eines Fahrzeugs, die von einer Antriebseinrichtung mit zwei teleskopierbaren Elementen zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verschwenkbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass dem beweglichen Elemente eine Magnetanordnung zugeordnet ist, die proportional zum Hub verdreht wird, und dass die Winkelstellung der Magnetanordnung von einem Sensor erfasst und abgeliefert wird.
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Zweckmäßigerweise ist als Verfahren zur Einstellung einer Erfassungsanordnung oder als weiterer Verfahrensschritt vorgesehen, dass die Winkelstellung der Magnetanordnung bei Einbau in die Antriebseinrichtung erfasst und als Ausgangswert, insbesondere als einer der Winkelstellung der Klappe entsprechender Wert, gespeichert wird, und dass die Winkelstellung der Klappe sich aus der Winkeldifferenz zwischen dem Ausgangswert und dem gemessenen Wert ergibt.
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Die Verwendung eines drehbaren Magnetfeldes zur Bestimmung des Axialhubes einer angetriebenen Spindel ermöglicht eine einfache, kostengünstige, zuverlässige und schnelle Ermittlung des Verstellweges des Spindel.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Erfassungsanordnung näher erläutert.
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1 zeigt eine Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfassungsanordnung mit abschnittsweise dargestellter Spindel.
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2 zeigt die Erfassungsanordnung aus 1 in perspektivischer Ansicht von der dem Motor zugekehrten Seite.
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3 zeigt die Erfassungsanordnung aus 1 und 2 aus der dem Motor abgekehrten Richtung, ohne Sensor.
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4 zeigt eine Draufsicht auf die Erfassungsanordnung gemäß 1 bis 3.
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5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V in 4.
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Das in 1 bis 5 gezeigt bevorzugte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Erfassungsanordnung 1 umfasst ein Trägerteil 2, welches aus einer ersten und einer zweiten jeweils mit einer Durchbrechung 3 versehenen Stirnplatte 4 besteht, die beide über einen winkelförmigen Verbindungsabschnitt 5 miteinander verbunden sind. Die Stirnplatten 4 und der Verbindungsabschnitt 5 sind einstückig als Kunststoffspritzteil ausgebildet.
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Die Durchbrechungen 3 der Stirnplatten 4 werden von einer Welle durchsetzt, bei der es sich vorliegend um eine Spindel 6 einer Antriebseinrichtung handelt. Die Spindel 6 weist endseitig eine Umfangsränderung 7 auf, die formschlüssig mit einem Antrieb, z. B. einem Elektromotor, und einer Rutschkupplung, die beide vorliegend nicht dargestellt sind, in Eingriff bringbar ist. In einem axialen Abstand zu der Umfangsränderung 7 weist die Spindel 6 einen als Schnecke ausgebildeten Umfangsabschnitt 8 auf, der eine vorbestimmte Steigung bzw. einen voreingestellten Gewindegang aufweist. Vorliegend ist die Steigung des Umfangsabschnitts 8 identisch mit der Steigung desjenigen Abschnitts der Spindel 6, der mit einer Spindelmutter zur Herbeiführung des Linearantriebs in Eingriff steht, der allerdings in den Zeichnungen nicht im Einzelnen dargestellt ist. Dies ermöglicht die Herstellung in einem Bearbeitungsgang.
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Das Trägerteil 2 ist in einer nicht dargestellten Gehäusehälfte, die als langgezogener Zylinder ausgebildet ist, mittels von der Innenwandung der Gehäusehälfte einwärts vorstehender Rippen, die in Nutausnehmungen 4a der Stirnplatten 4 eingreifen, undrehbar gekoppelt. Zugleich bilden die Nutausnehmungen 4a eine Führung für das Einführen des Trägerteils 2 in die Gehäusehälfte.
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Der winkelförmige Verbindungsabschnitt 5 weist zwei plattenförmige Trägerflächen auf, eine erste Trägerfläche 5a und eine zweite Trägerfläche 5b. Diese befinden sich in einem Bereich des Verbindungsabschnitts 5, welcher im Wesentlichen von den beiden Stirnplatten 4 begrenzt ist. An der der Spindel 6 mit ihrer Achse 6a abgekehrten Fläche der Trägerfläche 5a ist eine rechteckige Durchbrechung 11 vorgesehen, zu deren beiden Längsseiten jeweils eine Klipsaufnahme 12 einstückig mit der Platte 5a ausgeformt ist. In der Klipsaufnahme 12 ist ein als Schnecken-Rad ausgebildetes, mit einer Umfangsverzahnung vorgesehenes Rad 15 aufgenommen. Das Rad 15 ist einstückig mit einem Schaftabschnitt 16 ausgebildet, der sich beiderseits der beiden Stirnseiten des Rades 15 erstreckt. Schaft 16 und Rad 15 sind als Kunststoffspritzgußteil hergestellt; es ist aber auch möglich, diese als Sinterteil, insbesondere aus Hartmetall, herzustellen. Schaft 16 und Rad 15 sind koaxial und gemeinsam um eine Achse 17 drehbar, die von der Schnappaufnahme 12 definiert ist, die beiderseits des Rades 15 jeweils einen Teil des Schaftabschnitts 16 greift. Hierbei sind der Schaftabschnitt 16, das Rad 15 und die Schnappaufnahme 12 derart aufeinander abgestimmt, dass bei in der Schnappaufnahme 12 sitzenden Schaftabschnitt 16 das Rad 15 mit Vorspannung gegen den als Schnecke ausgebildeten Umfangsabschnitt 8 der Spindel 6 gehalten ist.
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Mit 20 ist eine Ausnehmng in der der zweiten Trägerfläche 5b bezeichnet, in der ein Drehlager für eine als Magnetanordnung 22 ausgebildetes drehbares Element vorgesehen ist.
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Die Magnetanordnung 22 weist eine magnetische Orientierung Nord/Süd N/S auf, die in einer zur Lagerachse normalen Richtung verläuft, zumindest aber eine Komponente in diese Richtung aufweist. Zugleich umfasst diese einen Lagerzapfenabschnitt, der in der Lageranordnung drehbar ist und der eine Umfangsführung aufweist, die über einen Riemen 25 mit dem Schaftabschnitt 16 in Antriebsverbindung steht. Der Riemen 25 stellt eine schlupfsichere Übertragung der Drehbewegung um die Achse 17 des Rades 15 und des Schaftabschnitts 16 auf den Lagerzapfen der Magnetanordnung 22 dar. Zugleich ergibt sich über den Radius des jeweils wirksamen Umfangs, an dem der Riemen 25 angreift, ein Übersetzungsverhältnis von Drehung des Schaftabschnitts 16 zu Drehung der Magnetanordnung 22. Vorliegend ist das Übersetzungsverhältnis derart ausgewählt, dass bei einer Viertel-Drehung des Rades 15 die Magnetanordnung 22 eine volle Umdrehung macht. Die Übersetzung von als Schnecke ausgebildetem Umfangsabschnitt 8 der Spindel 6 und Rad 15 ist wiederum so ausgewählt, dass das Rad im Wesentlichen die Winkelverstellung einnimmt, um die eine Klappe verlagert ist, wenn sie von der Antriebseinrichtung versetzt wurde. Dieser Winkel beträgt in der Regel nicht mehr als 90°. Es ist aber auch möglich, eine Untersetzung dahingehend vorzusehen, das bei mehrfacher Umdrehung des Rades 15, die dem maximalen Hub der Antriebseinrichtung entspricht, die Magnetanordnung 22 maximal eine volle Umdrehung ausführt.
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Der Magnetanordnung 22 gegenüberliegend ist ein Sensor 30 angeordnet, der die Richtung des magnetischen Feldes genau erfasst. Durch die Zwangskopplung der Magnetanordnung 22, des Schaftabschnitts 16 und des Rades 15, das in Antriebsverbindung mit dem Umfangsabschnitt 8 der Spindel 6 steht, ist jede Winkelstellung des magnetischen Feldes exakt einer Elongation der Antriebseinrichtung zuordenbar, und dies selbst dann, wenn in Folge eines Abklemmens der Spannungsversorgung der Sensor 30 vorübergehend spannungsfrei gestellt war und wenn von Hand unter Nutzung der Rutschkupplung die Antriebseinrichtung in eine andere Ausgangslage verlagert wurde.
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Es versteht sich, dass der Sensor 30 einen Ausgang aufweist, der einen Wert ausgeben kann, der der Orientierung des Magnetfeldes entspricht, wobei eine Rechnereinheit – unter Berücksichtigung von in einem Speicher hinterlegter Tabellen oder Korrekturfaktoren – eine korrespondierende Winkelstellung ermittelt.
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Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Die Spindel 6 wird durch einen nicht dargestellten Motor und eine nicht dargestellte Rutschkupplung zur Drehung um ihre eigene Achse 6a angetrieben, wobei eine mit der Spindel 6 in Eingriff stehende Spindelmutter eine Relativbewegung von Spindel und Spindelmutter in axialer Richtung der Achse 6a ermöglicht. Ist beispielsweise die Spindelmutter einer anderen Gehäusehälfte zugeordnet als die Spindel, und undrehbar und axial unverschieblich in der anderen Gehäusehälfte gehaltert, wird die andere Gehäusehälfte aufgrund der Umdrehung der Spindel axial relativ zu der ersten Gehäusehälfte verlagert. Es ist aber auch möglich, die Gehäusehälfte mit der Spindel relativ zur Gehäusehälfte mit der Spindelmutter zu verlagern.
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Durch die Drehungen der Spindel 6 um die eigene Achse 6a und den kämmenden Eingriff des als Schnecke ausgebildeten Umfangsabschnitts 8 der Spindel 6 mit dem Rad 15 wird die einer vorbestimmten Ausfahrstellung der Antriebseinrichtung entsprechende Zahl der Drehungen der Spindel 6 um ihre eigene Achse 6a in eine Winkelstellung des Rades 15 umgesetzt. Die Winkelstellung des Rades 15 wird über den Schaftabschnitt 16 und den Riemen 21 in eine Winkelposition der Magnetanordnung 22 umgesetzt, die eindeutig zwischen 0° und 360° verläuft. Hierdurch ist eine Absolutwerterfassung an der Magnetanordnung über einen Magnetsensor 30 möglich.
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Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem die Antriebseinrichtung zwei Gehäusehälten umfasst. Es ist möglich, die Spindel 6 oder die Welle nicht mit einer Gehäusehälfte zu umgeben; in diesem Fall ist die Spindel 6 selbst die Gehäusehälfte.
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Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem die Antriebseinrichtung durch Drehung einer Spindel einen Hub ausführt. Ebenso kann die Erfassungsanordnung aber an einer axial verlagerbaren Zahnstange vorgesehen sein.
