DE102015000937B4

DE102015000937B4 - Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteil sowie Verstellvorrichtung mit Antriebsvorrichtung und Kopfstütze mit Verstellvorrichtung

Info

Publication number: DE102015000937B4
Application number: DE102015000937.0A
Authority: DE
Inventors: Maximilian KOTZ; Michael Römer; Jörg Damaske; Ulrich Hohl; Heiner Fees
Original assignee: Grammer AG
Current assignee: Grammer AG
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2015-01-28
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: US20160218658A1; CN105835801B; DE102015000937A1; CN105835801A; US9751437B2

Abstract

Antriebsvorrichtung (10) für ein Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteil umfassend einen Verstellmotor (16) und ein Steuergerät (17), wobei der Verstellmotor (16) mittels des Steuergerät (17) gesteuert wird, wobei dem Verstellmotor (16) ein Sensor zugeordnet ist, welcher die Drehzahl des Verstellmotors (16) misst und eine der Drehzahl entsprechende Pulsrate an das Steuergerät (17) sendet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sensor des Verstellmotors (16) und dem Steuergerät (17) ein Pulsratenmodifizierer (18) zwischengeschaltet ist, welcher die von dem Verstellmotor (16) empfangene Pulsrate derart modifiziert, dass sie innerhalb eines von dem Steuergerät (17) zu verarbeitenden Wertebereichs der Pulsrate liegt und dass der Pulsratenmodifizierer (18) einen modifizierten Wert der Pulsrate an das Steuergerät (17) weiterleitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteil. Das Fahrzeug ist z.B. ein Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug.
DE 103 57 504 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage des Rotors in einem Elektromotor. Die Problematik bestand hier darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung der Rotorlage in einem Elektromotor anzugeben die eine genaue Lageerfassung bei geringen Kosten und geringem Platzbedarf, insbesondere in der Nachbarschaft des Rotors, ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren (siehe Absatz 8) ist mit einer an sich bekannten Phasenregelkreis(PLL)-Schaltung ausführbar, in der bei jedem Durchgang des Rotors durch die Referenzlage die Phase des Oszillators erfasst wird und die Abstimmfrequenz des Oszillators anhand der erfassten Abweichung korrigiert wird.
Wenn die Drehzahl des Motors herauf- oder heruntergeregelt werden soll (siehe Absatz 11), ist die zwischen zwei Referenzlagendurchgängen gemessene Zeitdauer nicht konstant, sondern sie nimmt kontinuierlich ab oder zu. Dem kann beim Bestimmen der Rotorlage leicht Rechnung getragen werden, indem bei jedem Durchgang des Rotors durch die Referenzlage die seit dem vorhergehenden Durchgang verstrichene Zeitdauer ermittelt wird, die Differenz zwischen dieser Zeitdauer und einer bei dem vorhergehenden Durchgang ermittelten Zeitdauer berechnet wird und die als Periode des Oszillators abgeleitete Zeit durch Hinzuaddieren der mit einem positiven Faktor gewichteten Differenz korrigiert wird.
US 4,453,118 betrifft eine Start-Schaltung für einen Wechselstrommotor mit mehreren Geschwindigkeiten. Dem Motor können lediglich zwei Windungssätze oder vier Windungssätze zugeschaltet sein.
Die Schaltung umfasst einen Pulsratenteiler, welcher die Pulsrate in Abhängigkeit des Signals eines Geschwindigkeitssensors teilt.
US 2007/0176473 A1 betrifft eine Kopfstützensteuerung, welche bei einer Annäherung eines Objektes von hinten ein Frontteil der Kopfstütze relativ zu einem Rückteil bewegt und mittels einer Sensorschaltung die Bewegung stoppt, wenn sich das Frontteil an den Kopf des Insassen angenähert hat oder sich in Kontakt mit dem Kopf befindet.
Eine solche Antriebsvorrichtung ist aus offenkundiger Vorbenutzung bekannt. Ausstattungteile, wie z.B. höhenverstellbare Kopfstützen von Fahrzeugsitzen, sind mit einem Elektro-Verstellmotor ausgestattet, welcher das Kopfteil der Kopfstütze relativ zu einer Rückenlehne z.B. nach oben / unten bewegt. Der Verstellmotor wird von einer Steuerung, z.B. der Sitzsteuerung, entsprechend des gewünschten Verstellwegs und der gewünschten Verstellrichtung gesteuert.
Dabei verwertet das Sitzsteuergerät ein Signal des Verstellmotors, dass ihm in Form einer der Drehzahl des Verstellmotors entsprechenden Pulsrate zur Verfügung gestellt wird. Dafür umfasst der Verstellmotor einen Sensor, welcher die Drehzahl aufnimmt und in eine, der Drehzahl entsprechenden Pulsrate umwandelt. Das kann z. B. ein Hallsensor sein.
Die Konstruktion des Ausstattungsteils erfordert es, dass der Verstellmotor einen geringen Bauraum aufweist und / oder ein geringes Gewicht aufweist und / oder einen geringen Geräuschpegel und / oder geringe Geräuschunterschiede aufweist. Der Geräuschpegel des Verstellmotors wird z.B. von der auf den Verstellmotor wirkenden Last beeinflusst. Die Last hängt z.B. von der Verstellrichtung ab. Es wirken z.B. unterschiedliche Lasten auf den Verstellmotor in Abhängigkeit davon, ob das Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteil aufwärts, d.h. entgegen der Schwerkraft, oder abwärts, d.h. in Richtung der Schwerkraft, verstellt wird. Wenn z.B. eine Kopfstütze entgegen der Schwerkraft verstellt wird, ist die Last auf den Verstellmotor größer. Dies führt in der Regel zu einem anderen Geräuschpegel als bei einer Verstellbewegung der Kopfstütze nach unten, in Richtung der Schwerkraft.
Ebenso führen höhere Lasten, bedingt durch einen größeren Reibwert in den Führungen des Ausstattungsteils oder durch niedrigere Temperaturen zu einem höheren Geräuschpegel des Verstellmotors. Verändern sich die Bedingungen über den Verstellbereich, kann es zu Schwankungen des Geräuschpegels während des Betriebs des Verstellmotors kommen.
Dabei gilt, dass sich Lastschwankungen hinsichtlich des Laufgeräusches bei hohen Betriebsdrehzahlen stärker auswirken, als bei niedrigen Betriebsdrehzahlen.
Um den Anforderungen nach geringem Gewicht und geringer Baugröße des Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteils zu entsprechen, werden kleine Verstellmotoren verwendet. Diese müssen aber mit höheren Drehzahlen betrieben werden. Lastschwankungen führen jedoch dann zu größeren Geräuschschwankungen im Vergleich zu Verstellmotoren mit niedrigerer Betriebsdrehzahl.
Die erforderliche Motorleistung richtet sich nach der, im System möglichen, Maximallast. Diese ergibt sich aus den vorliegenden Reibfaktoren der Führungen, dem Einfluss der Kopfstützenmasse und dem Einfluss von Temperaturänderungen.
Bei kleinen Verstellmotoren wird diese Leistung im allgemeinen über hohe Drehzahlen generiert, so dass bei variabel auftretender Last, die Betriebsdrehzahl bisweilen in einem Bereich liegt, bei dem die von einem Sensor übermittelte Pulsrate von marktüblichen Steuergeräten nicht mehr verarbeitet werden kann und zum Ausfall der Steuerung bzw. des Antriebssystems führt.
Es war Aufgabe der Erfindung, die von einem Sensor an einem schnelllaufenden Verstellmotor einer Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteil dem Steuergerät zur Verfügung gestellten Signale so zu ändern, dass deren Pulsrate für alle Lastbereiche in einem von marktüblichen Steuerungen verarbeitbarem Bereich liegen.
Die Aufgabe wurde zunächst gelöst durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Antriebsvorrichtung ist vorgesehen für das Verstellen eines Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteils relativ zu einem Halteteil. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Verstellmotor und ein Steuergerät und außerdem eine Verstellmechanik, welche die Bewegung des Motors in eine Bewegung des Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteils überträgt. Der Verstellmotor wird hinsichtlich seiner Drehzahl und Drehrichtung von dem Steuergerät gesteuert. Dem Verstellmotor ist ein Sensor zugeordnet ist, welcher die Drehzahl des Verstellmotors misst und eine der Drehzahl entsprechende Pulsrate an das Steuergerät sendet. Das Senden der Steuerungsdaten von dem Steuergerät an den Verstellmotor und das Senden der Pulsrate von dem Sensor des Verstellmotors an das Steuergerät erfolgt über Leitungen oder kabellos über die üblichen kabellosen Verbindungen wie WirelessLan, Bluetooth etc.
Zwischen dem Sensor des Verstellmotors und dem Steuergerät ist ein Pulsratenmodifizierer zwischengeschaltet. D.h. der Sensor sendet die Pulsrate an den Pulsratenmodifizierer, welcher die von dem Verstellmotor gesendete Pulsrate derart modifiziert, dass sie innerhalb eines von dem Steuergerät zu verarbeitenden Wertebereichs der Pulsrate liegt. Bei dem Pulsratenmodifizierer kann es sich um ein elektronisches Bauteil oder um eine zweite Steuerung mit einer Software handeln. Der Pulsratenmodifizierer sendet den modifizierten Wert der Pulsrate an das Steuergerät weiter.
Auf diese Weise können Verstellmotoren von handelsüblichen Steuergeräten gesteuert werden, wobei eine der maximalen Drehzahl des Verstellmotors entsprechende Pulsrate größer oder kleiner sein kann als die von dem Steuergerät zu verarbeitende Pulsrate.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Pulsratenmodifizierer von einem elektronischen Bauteil, insbesondere einem handelsüblichen elektronischen Bauteil, gebildet. Der Pulsratenmodifizierer ist gemäß einer Ausführungsform von einem Frequenzteiler gebildet. Frequenzteiler sind handelsübliche elektronische Bauteile, die kostengünstig auf dem Markt erhältlich sind. Mit dem Frequenzteiler ist es auf einfache Weise möglich, eine der Motordrehzahl entsprechende Reduktion z. B. eine Halbierung, der Pulsrate vorzunehmen. Gemäß einer Alternative kann das elektronische Bauteil aber auch eine andere Funktion auf die Pulsrate anwenden. Auf diese Weise kann der Pulsratenmodifizierer eine Reduzierung oder eine Erhöhung der Pulsrate bewirken.
Gemäß einer alternativen Ausführung kann der Pulsratenmodifizierer auch von einer Steuerung gebildet sein, die mit einer Software versehen ist, welche eine steuerbare Veränderung der Pulsrate vornimmt und an das Steuergerät übermittelt. Die von dem Sensor des Verstellmotors übermittelte Pulsrate kann dann entsprechen einer über die Software eingegebenen Funktion verändert werden.
Der Sensor des Verstellmotors kann z.B. von einem Hallsensor gebildet sein.
Die Erfindung betrifft auch eine Verstellvorrichtung, umfassend ein Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteil und ein Halteteil, wobei das Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteil mittels der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung relativ zu dem Halteteil bewegbar ist.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Kopfstütze. Die Kopfstütze umfasst ein Kopfteil, welches mit wenigstens einer Tragstange an der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes gelagert ist. Das Kopfteil ist relativ zu der Rückenlehne verstellbar ausgebildet. Das Kopfteil und die Rückenlehne bilden die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung, wobei das Kopfteil ein Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteil und die Rückenlehne ein Halteteil ist. Das Kopfteil ist mittels der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung relativ zu der Rückenlehne bewegbar. Dem Kopfteil sind Tragstangen zugeordnet. Z.B. ist das Kopfteil relativ zu rückenlehnenfesten Tragstangen verstellbar. Gemäß einer Alternative sind die Tragstangen fest am Kopfteil gehalten und die Tragstangen sind relativ zu der Rückenlehne bewegbar.
Weitere Vorteile ergeben sich anhand eines in den Fig. dargestellten Ausführungsbeispiels.
1 zeigt einen Fahrzeugsitz mit einer Rückenlehne und mit einer elektrisch höhenverstellbaren Kopfstütze mit der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
Eine Antriebsvorrichtung insgesamt wird in der Figur mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
Die Antriebsvorrichtung 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Steuerung einer in die Richtungen z1 und z2 verstellbaren Kopfstütze 11 vorgesehen, die an der Rückenlehne 12 eines Fahrzeugsitzes 13 gelagert ist. Die Kopfstütze 11 umfasst ein Kopfteil 14 und Tragstangen 15. Das Kopfteil 14 ist an den Tragstangen 15 gehalten. Die Tragstangen 15 sind ihrerseits in einem rückenlehnenfesten Lager gelagert. Das Kopfteil 14 ist mittels eines elektrischen Verstellmotors 16 relativ zu der Rückenlehne 12 in die Richtungen z1 und z2 bewegbar gelagert. Das Kopfteil 14 ist z.B. relativ zu den Tragstangen 15 bewegbar und die Tragstangen 15 sind z. B. relativ zur Rückenlehne 12 unbeweglich gelagert.
Gemäß einer alternativen Ausführung könnten mittels des Verstellmotors auch die Tragstangen 15 relativ zu den rückenlehnenfesten Lagern verlagerbar sein, wobei das Kopfteil 14 relativ zu den Tragstangen 15 unbeweglich gelagert ist.
Der Verstellmotor 16 wird von einem Sitzsteuergerät 17 gesteuert. Verstellmotor 16 und Sitzsteuergerät 17 sind, wie durch die Linien 19 und 20 angedeutet, derart durch Datenleitungen verbunden, dass Daten übertragbar sind. Das kann z.B. durch Kabel, Funk, Wlan etc. erfolgen. Mittels der Datenleitungen 19 und 20 kann das Sitzsteuergerät 17 den Verstellmotor 16 steuern. Zur Steuerung des Verstellmotors 16 benötigt das Sitzsteuergerät 17 den aktuellen Wert der Drehzahl n_Motor des Verstellmotors 16. Der Verstellmotor 16 umfasst einen Sensor, welcher die Drehzahl n_Motor aufnimmt und in eine der Drehzahl entsprechende Pulsrate P_Motor umwandelt. Das kann z.B. ein Hallsensor sein.
Das Sitzsteuergerät 17, das lediglich Pulse mit einer Halbperiodendauer größer als 3,6 ms. verarbeitet, kann eine maximale Pulsrate P_{SteuergerätMax} von 8333 1/min aufnehmen. Gibt der Motor 1 Puls/Umdrehung an das Sitzsteuergerät ab, bedeutet dies im Stand der Technik, dass eine max. Motordrehzahl n_MotorMax = 8333 1/min verarbeitet werden konnte. Empfing das Sitzsteuergerät höhere Pulsraten P_Motor > 8333 1/min, so kam es zu einem Systemausfall.
Um den Anforderungen an Baugröße, Gewicht und Verstellgeräusch gerecht zu werden, muss ein kleinerer Verstellmotor 16 verwendet werden, dessen Maximaldrehzahl n_MotorMax z. B. größer ist als 8333 1/min, z. B. 12000 1/min ist. Die Verarbeitung der von dem Sensor des Verstellmotors gelieferten Pulsrate durch das Sitzsteuergerät 17 ist erfindungsgemäß möglich, weil zwischen dem Verstellmotor 16 und dem Sitzsteuergerät 17 einen Pulsratenmodifizierer 18 angeordnet ist. Von dem Sensor des Verstellmotors 16 wird die der Drehzahl n_Motor entsprechende Pulsrate P_Motor über die Leitung 20 an den Pulsratenmodifizierer 18 gesendet.
Arbeitet der Pulsratenmodifizierer 18 z.B. mit einem Verhältnis 2:1 wird die Pulsrate P_Motor z. B. derart geteilt, dass von zwei Pulsen lediglich Einer an das Sitzsteuergerät 17 weitergeleitet wird, die Pulsrate P_Motor des Sensors also halbiert wird. Der reduzierte Wert der Pulsrate P_Reduz muss unter der maximal zu verarbeitenden Pulsrate des Sitzsteuergeräts P_{steuergerätMax} liegen. Bei einer Halbperiodendauer des Sitzsteuergerät grösser 3,6 ms ist P_{steuergeratMax} = 8333 1/min. Der reduzierte Wert der Pulsrate P_Reduz wird über die Leitung 19 an das Sitzsteuergerät 17 weitergeleitet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die maximale Pulsrate des Motors P_MotorMax = 12000 1/min. Bei einem Teilungsverhältnis des Pulsratenmodifizierer von 2:1 beträgt die am Sitzsteuergerät ankommende maximale Pulsrate P_Reduz = 6000 1/min. Auf diese Weise wird ein Systemausfall aufgrund einer an das Sitzsteuergerät 17 übermittelten Pulszahl P_Motor > P_{steuergerätMax} unterbunden. Dennoch wird eine reduzierte, der Drehzahl n_Motor proportionale Pulsrate P_Reduz an das Sitzsteuergerät 17 geliefert.

Claims

Antriebsvorrichtung (10) für ein Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteil umfassend einen Verstellmotor (16) und ein Steuergerät (17), wobei der Verstellmotor (16) mittels des Steuergerät (17) gesteuert wird, wobei dem Verstellmotor (16) ein Sensor zugeordnet ist, welcher die Drehzahl des Verstellmotors (16) misst und eine der Drehzahl entsprechende Pulsrate an das Steuergerät (17) sendet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sensor des Verstellmotors (16) und dem Steuergerät (17) ein Pulsratenmodifizierer (18) zwischengeschaltet ist, welcher die von dem Verstellmotor (16) empfangene Pulsrate derart modifiziert, dass sie innerhalb eines von dem Steuergerät (17) zu verarbeitenden Wertebereichs der Pulsrate liegt und dass der Pulsratenmodifizierer (18) einen modifizierten Wert der Pulsrate an das Steuergerät (17) weiterleitet.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsratenmodifizierer (18) von einem elektronischen Bauteil gebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsratenmodifizierer (18) von einem Frequenzteiler gebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsratenmodifizierer (18) von einer elektronischen Steuerung gebildet ist.
Verstellvorrichtung, umfassend ein Fahrzeuginnenraum-Ausstattungsteil und ein Halteteil, wobei das Ausstattungsteil mittels einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 relativ zu dem Halteteil bewegbar ist.
Kopfstütze (11) mit einem Kopfteil (14), welches mit wenigstens einer Tragstange (15) in mindestens einem Lager an der Rückenlehne (12) eines Fahrzeugsitzes (13) gelagert ist, wobei das Kopfteil (14) relativ zu der Rückenlehne (12) verstellbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (14) und die Rückenlehne (12) eine Verstellvorrichtung gemäß Anspruch 5 bilden, wobei das Kopfteil (14) ein Ausstattungsteil und die Rückenlehne (12) ein Halteteil ist und wobei das Kopfteil (14) mittels einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 relativ zu der Rückenlehne (12) bewegbar ist.