-
Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Verstellvorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind bekannt und dienen insbesondere bspw. einer Verstellung eines Karosserieteils des Kraftfahrzeugs, das bspw. in Form eines Luftleitelementes oder Scheibenwischers ausgebildet ist. Die Verstellvorrichtung weist einen Elektromotor, ein Getriebe und zwei Endlagensensoren auf, wobei eine Positionserkennung des Karosserieteils ausschließlich in den Positionen der Endlagensensoren, oder, sofern vorhanden, in Positionen weiterer Sensoren, erfolgen kann.
-
Aus der Druckschrift
US 2007/0273365 A1 geht eine Hallsensoranordnung zur Erfassung einer Lageveränderung von zwei relativ zueinander in zwei Endpositionen beweglichen Bauteilen hervor, die einen Hallsensor mit wenigstens einem Hallmessfeld und einen Erregermagneten umfasst. Es ist ein Aktuator für die Übermittlung der Lageveränderung der zwei relativ zueinander beweglichen Bauteile an den Hallsensor vorgesehen. Der Hallsensor und der Erregermagnet sind derart zu einer vormontierten baulichen Einheit zusammengefasst, dass bei einer relativen Lageveränderung des Erregermagneten zum Hallsensor vor der einen Endposition in die andere Endposition die Polarität des auf das Hallmessfeld einwirkenden Magnetfelds verändert, vorzugsweise umgekehrt wird. Die Hallsensoranordnung ist vorzugsweise für ein Gurtschloss vorgesehen.
-
Der Druckschrift
US 2017/146256 A1 kann eine Sensoranordnung für so genannte Komponenten einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs zur Verstellung eines Antriebs der Klimaanlage entnommen werden.
-
Aus der
US 2012/252621 A1 ist eine Sensoranordnung für ein Differentialsystem eines Kraftfahrzeugs bekannt, mit deren Hilfe zumindest drei Schaltstellungen, zwei Endlagenposition und eine Zwischenlagenposition, erkannt werden. Hierzu wird ein Aktuator entsprechend angesteuert und sofern der Aktuator elektromagnetisch steuerbar ist, ein Strombedarf des Aktuators entsprechend eingestellt.
-
Der Offenlegungsschrift
DE 10 2013 205 216 A1 kann ein Linearaktuator mit einem Trägerelement und einem daran gelagerten Antriebselement entnommen werden, wobei das Antriebselement zwischen zumindest zwei definierten Endlagen am Trägerelement axial verstellbar ausgebildet ist. Der Linearaktuator weist zwei Antriebselemente in Form von axial verfahrbaren Bohrspindeln auf. Das Trägerelement besitzt eine Trägerplatine, auf der vier Magnetfeldsensoren befestigt und elektrisch angeschlossen sind und zur Erfassung von in ihrer Umgebung vorliegenden Magnetfeldern ausgebildet sind. Je zwei Magnetfeldsensoren sind je einem Antriebselement zur Positionsbestimmung des Antriebselementes zugeordnet.
-
Die Patentschrift
EP 1 445 494 B1 offenbart ein Stellelement, welches insbesondere zur Betätigung von Drehschiebern ausgebildet ist, und wobei ein Mittel zur Lageerkennung, welches einen ortsfesten Hall-Sensor und einen zum Hall-Sensor korrespondierenden bewegbaren Magneten aufweist. Der Magnet ist zur Erzeugung eines Magnetflusses mit Hilfe eines erzeugten Magnetfeldes ausgebildet.
-
Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 021 231 A1 geht ein Positionssensor zum Erfassen einer Position eines entlang einer Messstrecke linear bewegbaren Gegenstandes hervor, welcher mehrere entlang einer Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Gegenstandes angeordnete Magnete besitzt, wobei mindestens zwei in Bewegungsrichtung zueinander versetzt angeordnete Hall-Sensoren vorgesehen sind. Zur Auswertung von Signalen der Hall-Sensoren ist eine Steuereinrichtung ausgebildet. Es werden entweder die Hall-Sensoren oder die Magnete mit dem linear bewegbaren Gegenstand mitbewegt, wobei die anderen Hall-Sensoren und Magnete relativ zum Gegenstand festgelegt sind. Die Magnete sind entlang der Bewegungsrichtung abwechselnd mit entgegengesetzter Polarität angeordnet.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine einfache Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, mit deren Hilfe eine frei definierbare Zwischenposition zwischen Endlagenpositionen erfassbar ist.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
-
Eine erfindungsgemäße Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist in Form eines elektromechanischen Stellantriebs zur Verstellung eines Karosserieteils des Kraftfahrzeugs ausgebildet und weist einen Elektromotor, ein Getriebe, einen ersten Endlagensensor und einen zweiten Endlagensensor auf. Das Karosserieteil besitzt ein erstes Erfassungselement zur Positionierung in zumindest eine ersten Endlagenposition und eine zweite Endlagenposition. Das Karosserieteil ist eine Zwischenlagenposition einnehmbar ausgeführt. Erfindungsgemäß ist die Verstellvorrichtung die Zwischenlagenposition mit Hilfe von Sensoren in Form der ausschließlich zwei Endlagensensoren erfassbar ausgebildet, wobei am Karosserieteil ein zweites Erfassungselement und ein drittes Erfassungselement angeordnet sind. Das erste Erfassungselement ist auf einer Bewegungsachse des Karosserieteils, das zweite Erfassungselement und das dritte Erfassungselement sind entgegengesetzt beabstandet von der Bewegungsachse angeordnet. Das zweite Erfassungselement weist einen ersten Abstand und das dritte Erfassungselement einen zweiten Abstand von der Bewegungsachse auf. Die Endlagensensoren sind auf den korrespondierenden Endlagenpositionen angeordnet, und wobei ein Endlagenabstand einer Summe des ersten Abstandes und des zweiten Abstandes entspricht.
-
Das heißt mit anderen Worten, dass zusätzlich zu den bereits vorhandenen Endlagensensoren keine weiteren Sensoren eingesetzt werden müssen, damit die frei wählbare Zwischenlagenposition erfasst werden kann. Der Vorteil ist damit gegeben, dass die bereits existierende Verstellvorrichtung nicht geändert werden muss und am Karosserieteil das zweite Erfassungselement und das dritte Erfassungselement anzubringen sind. Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung weist weiter den Vorteil auf, dass die Zwischenlagenposition in einer frei wählbaren Position ausgelegt werden kann, ohne zusätzliche Kosten eines weiteren Sensors. Im Vergleich zu einer Verstellvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, welche bspw. mit Hilfe eines dritten Sensors die Zwischenlagenposition erkennend ausgebildet ist, ist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung kostengünstiger aufgrund des entfallenen dritten Sensors. Des Weiteren ist die Verstellvorrichtung aufgrund der Anzahl von zwei Sensoren, der Endlagensensoren wesentlich robuster als eine Verstellvorrichtung mit zumindest drei Sensoren.
-
Die Erfassung der Zwischenlagenposition kann bspw. bei einer so genannten Timeout-Überwachung eingesetzt werden, da nun eine Detektionszeit reduziert werden kann, wodurch eine schnellere Blockierungs-Erkennung realisiert ist.
-
In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung entspricht der erste Abstand dem zweiten Abstand. Damit kann auf einfache Weise die Zwischenlagenposition in einer exakten Mitte zwischen der ersten Endlagenposition und der zweiten Endlagenposition ausgebildet werden.
-
Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung kann für unterschiedliche Zwischenpositionen in großer Stückzahl und somit kostengünstig hergestellt werden, wobei am zu verstellenden Karosserieelement die Berührungselemente gemäß der gewünschten Zwischenposition anzubringen sind.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:
- 1 in einer schematischen Darstellung eine Verstellvorrichtung mit zwei Endlagensensoren mit rotierender Bewegung gemäß dem Stand der Technik,
- 2 in einer schematischen Darstellung eine Verstellvorrichtung mit zwei Endlagensensoren mit linearer Bewegung gemäß dem Stand der Technik,
- 3 in einer schematischen Darstellung eine Verstellvorrichtung mit zwei Endlagensensoren und einem Zwischensensor mit rotierender Bewegung gemäß dem Stand der Technik,
- 4 in einer schematischen Darstellung eine Verstellvorrichtung mit zwei Endlagensensoren und einem Zwischensensor mit linearer Bewegung gemäß dem Stand der Technik,
- 5 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Verstellvorrichtung mit zwei Endlagensensoren und zwei Berührungspunkten mit rotierender Bewegung in einer ersten Endlagenposition,
- 6 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Verstellvorrichtung mit zwei Endlagensensoren und zwei Berührungspunkten mit linearer Bewegung in einer ersten Endlagenposition,
- 7 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung gem. 5 in einer ersten Zwischenposition,
- 8 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung gem. 6 in einer ersten Zwischenposition,
- 9 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung gem. 5 in einer zweiten Zwischenposition,
- 10 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung gem. 6 in einer zweiten Zwischenposition,
- 11 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung gem. 5 in einer dritten Zwischenposition,
- 12 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung gem. 6 in einer dritten Zwischenposition,
- 13 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung gem. 5 in einer zweiten Endlagenposition, und
- 14 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung gem. 6 in einer zweiten Endlagenposition.
-
Eine Verstellvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug, wie sie in einer schematischen Darstellung in den 1 bis 14 gebildet ist, umfasst einen nicht näher dargestellten Elektromotor, ein nicht näher dargestelltes Getriebe sowie einen ersten Endlagensensor 2 und einen zweiten Endlagensensor 3. Die Verstellvorrichtung 1 dient einer Verstellung eines bewegbaren Karosserieteils 4 des Kraftfahrzeugs, wobei es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Scheibenwischer des Kraftfahrzeugs handelt. Der Scheibenwischer ist mit Hilfe einer eine rotatorische Bewegung ausführenden Verstellvorrichtung 1 in Wirkverbindung ausgebildet. Ebenso könnte das Karosserieteil 4 auch eine Luftklappe oder ein Spoiler des Kraftfahrzeugs sein. Auch ist die Verstellvorrichtung 1 zur Ausführung einer rotatorischen oder einer linearen Bewegung ausgebildet.
-
In den 1 bis 4 ist eine Verstellvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik in einer schematischen Darstellung abgebildet, wobei die Verstellvorrichtung 1 gem. den 1 und 2 eine rotatorische bzw. lineare Bewegung ausführbar ausgebildet ist, wobei das Karosserieteil 4 ein erstes Erfassungselement 5 aufweisend ausgeführt ist, wobei das erste Erfassungselement 5 in Form eines Magneten ausgestaltet ist. Die Verstellvorrichtung 1 ist zur Erkennung einer ersten Endlagenposition 6 und einer zweiten Endlagenposition 7 ausgebildet. Eine Zwischenlagenposition zwischen den beiden Endlagenpositionen 6, 7 ist nicht möglich. Das bedeutet, dass das Karosserieteil 4 sich zwischen den beiden Endlagenpositionen 6, 7 bewegen kann, jedoch nicht zwischen den beiden Endlagenpositionen 6, 7 eine fixe und definierte Zwischenposition einnehmen kann. Oder mit anderen Worten, es kann nicht eine zwischen den beiden Endlagenpositionen 6, 7 ausgebildete Zwischenlagenposition einnehmen, sondern diese nur überfahren.
-
Die erste Endlagenposition 6 wird erkannt, wenn der erste Endlagensensor 2 das erste Erfassungselement 5 erfasst. Ebenso wird die zweite Endlagenposition 7 durch die Erkennung des ersten Erfassungselementes 5 mit Hilfe des zweiten Endlagensensors 7 erfasst. Eine undefinierte Zwischenposition wird festgestellt, wenn das Erfassungselement 5 von keinem der beiden Sensoren 2, 3 erfasst wird, da er in seiner aktuellen Lage nicht in deren Reichweite liegt. An dieser Stelle sei angemerkt, dass zwischen der Zwischenlagenposition und der Zwischenposition unterschieden wird, denn die Zwischenlagenposition, welche definiert ist, kann das Karosserieteil 4 einnehmen, die Zwischenposition ist jedoch undefiniert und stellt lediglich einen Weg dar, den das Karosserieteil 4 zwischen zwei Lagenpositionen, der ersten Endlageposition 2 und der zweiten Endlagenposition 3, oder sofern eine Zwischenlagenposition ausgebildet ist, zwischen der ersten Endlagenposition 2 und der Zwischenlagenposition bzw. der Zwischenlagenposition und der zweiten Endlagenposition 3 zurücklegt oder überfährt.
-
In den 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verstellvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik abgebildet, wobei mit Hilfe eines dritten Sensors 8 eine Zwischenlagenposition 9 zwischen der ersten Endlagenposition2 und der zweiten Endlagenposition 3 erkannt wird. Die Erkennung erfolgt durch Erfassung des ersten Erfassungselementes 5 mit Hilfe des dritten Sensors 8. Somit ist gegenüber dem Stand der Technik gemäß den 1 und 2 mit Hilfe eines weiteren Sensors 8 eine Erkennung der Zwischenlagenposition 9 möglich.
-
Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 1 ermöglicht jedoch ohne weitere Sensoren, oder mit anderen Worten ausschließlich mit Hilfe des ersten Endlagensensors 2 und des zweiten Endlagensensors 3 eine Erfassung der Zwischenlagenposition 9, wobei ein zweites Erfassungselement 10 und ein drittes Erfassungselement 13 dem Karosserieteil 4 zugeordnet werden. Oder mit anderen Worten gesagt, das Karosserieteil 4 weist zusätzlich zum ersten Erfassungselement 5 das zweite Erfassungselement 10 und das dritte Erfassungselement 13 auf. Die Erfassungselemente 5, 10, 13 können jeweils in Form eines Magneten oder einer Blechscheibe oder eines Stiftes ausgebildet sein, wobei die Ausführung der Endlagensensoren 2, 3 relevant ist. Bevorzugt sind die Erfassungselemente 5, 10, 13 gleich aufgebaut.
-
Zur Erfassung der frei definierbaren Zwischenlagenposition 9 ausschließlich mit Hilfe der beiden Endlagensensoren 2, 3 sind das erste Erfassungselement 5 auf einer Bewegungsachse 11 des Karosserieteils 4 und das zweite Erfassungselement 10 sowie das dritte Erfassungselement 13 entgegengesetzt beabstandet von der Bewegungsachse 11 angeordnet. Die Bewegungsachse 11 führt bei einer rotatorischen Bewegung, wie sie das Verstellsystem 1 gemäß der 1,3, 5, 7, 9, 11, 13 ausführen kann, eine um einen Drehpunkt 12 rotierende Bewegung, die auch als Schwenkbewegung bezeichnet werden kann, aus. Bei einem Verstellsystem 1 mit einem eine lineare Bewegung aufweisenden Karosserieteil 4 gemäß der 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 ist die Bewegungsachse 11 eine lineare Bewegung aufweisend ausgebildet.
-
Das zweite Erfassungselement 10 weist einen ersten Abstand a von der Bewegungsachse 11 und das zweite Erfassungselement 13 weist einen zweiten Abstand b von der Bewegungsachse 11 auf, wobei die beiden Abstände a, b in entgegengesetzter Richtung ausgebildet sind. Eine Summe der beiden Abstände a, b ergibt einen Endlagenabstand e der Endlagensensoren 2, 3 voneinander, wobei die Endlagensensoren 2, 3 auf ihren korrespondierenden Endlagenposition 6, 7 angeordnet sind. Das heißt mit anderen Worten, dass der erste Endlagensensor 2 auf der ersten Endlagenposition 6 und der zweite Endlagensensor 7 auf der zweiten Endlagenposition 3 angeordnet ist.
-
Die Abstände a, b kennzeichnen die ausgewählte frei definierbare Zwischenlagenposition 9. Dabei entspricht der erste Abstand a des zweiten Erfassungselementes 10 von der Bewegungsachse 11 einem ersten Lagenabstand c der Zwischenlagenposition 9 von der ersten Endlagenposition 6 und der zweite Abstand b einem zweiten Lagenabstand d der Zwischenposition 9 von der zweiten Endlagenposition 7.
-
Sofern die beiden Abstände a, b gleich groß gewählt sind, ist als frei definierte Zwischenlagenposition 9 eine Mittenlage zwischen den beiden Endlagenpositionen 6, 7 gewählt.
-
Mit Hilfe der Erfassungselemente 5, 10, 13 wird die Zwischenlagenposition 9, welche der frei wählbaren Zwischenlagenposition zwischen der ersten Endlagenposition 6 und der zweiten Endlagenposition 7 entspricht, erkannt.
-
In den 5 bis 14 ist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 1 in schematischer Darstellung in verschiedenen Positionen abgebildet, wobei eine Bewegung des Karosserieteils 4 ausgehend von seiner ersten Endlage in der ersten Endlagenposition 6 in seine zweite Endlage in der zweiten Endlagenposition 7 abschnittsweise illustriert ist.
-
In den 5 und 6 ist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 1 in einer Endlage abgebildet, wobei das Karosserieteil 4 die erste Endlagenposition 6 einnimmt. Der erste Endlagensensor 2 erfasst das erste Erfassungselement 5, die beiden anderen Erfassungselemente 10, 13 sind nicht erfasst.
-
In den 7 und 8 ist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung in einer undefinierten Zwischenposition zwischen der ersten Endlagenposition 6 und der Zwischenlagenposition 9 abgebildet. Weder das erste Erfassungselement 5 noch das zweite Erfassungselement 10 noch das dritte Erfassungselement 13 werden vom ersten Endlagensensor 2 oder dem zweiten Endlagensensor 3 erfasst.
-
In den 9 und 10 ist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 1 in der Zwischenlagenposition 9 abgebildet, wobei das Karosserieteil 4 die Zwischenlagenposition 9 einnehmend ausgebildet ist. Die Zwischenlagenposition 9 weist den ersten Lagenabstand c von der ersten Endlagenposition 6 und den zweiten Lagenabstand d von der zweiten Endlagenposition 7 auf, wobei der erste Lagenabstand c dem Abstand a und der zweite Lagenabstand d dem zweiten Abstand b entspricht. In dieser Position werden das zweite Erfassungselement 10 und das dritte Erfassungselement 13 vom ersten Endlagensensor 2 bzw. vom zweiten Endlagensensor 3 erfasst. Das erste Erfassungselement 5 wird nicht erfasst.
-
In den 11 und 12 ist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 1 in einer weiteren Zwischenposition zwischen der der Zwischenlagenposition 9 und der zweiten Endlagenposition 7 abgebildet. Keines der Erfassungselemente 5, 10, 13 wird vom ersten Endlagensensor 2 oder dem zweiten Endlagensensor 3 erfasst.
-
In den 13 und 14 ist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 1 in der zweiten Endlagenposition 7 abgebildet, wobei das erste Erfassungselement 5 vom zweiten Endlagensensor 3 erfasst ist. Die beiden weiteren Erfassungselement 10, 13 sind nicht erfasst.
-
Die vorstehend erläuterten Positionen 6, 7, 9 und die Zwischenpositionen sind in Tabelle 1 in Form einer Schaltmatrix abgebildet. Tab. 1.: Schaltmatrix der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung
| Position | Erster Endlagensensor | Zweiter Endlagensensor |
| Erste Endlagenposition 6 | 1 | 0 |
| Zwischenposition | 0 | 0 |
| Zwischenlagenposition 9 | 1 | 1 |
| Zwischenposition | 0 | 0 |
| Zweite Endlagenposition 7 | 0 | 1 |
-
Die Endlagensensoren 2, 3 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Hallsensoren ausgeführt und die Berührungselemente 5, 10, 13 sind aus magnetischem Material hergestellt. Ebenso können sie als Metallbleche ausgeführt sein. Eine weitere Möglichkeit die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 1 auszubilden ist ein Aufbau der Endlagensensoren 2, 3 in Form von Mikroschalter. Dabei sind die Berührungselemente 5, 10, 13 bevorzugt als Stifte auszuführen, die einen Kontakt oder nahezu einen Kontakt mit den Mikroschaltern herbeiführend ausgeführt sind.
-
Eine Ansteuerung und ein Einlernen der Endlagensensoren 2, 3 ist vorteilhaft mit einem Steuergerät, insbesondere das Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgeführt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Verstellvorrichtung
- 2
- Erster Endlagensensor
- 3
- Zweiter Endlagensensor
- 4
- Karosserieteil
- 5
- Erstes Erfassungselement
- 6
- Erste Endlagenposition
- 7
- Zweite Endlagenposition
- 8
- Dritter Sensor
- 9
- Zwischenlagenposition
- 10
- Zweites Erfassungselement
- 11
- Bewegungsachse
- 12
- Drehpunkt
- 13
- Drittes Erfassungselement
- a
- Erster Abstand
- b
- Zweiter Abstand
- c
- Erster Lagenabstand
- d
- Zweiter Lagenabstand
- e
- Endlagenabstand
