DE19520114C1

DE19520114C1 - Vorrichtung zur Schließkrafterkennung eines elektrischen Verstellmotors

Info

Publication number: DE19520114C1
Application number: DE19520114A
Authority: DE
Inventors: Hans Bertsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2015-06-02
Also published as: WO1996038645A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Schließkrafterkennung eines elektrischen Verstellmotors der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Zur Schließkrafterkennung von elektrischen Verstellmotoren ist es bekannt, über die Stromerkennung bzw. die Drehzahlmessung in indirekter Weise Rückschlüsse auf die Schließkraft des Motors zu ziehen.

So ist es bei der Stromerkennung allgemein bekannt, den Wechselanteil des Stromes ("Welligkeit") von Gleichstrommotoren als Maß für die Drehzahl des Motors zu erfassen, auszuwerten und auszunutzen. Dabei gibt es zwei Verfahren. Bei dem ersten Verfahren, dem sogenannten Nulldurchgangsverfahren, verläuft das Stromwelligkeitssignal im Mittel glatt und nach Elimination des Gleichstromanteils werden die Nulldurchgänge erfaßt. Ein Beispiel dafür ist in der DE 35 27 906 A1 beschrieben.

Bei dem zweiten Verfahren, dem sogenannten ripple-count- Verfahren, verläuft das Signal wegen ungleicher Teilspulen auf Grund von Fertigungstoleranzen mit einer niederfrequenten Modulation, zusätzlich zur höherfrequenten Welligkeit. Es ergeben sich dabei lokale Minima und Maxima, bei denen Minima absolut höhere Werte als Maxima aufweisen können. Daher ist eine lokale Erfassung mittels eines aufwendigen, differenzierenden Verfahrens erforderlich.

Es ist auch bekannt, wie in einem Aufsatz "Unkonventionelle Drehzahlmessung und -regelung bei Gleichstrommotoren" von M. Birk, Elektronik 25/14.12.1984, S. 71, 72, beschrieben, die Drehzahl inkremental aus der Kommutierungswelligkeit des Ankerstroms zu bestimmen. Dazu wird eine an einem Meßwiderstand im Motorstromkreis abfallende Spannung über einen Kondensator kapazitiv ausgekoppelt und einem Filter zugeführt. Das Filter wird dabei adaptiv über den ganzen Drehzahlbereich mitgefahren, d. h. die Eckfrequenzen sind drehzahlabhängig veränderbar. Am Ausgang des Filters steht die aus der Kommutierungswelligkeit ausgefilterte Grundschwingung zur Verfügung. Die Frequenz dieses Signals ist proportional zur Drehzahl. Es ist hier ein erheblicher schaltungstechnischer Aufwand notwendig.

In der älteren nicht vorveröffentlichten DE 44 22 083 A1 ist ein Verfahren und eine Anordnung angegeben, mit deren Hilfe oben genannte Probleme mit geringem Aufwand schaltungstechnischer und kostenmäßiger Art gelöst werden.

Eine andere Problemquelle liegt, wie die Praxis in diesem Zusammenhang gezeigt hat, darin, daß durch die übliche indirekte Messung der Schließkraft auch elektrische und magnetische Fehlerquellen Eingang in das Messergebnis finden. Dies trägt nicht zu einer zuverlässigen Messung und Erkennung der Schließkraft von elektrischen Verstellmotoren, insbesondere von Verstellmotoren mit Getrieben bei, die vorzugsweise in Kraftfahrzeugen Anwendung finden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Schließkraft eines Ver stellmotors direkt, unmittelbar zu messen bzw. zu erkennen, wobei in besonders vorteilhafter Weise alle Streuungen des elektromagnetischen Kreises des Motors und seiner Steuerung nicht in das Meßergebnis bzw. die Schließkrafterkennung Eingang finden. Daher ist bereits vom Prinzip her mit genaueren Ergebnissen zu rechnen als bei den bekannten indirekten Meßmethoden. Dies führt auch zu einer weniger aufwendigen und kostengünstigeren Gestaltung der Schließkrafterkennung.

Gemäß der Erfindung ist im Bereich der Motorwelle, insbesondere im Bereich der Wellenlager, zumindest ein Kraftsensor vorgesehen, der auf die Reaktionskraft der Motorwelle anspricht. Dies erlaubt die direkte Messung und Erkennung der Schließkraft.

Gemäß einer besonders vorteilhaften und zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung treibt die drehbare Motorwelle des Verstellmotors ein Schneckenrad des Verstellantriebs an, und der oder die Kraftsensoren sind in axialer Verlängerung der Motorwelle ortsfest angeordnet und reagieren auf die axiale Kraft der Motorwelle.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist mit zumindest einem der Kraftsensoren ein Positionssensor zur Positionserkennung der Motorwelle vorgesehen. In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist der Positionssensor als integrierter Hallsensor mit dem Kraftsensor kombiniert und auf der Motorwelle des Verstellmotors ein Ringmagnet zur Positionsdetektierung vorgesehen.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt die

Figur schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der elektrische Verstellmotor ein Schneckenrad eines Getriebes antreibt und ein Kraftsensor in Verlängerung der antreibenden Motorwelle ortsfest vorgesehen ist.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der elektrische Verstellmotor 1 treibt ein Schneckenrad 2 eines ansonsten nicht näher dargestellten Getriebes an. Der Antrieb erfolgt über eine Motorwelle 3. In Verlängerung der antreibenden Motorwelle 3 ist am getriebeseitigen Anlauf 4 ein Kraftsensor 5 zwischen Motorwelle 3 und einem Gehäuseteil 6 ortsfest angebracht. Am gegenüberliegenden Ende der Motorwelle 3, stößt diese am topfseitigen Anlauf 7 an die feststehende Wandung 8 eines Polgehäuses, das nur andeutungsweise dargestellt ist. Dieses Polgehäuse ist bevorzugt in Topfform gestaltet. Innerhalb des Polgehäuses ist ein Ankerpaket 10 auf der Motorwelle 3 zu deren Antrieb vorgesehen.

Die Motorwelle 3 ist im Bereich der beiden Enden, also im Bereich des getriebeseitigen Anlaufs 4 und des topfseiteigen Anlaufs 7 mittels zweier Wellenlager 11, die als Radiallager ausgebildet sein können, gelagert. Zwischen Ankerpaket 10 und dem Bereich des Schneckengewindes 12 auf der Motorwelle 3 kann ein weiteres Lager 13 vorgesehen sein, gegebenenfalls auch ein Positionssensor für die Erkennung der Rotationsstellung der Motorwelle 3. Des weiteren könnte auch ein zweiter Kraftsensor vorgesehen sein, wenn dies erforderlich und zweckmäßig erscheint, und zwar vorzugsweise am anderen Ende der Motorwelle 3, nämlich im topfseitigen Anlauf 7, also etwa spiegelbildlich zu der Anordnung des Kraftsensors 5 am getriebeseitigen Anlauf 4. Ausgestaltungsmäßig ist es auch möglich, den oder die Kraftsensoren 5 mit den jeweiligen Wellenlagern 11 zu kombinieren, wenn eindeutig feststeht, daß die Wellenlager die jeweiligen Reaktionskräfte der antreibenden Motorwelle 3 aufnehmen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Motorwelle 3 mit dem Schneckengewinde 12 ausgestattet. Mit diesem wird das Schneckenrad 2 des Getriebes angetrieben. Dargestellt ist vom Getriebe noch die Abtriebswelle 13, auf welcher das Schneckenrad 2 montiert ist. Von diesem Getriebe können beispielsweise Fenster, Schiebedächer, Sitze oder Sitzteile in Kraftfahrzeugen verstellt werden.

Bei Drehung der antreibenden Motorwelle 3 im Linkslauf LL, wird diese durch die zugehörige Reaktionskraft in Richtung auf den getriebeseitigen Anlauf 4 verschoben, wie dies durch die Spitze LL des Doppelpfeils 14 dargestellt ist. Bei axialer Verschiebung der Motorwelle 3 in diese Richtung wird der Kraftsensor 5 zusammengedrückt. Die entsprechende Drehbewegung des Schneckenrads 2 ist durch die Spitze LL am Doppelpfeil 15 dargestellt. Bei Drehung der antreibenden Motorwelle 3 im Rechtslauf RL wird diese durch die zugehörige Reaktionskraft in Richtung auf den topfseitigen Anlauf 7 verschoben, wie dies durch die Spitze RL des Doppelpfeils 14 dargestellt ist. Die entsprechende Drehbewegung des Schneckenrads 2 ist durch die Spitze RL des Doppelpfeils 15 dargestellt. Bei axialer Verschiebung der Motorwelle 3 in diese Richtung wird der Kraftsensor 5 entlastet.

Die Erfindung ermöglicht so auf einfache Weise die direkte Messung und Erkennung der Schließkraft des Verstellmotors 1. Eventuelle Störungen, Fehler und Streuungen im elektrischen und/oder elektromagnetischen Kreis des Motors bzw. seiner Steuerung, ist damit eliminiert und braucht dementsprechend nicht berücksichtigt zu werden.

Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann mit zumindest einem der vorgesehenen Kraftsensoren ein Positionssensor zur Erkennung der Dreh-Position der Motorwelle 3 vorgesehen sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Positionssensor als integrierter Hallsensor mit dem Kraftsensor kombiniert ist. In zweckmäßiger Weise ist dabei auf der Motorwelle des Verstellmotors ein Ringmagnet zur Positionsdetektierung vorgesehen, beispielsweise am Ort oder in Kombination mit dem dargestellten Lager 13.

Claims

1. Vorrichtung zur Schließkrafterkennung eines elektrischen Verstellmotors (19), wobei der Motor insbesondere zur Verstellung von Fenstern, Schiebedächern, Sitzen oder Teilen davon in Kraftfahrzeugen verwendbar ist, und über eine drehbare Motorwelle (3) die Verstellung des Verstellantriebes (2, 13) antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Motorwelle (3) zumindest ein Kraftsensor (5) vorgesehen ist, der auf die Reaktionskraft der Motorwelle (3) anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Motorwelle (3) des Verstellmotors (1) ein Schneckenrad (2) des Verstellantriebes (2, 13) antreibt, und daß der oder die Kraftsensoren (5) in axialer Verlängerung der Motorwelle (3) ortsfest angeordnet sind und auf die axiale Kraft der Motorwelle (3) reagieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit zumindest einem der Kraftsensoren (5) ein Positionssensor zur Positionserkennung der Motorwelle (3) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor als integrierter Hallsensor mit dem Kraftsensor (5) kombiniert ist und auf der Motorwelle (3) des Verstellmotors (1) ein Ringmagnet zur Positionsdetektierung vorgesehen ist.