DE19619971A1 - Automobile sliding sun-roof panel or window control with incremental position-finding - Google Patents

Automobile sliding sun-roof panel or window control with incremental position-finding

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Abstract

The control operates on a panel (1) driven (4) in both directions by a motor (3) supplied with DC from the output stage (10) of a controller (11). The input stage (9) is wired to a two-position selector (12). Information on the instantaneous position of the panel is stored in the memory and used in conjunction with the type of input signal to vary the excitation of the motor. The course of the null position is checked and corrected on the basis of a unique pattern of current variation arising at a predetermined and known position of the panel.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Betätigung eines bewegbaren Teiles zum wahlweisen Abschließen oder Freilegen einer Öffnung, insbesondere der Platte eines Schiebedaches oder einer motorisch angetriebenen Fensterscheibe in einer Tür von Personen- oder Lastkraftwagen. Zur Steuerung derartiger Platten ist es wichtig, die Position der Dachplatte zu kennen, um z. B. die Platte an einer bestimmten Stelle halten zu lassen. Es sind Vorrichtungen mit externen Sensoren bekannt, wie z. B. beschrieben im europäischen Patent EP 0 560 459, nach dem LEDS, Prisma und Photozelle verwendet werden, in Kombination mit Schlitze aufweisenden Zahnrädern. Nach einer anderen Lösung, die im deutschen Patent DE 29 14 864 genannt wird, wird eine Nockenscheibe verwendet, die in der Nullstellung und in den Endstellungen einen Schalter betätigt.The invention relates to a device for Actuation of a movable part for optional locking or exposing an opening, in particular the plate of one Sunroofs or a motorized Window pane in a door of a passenger or truck. To control such plates, it is important to have the position to know the roof panel, for. B. the plate on one to have a certain position stopped. There are devices with known external sensors, such as. B. described in European patent EP 0 560 459, according to the LEDS, prism and Photocell can be used in combination with slots having gears. According to another solution, which is in the German patent DE 29 14 864 is called a Cam disc used in the zero position and in the End positions actuated a switch.

Bei diesen Lösungen sind externe Sensoren erforderlich, die den Selbstkostenpreis erhöhen. Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen. Dazu wird erfindungsgemäß Positionsinformation über das angetriebene Teil benutzt, welche Information im Motorstrom enthalten ist.With these solutions there are external sensors required to increase the cost price. Task of The invention is to overcome this disadvantage. This will position information about the driven according to the invention Part uses what information is contained in the motor current.

Ein Gleichstrommotor, wie verwendet in Schiebedachsteuervorrichtungen, weist eine Anzahl Polpaare am Rotor auf, während der Stator als Permanentmagnet ausgerüstet ist. Dadurch, daß beim Drehen des Rotors jeweils über die Kohlenbürsten ein Polpaar abschaltet und ein nächstes Polpaar zugeschaltet (Kommutation) wird und die Position des resultierenden magnetischen Feldes durch die Rotation der mit Strom erregten Polpaare sich stets ein wenig bezüglich des Statormagnetfeldes ändert, ist bekanntlich im Motorstrom eine Welligkeit, die sogenannte Kommutationsstromwelligkeit, meßbar, entsprechend diesem sich ändernden Magnetfeld. Diese Welligkeit kann mit z. B. einem FIR-Filter (Finite Impulse Response) bearbeitet werden.A DC motor as used in Sunroof control devices, has a number of pole pairs Rotor on, while the stator equipped as a permanent magnet is. The fact that when turning the rotor each over the Carbon brushes switches off one pole pair and another pole pair is switched on (commutation) and the position of the resulting magnetic field by the rotation of the Current always excited a few pole pairs with regard to the Stator magnetic field changes is known to be one in the motor current Ripple, the so-called commutation current ripple, measurable according to this changing magnetic field. This Ripple can with z. B. a FIR filter (Finite Impulse Response) can be processed.

Auf diese Weise kann diese Welligkeit im Motorstrom zu einer Blockwelle verarbeitet werden, wobei jede Flanke (jeder "Schritt") einer Rotation des Rotors um einen Winkel von 180°/n entspricht, wobei n die Anzahl Polpaare darstellt.In this way, this ripple in the motor current can increase a block wave are processed, each edge (each  "Step") of rotating the rotor through an angle of Corresponds to 180 ° / n, where n represents the number of pole pairs.

Durch Zählen dieser Flanken kann die Verlagerung des angetriebenen bewegbaren Teiles bestimmt werden. Durch Zählen der Flanken der Impulse kann also bestimmt werden, wieviele "Schritte" ein Motor linksherum oder rechtsherum macht. Während des Anlaufens und Abschaltens kann jedoch einige Ungenauigkeit entstehen, weil ein Schritt oder Teil eines Schrittes nicht "gesehen" wird. Hierdurch kann dann die Nullstellung verlaufen. Weiter ist bei einer inkrementellen Positionsbestimmung, wie oben beschrieben, eine (genaue) Nullpunktbestimmung nicht ohne weiteres möglich. Hierzu soll nun die Erfindung eine zuverlässige, zweckmäßige und kostengünstige Lösung schaffen.By counting these edges, the displacement of the driven movable part can be determined. By counting the edges of the impulses can thus be determined how many "Steps" a motor makes to the left or to the right. However, some may occur during startup and shutdown Inaccuracies arise because of a step or part of one Step is not "seen". This can then Zero position. Next is an incremental Position determination, as described above, an (exact) Zero point determination not easily possible. To do this now the invention a reliable, convenient and Create an affordable solution.

Anhand der folgenden Figuren wird die Erfindung näher schrieben. Es zeigenThe invention is illustrated by the following figures wrote. Show it

Fig. 1 ein Schaubild, das eine Welligkeit im Motorstrom, bezogen auf die von einem bewegbaren Teil zurückgelegte Strecke zeigt; Fig. 1 is a diagram showing a ripple in the motor current based on the distance traveled by a movable leg;

Fig. 2 eine Blockwelle, abgeleitet von der Welligkeit im Motorstrom; Fig. 2 is a block wave, derived from the ripple in the motor current;

Fig. 3 eine Aufzeichnung einer Stromform, die auftritt, wenn die Dachplatte eine sich kaum ändernde Bewegung erfährt; Fig. 3 is a record of a current waveform that occurs when the roof plate undergoes hardly changing movement;

Fig. 4 eine Aufzeichnung einer Stromform, die auftritt, wenn die Dachplatte eine Änderung der Bewegungsrichtung erfährt; Fig. 4 is a plot of a current waveform that occurs when the roof plate experiences a change in direction of motion;

Fig. 5 eine Stromform im Falle, daß ein Polpaar des Antriebsmotors eine abweichende Anzahl Windungen aufweist; und Fig. 5 is a current waveform in the case that a pair of poles of the drive motor has a different number of turns; and

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 6 is a block diagram of a device according to the invention.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel des Motorstromes eines Antriebsmotors für eine Schiebedachplatte, bezogen auf die von der Platte zurückgelegte Strecke. In Fig. 1 ist die Welligkeit im Motorstrom sichtbar, die durch die sich stets etwas ändernde Richtung des Magnetfeldes im Motor entsteht. Diese Welligkeit enthält Positionsinformation über den Stand des Rotors und also über den Stand eines über eine feste Übertragung von dem Rotor angetriebenen Organs. Fig. 1 shows schematically an example of the motor current of a drive motor for a sliding roof panel, based on the distance covered by the panel. In Fig. 1, the ripple in the motor current is visible, which is caused by the always changing direction of the magnetic field in the motor. This ripple contains position information about the position of the rotor and thus about the position of an organ driven by the rotor via a fixed transmission.

Fig. 2 zeigt eine Blockwelle, die das Resultat einer Bearbeitung ist, die die Welligkeit nach Fig. 1 mittels z. B. einer passenden Vorrichtung erfahren hat, z. B. FIR-Filterung durch einen Mikroprozessor, oder durch Anwendung eines Flip- Flops od. dgl. Die Positionsinformation ist nun in diskreter Form vorhanden. Fig. 2 shows a block wave, which is the result of processing that the ripple of FIG. 1 by means of z. B. has experienced a suitable device, e.g. B. FIR filtering by a microprocessor, or by using a flip-flop or the like. The position information is now available in discrete form.

Der Verlauf des Motorstromes als Funktion der zurückgelegten Strecke der Dachplatte ist ziemlich konstant im Falle, daß es in der Bewegung der Dachplatte nicht viel Änderung gibt (Fig. 3). Bei z. B. einem Hebeschiebedach ändert sich in der Nähe der Nullstellung der Dachplatte die Bewegung von horizontal (= Schieben) zu vertikal (= Heben). Dies ist in der Stromform als eine scharfe Steigung des Motorstromes sichtbar, wie in Fig. 4 bei A gezeigt. Durch Wiedererkennung dieses einzigartigen Musters ist es als Bezugsmuster für die Nullstellung brauchbar. Dieses Bezugsmuster wird ohne externe Sensoren verwirklicht. Die Steigung des Motorstromes kann in verschiedenen Weisen ermittelt werden, z. B. mit Hilfe eines Komparators.The course of the motor current as a function of the distance covered by the roof plate is fairly constant in the event that there is not much change in the movement of the roof plate ( FIG. 3). At z. B. a lifting / sliding roof changes the movement from horizontal (= sliding) to vertical (= lifting) near the zero position of the roof panel. This is visible in the current form as a sharp slope in the motor current, as shown at A in FIG. 4. By recognizing this unique pattern, it can be used as a reference pattern for zeroing. This reference pattern is realized without external sensors. The slope of the motor current can be determined in various ways, e.g. B. with the aid of a comparator.

Nun ist es noch möglich, daß man die Dachplatte einige Male öffnet und sich fast schließen läßt, ohne die Nullstellung zu erreichen. Die Fehler, entstanden beim Starten und Halten, könnten sich nun anhäufen, ohne daß dafür ein Ausgleich geschaffen wird.Now it is still possible that the roof tile some Male opens and can almost be closed without the To achieve zero position. The errors that occurred when starting and hold, could now pile up without one Compensation is created.

Dadurch, daß man nun im Motor die Wicklung eines der Polpaare mit mehr oder weniger Windungen versieht, wird, wenn dieses Polpaar erregt wird, der Strom eine kleinere oder größere Zunahme zeigen, als bei den anderen Polpaaren der Fall ist. Wenn der Motor z. B. vier Polpaare hat, läßt sich 1 auf 4 Schritte deutlicher im Motorstrom unterscheiden (Fig. 5). Vermißt man einen Schritt oder mehrere Schritte innerhalb des Zyklus von vier, dann kann bei Ermittlung der vierten, abweichenden Stromvariation ein Ausgleich geschaffen werden. So kann die Anzahl vermißter Schritte immer <4 gehalten werden.By providing the winding of one of the pole pairs with more or fewer turns in the motor, when this pole pair is excited, the current will show a smaller or larger increase than is the case with the other pole pairs. If the engine z. B. has four pole pairs, 1 to 4 steps can be distinguished more clearly in the motor current ( FIG. 5). If one or more steps are missing within the cycle of four, then a compensation can be created when the fourth, different current variation is determined. So the number of missing steps can always be kept <4.

Unterschiede in Kommutationsstromspitzen können auch in anderer Weise herbeigeführt werden, z. B. dadurch, daß der Stator nicht ganz rotationssymmetrisch zu der Eisenmasse od. dgl. ausgeführt wird.Differences in commutation current peaks can also are brought about in other ways, e.g. B. in that the  Stator not completely rotationally symmetrical to the iron mass or the like.

Zum Speichern der momentanen Stellung des motorisch angetriebenen Teiles kann ein passendes Speicherorgan, z. B. ein Schieberegister oder der Speicher eines Mikroprozessors, verwendet werden. Derartige Techniken liegen für den Fachmann nahe und werden aus diesem Grunde hier nicht näher beschrieben.To save the current position of the motor driven part can be a suitable storage device, for. B. a shift register or the memory of a microprocessor, be used. Such techniques are known to the person skilled in the art close and for this reason are not closer here described.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Steuervorrichtung für ein erfindungsgemäßes Schiebedach od. dgl. Eine Platte 1 kann längs nicht gezeigter Führungsorgane od. dgl. hin- und herbewegt werden, wie mit einem Pfeil 2 angegeben. Die Platte 1 kann mit Hilfe eines Antriebsmotors 3 und einer passenden Übertragung, z. B. eines oder mehrerer Kabel, Schnüre, Zahnriemen usw., wie schematisch bei 4 gezeigt, angetrieben werden. Der Antriebsmotor kann ein Gleichstrommotor sein, der über Führungen 5, 6 durch einen Motorstrom i erregt werden kann. Der Motorstrom wird aus einer Steuervorrichtung 7 zugeführt. Die Steuervorrichtung umfaßt einen Speisesektor 8, eine Eingangsstufe 9, eine Ausgangsstufe 10 und einen Steuersektor 11. Die Eingangsstufe ist mit einem Betätigungsschalter 12 verbunden, der z. B. mindestens zwei Stellungen haben kann, um dem Eingangssektor Eingangs Signale "AUF" und "ZU" zuführen zu können. Der Eingangssektor führt dem Steuersektor ein empfangenes Eingangssignal zu. Der Steuersektor umfaßt einen Speicherteil, in dem Information über die aktuelle Stellung der Platte gespeichert ist. Ausgehend von dieser Information und von der Art des Eingangssignals wird von dem Steuersektor ein Steuersignal an die Ausgangsstufe abgegeben, so daß die Ausgangsstufe den Motor in richtiger Weise erregt. Der Motorstrom i kann z. B. den Motor linksherum oder rechtsherum drehen lassen oder gleich Null sein oder werden, wenn die Platte sich in der gewünschten Stellung befindet. Fig. 6 shows diagrammatically a control apparatus for an inventive sunroof od. The like. A plate 1 can not od shown along guide members. Like. Are reciprocated, as indicated with an arrow 2. The plate 1 can with the help of a drive motor 3 and a suitable transmission, for. B. one or more cables, cords, timing belts, etc., as shown schematically at 4, are driven. The drive motor can be a direct current motor which can be excited by a motor current i via guides 5 , 6 . The motor current is supplied from a control device 7 . The control device comprises a feed sector 8 , an input stage 9 , an output stage 10 and a control sector 11 . The input stage is connected to an operating switch 12 which, for. B. can have at least two positions in order to be able to supply input signals "OPEN" and "CLOSE" to the input sector. The input sector supplies the control sector with a received input signal. The control sector comprises a memory section in which information about the current position of the disk is stored. Based on this information and on the type of input signal, the control sector sends a control signal to the output stage, so that the output stage excites the motor correctly. The motor current i can e.g. B. let the motor turn left or right or be zero when the plate is in the desired position.

Während der Erregung des Motors wird in der oben beschriebenen Weise der Motorstrom immer gemessen, um die benötigte Positionsinformation zu erhalten und speichern zu können. Dies erfolgt in dem Steuersektor 11, der z. B. einen Mikroprozessor enthalten kann.During the excitation of the motor, the motor current is always measured in the manner described above in order to obtain and store the required position information. This takes place in the control sector 11 , which, for. B. may contain a microprocessor.

Infolge der mechanischen Konstruktion eines Schiebedaches od. dgl. hat jedes Schiebedach im Prinzip ein einzigartiges Muster des über die Schiebestrecke variierenden Widerstandes (Reibung). Dies könnte benutzt werden, um die zusätzliche Information zu erhalten. Wenn ja die Platte einen Punkt mit verhältnismäßig hohem Reibungswiderstand erreicht, nimmt der Motorstrom zu. Es ist natürlich auch möglich, vorsätzlich in der Konstruktion einige Stellen mit erhöhtem Reibungswiderstand anzubringen.Due to the mechanical construction of a Sunroofs or the like has in principle every sunroof unique pattern of the varying over the sliding distance Resistance (friction). This could be used to control the get additional information. If so, the record one Point with relatively high frictional resistance, the motor current increases. Of course it is also possible deliberately in the construction some places with increased Install friction resistance.

Es wird bemerkt, daß die Erfindung sich insbesondere zur Anwendung bei Schiebedächern oder Schiebefenstern für Fahrzeuge eignet, aber daß die Erfindung sich gleichermaßen zur Anwendung bei anderen motorisch verschiebbaren Platten eignet, wie z. B. aufschiebbare Dachplatten oder Fenster- oder Türplatten eines Treibhauses oder anderer Gebäude, motorisch angetriebene Sonnenschirme od. dgl.It is noted that the invention is particular for use with sunroofs or sliding windows for Vehicles are suitable, but that the invention is equally for use with other motor-driven sliding plates suitable, such as B. sliding roof panels or window or Door panels of a greenhouse or other building, motorized powered parasols or the like

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Betätigung eines bewegbaren Teiles zum wahlweisen Abschließen oder Freilegen einer Öffnung, insbesondere zur Steuerung einer Platte eines Schiebedaches oder einer motorisch angetriebenen Fensterscheibe in einer Tür von Fahrzeugen, wobei das bewegbare Teil von einem Gleichstrommotor angetrieben wird und die Position des bewegbaren Teiles auf Basis der Kommutationsstromwelligkeit bestimmt wird, gekennzeichnet durch Mittel zum Überprüfen und Korrigieren des Verlaufes der Nullstellung, ausgehend von einer einzigartigen Stromvariation, die in einer vorherbestimmten bekannten Position des angetriebenen Teiles auftritt.1. Device for actuating a movable part for optional closing or exposing an opening, in particular for controlling a plate of a sunroof or a motor-driven window in a door of vehicles, the movable part being driven by a DC motor and the position of the movable part Basis of the commutation current ripple is determined, characterized by means for checking and correcting the course of the zero position, based on a unique current variation that occurs in a predetermined known position of the driven part. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzigartige Stromvariation wenigstens teilweise eine Folge der mechanischen Konstruktion des bewegbaren Teiles und/oder der Öffnung ist.2. Device according to claim 1, characterized in that that the unique current variation is at least partially one Result of the mechanical construction of the movable part and / or the opening. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Konstruktion des bewegbaren Teiles und/oder der Öffnung ein Sondermittel vorgesehen ist, um an bestimmten Stellen längs der Strecke des bewegbaren Teiles ein einzigartiges Kennzeichen im Stromprofil zu erhalten.3. Device according to claim 1, characterized in that in the construction of the movable part and / or the Opening a special fund is provided to help certain Adjust along the route of the moving part Get unique characteristics in the current profile. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktion an einer oder mehreren Stellen mit erhöhtem Widerstand ausgeführt ist.4. The device according to claim 1, characterized in that the construction in one or more places with increased resistance is executed. 5. Vorrichtung zur Betätigung eines bewegbaren Teiles zum wahlweisen Abschließen oder Freilegen einer Öffnung, insbesondere zur Steuerung einer Platte eines Schiebedaches oder einer motorisch angetriebenen Fensterscheibe in einer Tür von Fahrzeugen, wobei das bewegbare Teil von einem Gleichstrommotor angetrieben wird und die Position des bewegbaren Teiles auf Basis der Kommutationsstromwelligkeit bestimmt wird, gekennzeichnet durch Mittel zum Überprüfen und Korrigieren des Verlaufes der Nullstellung, wobei die Konstruktion des Antriebsmotors des bewegbaren Teiles derart ausgeführt ist, daß zu ermittelnde Unterschiede in den während einer Umdrehung auftretenden Kommutationsstromwelligkeitsspitzen entstehen und daß Mittel vorgesehen sind, diese Unterschiede zu ermitteln und zu verarbeiten, wodurch der Verlust einer oder mehrerer Spitzen korrigiert werden kann.5. Device for actuating a movable part optionally closing or exposing an opening, especially for controlling a plate of a sunroof or a motor-driven window in a door of vehicles, the movable part of one DC motor is driven and the position of the movable part based on the commutation current ripple  is characterized by means for checking and Correct the course of the zero position, the Construction of the drive motor of the movable part in such a way is that differences to be determined during the one revolution occurring Commutation current ripple peaks arise and that means these differences are intended to be determined and process, causing the loss of one or more peaks can be corrected. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktion des Antriebsmotors des bewegbaren Teiles derart ausgeführt ist, daß während einer Umdrehung zu ermittelnde Unterschiede in den Kommutationsstromwelligkeitsspitzen entstehen und daß Mittel vorgesehen sind, diese Unterschiede zu ermitteln und zu verarbeiten.6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the construction of the drive motor of the movable part is designed such that during a Differences to be determined in the revolution Commutation current ripple peaks arise and that means these differences are intended to be determined and to process. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschiede in Kommutationsstromspitzen dadurch entstehen, daß der Motor mit nicht für alle Polpaare gleicher Anzahl Windungen ausgeführt ist.7. The device according to claim 5 or 6, characterized characterized in that the differences in Commutation current peaks arise because the motor with not carried out for all pole pairs with the same number of turns is.
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