DE19652980A1 - Vorrichtung zur Erfassung eines Verstellwegs - Google Patents
Vorrichtung zur Erfassung eines VerstellwegsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des
Verstellwegs eines von einem rotierenden Teil zu einer Linear-
oder Schwenkbewegung angetriebenen Teils der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Solche Vorrichtungen werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen
in Verbindung mit elektrisch angetriebenen Fensterhebern,
Schiebedächern od. dgl. verwendet, um die jeweilige Stellung
des angetriebenen Teils zu sensieren.
Bei einer bekannten Türschließanlage für Kraftfahrzeuge
(US 5 240 296) wird zur Türver- und -entriegelung ein
Schwenkhebel über ein Schneckengetriebe von einem Elektromotor
zur Schwenkbewegung um seine Schwenkachse angetrieben. Der
Schwenkhebel ist über eine Stange mit einem Verriegelungshebel
eines Schnapp- oder Klinkenschlosses der Fahrzeugtür verbunden
und über das Schneckengetriebe in zwei Endstellungen
schwenkbar. In der einen Endstellung ist über die Stange der
Verriegelungshebel so gestellt, daß das Türschloß sich nicht
öffnen läßt. In der anderen Endstellung ist der
Verriegelungshebel so verschwenkt, daß sich das Türschloß
öffnen läßt. Die Position des Schwenkhebels über seinen
Schwenkweg wird durch einen Positionsdetektor erfaßt. Dieser
besteht aus drei bogenförmigen Leiterbahnabschnitten, die in
unterschiedlicher Länge konzentrisch zur Schwenkachse des
Schwenkhebels angeordnet sind, und aus einer am Schwenkhebel
befestigten Kontaktplatte, die radial über die drei
Leiterbahnabschnitte hinwegreicht und diese wechselweise
kontaktiert. Steht der Schwenkhebel in seiner das Türschloß
blockierenden Stellung, so verbindet die Kontaktplatte den
mittleren und äußeren Leiterbahnabschnitt, steht der
Schwenkhebel in seiner das Türschloß freigebenden Stellung, so
verbindet die Kontaktplatte den mittleren und den inneren
Leiterbahnabschnitt. Über diese Positionssensierung des
Schwenkhebels werden bestimmte Funktionen in der
Türschließanlage verwirklicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß eine
Möglichkeit der Positionserfassung des angetriebenen Teils mit
fertigungstechnisch preiswerten Bauteilen geschaffen ist, die
sich kostengünstig mit Montagevorteilen in den rotierenden
antreibenden Teil integrieren läßt, so daß beim späteren
Zusammensetzen von angetriebenem und antreibendem Teil eine
Justierung von angetriebenem Teil und
Verstellwegerfassungsvorrichtung nicht mehr erforderlich ist.
Der rotierende antreibende Teil mit der implementierten
Verstellwegerfassungsvorrichtung für den angetriebenen Teil
kann vielmehr als endmontierte Kompletteinheit angeboten
werden, die bei der Montage lediglich noch an den
angetriebenen Teil abzukoppeln ist. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung zählt zu den sog. Absolutwertgebern, die absolute
Positionswerte zwischen einem festgelegten Anfangs- und
Endwert des Verschiebe- oder Schwenkwegs des angetriebenen
Teils ausgibt.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Windungszahl der Führungsspirale so festgelegt, daß bei
maximaler Verschiebung des angetriebenen Teils der
Führungsstift des Potentiometerabgriffs die Führungsspirale
einmal fast vollständig durchläuft. Die Windungssteigung wird
dabei so bemessen, daß der verfügbare maximale Verschiebeweg
des Potentiometerabgriffs auf der Widerstandsbahn möglichst
vollständig ausgenutzt wird. Gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung ist am inneren Ende der
Führungsspirale ein Freilauf-Führungsabschnitt vorgesehen, der
bevorzugt als Kreisbahn ausgeführt ist, die am Spiralende
ansetzt, konzentrisch zur Spiralachse verläuft und wieder im
Spiralende mündet. Durch diese Maßnahmen wird bei Montage von
angetriebenem und antreibendem Teil in beliebiger Stellung
zueinander eine anschließende Selbstjustierung der
Verschiebewegerfassungsvorrichtung erreicht. Nach Montage von
antreibendem und angetriebenem Teil muß der antreibende Teil
solange und in entsprechender Drehrichtung eingeschaltet
werden, bis der angetriebene Teil die Position des möglichen
Verschiebewegs einnimmt, die der untersten Position des
Potentiometerabgriffs auf der Widerstandsbahn entspricht. Hat
der Potentiometerabgriff bereits vorher seine unterste
Position und damit sein Führungsstift das innere Ende der
Spirale erreicht, so läuft der Führungsstift bei weiterem
Verstellen des angetriebenen Teils auf dem
Freilauf-Führungsabschnitt dauernd um, bis der angetriebene Teil seine
tatsächliche Endstellung erreicht hat. Angetriebener Teil und
Verschiebeweg- bzw. Positionserfassungsvorrichtung sind jetzt
einander richtig zugeordnet. Um eine freie Stellungszuordnung
von antreibendem Teil und angetriebenem Teil bei der Montage
sicherzustellen, muß die Verschiebewegerfassungsvorrichtung
mit dem antreibenden Teil so vormontiert werden, daß der
Führungsstift des Potentiometerabgriffs am inneren Ende der
Spirale steht, und muß entweder durch Inbetriebnahmevorschrift
oder durch Programmierung des antreibenden Teils
sichergestellt werden, daß der antreibende Teil den
angetriebenen Teil zuerst in dessen unterste Position des
möglichen Verschiebewegs verstellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auch am
äußeren Ende der Führungsspirale ein gleichartig
ausgestalteter Freilauf-Führungsabschnitt vorgesehen. Dieser
Abschnitt wird aber beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der
Vorrichtung nie von dem Führungsstift durchfahren. Er dient
dazu, bei vom Normalbetrieb abweichendem Betrieb, z. B. zu
Prüfzwecken, eine Zerstörung der Vorrichtung zu verhindern.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
die Steigung der Führungsspirale ausgehend von dem inneren
Spiralende zumindest teilweise progressiv ausgebildet. Dadurch
kann in bestimmten Verstellwegbereichen die Meßwertauflösung
vergrößert werden.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines in einer Fahrzeugtür
angeordneten Seitenfensters mit elektrischem
Fensterheber zum Schließen und Öffnen des
Seitenfensters, schematisch dargestellt,
Fig. 2 einen Schnitt einer elektrischen Antriebseinheit
des Fensterhebers in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht eine in der
elektrischen Antriebseinheit in Fig. 2,
integrierten Vorrichtung zur Erfassung des
Verschiebewegs der Seitenscheibe im Seitenfenster
gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung in Fig. 3,
teilweise geschnitten,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts V
in Fig. 3.
Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten, elektrisch
betätigten Seitenfenster eines Kraftfahrzeugs ist mit 101 der
Türrahmen einer Fahrzeugtür 10 bezeichnet, deren oberer Teil
mit einer vertikal versenkbaren Seitenscheibe 11 verschließbar
und deren unterer Teil mit einer Türverkleidung 102 abgedeckt
ist. Die Seitenscheibe 11 ist seitlich in am Türrahmen 10
befestigten vertikalen Führungsschienen 12, 13 geführt und wird
von einer elektrischen Antriebseinheit 14 über ein
Hebelgetriebe 15 zur Auf- und Abwärtsbewegung gemäß
Doppelpfeil 16 angetrieben. Anstelle des Hebelgestänges 15 ist
auch ein Seilzugsystem gebräuchlich. Dabei ist die
Seitenscheibe 11 aus einer unteren Endstellung, in welcher sie
nahezu vollständig in die Türverkleidung 102 der Fahrzeugtür
10 versenkt ist und eine Fensteröffnung 17 vollständig
freigibt, bis in eine obere Endstellung überführbar, in
welcher sie die Fensteröffnung 17 vollständig verschließt und
mit ihrer Oberkante an dem oberen Querholm des Türrahmens 101
anliegt. Zur Realisierung von Sicherheitsfunktionen,
insbesondere in Verbindung mit Schließkraftbegrenzern, ist es
erforderlich, den Verschiebeweg der Seitenscheibe 11 zwischen
ihrer unteren und oberen Endstellung zu erfassen, so daß zu
jedem Zeitpunkt der Verschiebebewegung der Seitenscheibe 11
ihre momentane Position bekannt ist. Hierzu ist eine
Vorrichtung 20 zur Erfassung des Verschiebewegs bzw. der
Position der Seitenscheibe 11 vorgesehen, die in Verbindung
mit Fig. 3 und 4 noch näher behandelt wird.
Die elektrische Antriebseinheit 14 umfaßt einen als
permanentmagneterregten Gleichstrommotor ausgebildeten
Elektromotor 18. Von dem Elektromotor 18 ist der Rotor mit 21,
das Magneterregersystem mit 22, der Kommutator mit 23 und die
Kommutatorbürsten mit 24 bezeichnet. Eine den Rotor 21
drehfest aufnehmende Rotorwelle 25 ist in zwei gehäusefesten
Lagern 26 und 27 eines Motorgehäuses 28 gelagert. Drehfest mit
der Rotorwelle 25 ist die Schnecke 29 eines Schneckengetriebes
30 verbunden, die mit einem Schneckenrad 31 kämmt. Das
Schneckenrad 31 sitzt drehfest auf einer Schneckenradwelle 32,
die auf einem am Motorgehäuse 28 angeflanschten Halter 33
drehbar gelagert ist. Je nach Drehrichtung des reversierbaren
Elektromotors 18 dreht das Schneckenrad 31 im Uhrzeigersinn
oder Gegenuhrzeigersinn. Die Drehbewegung des Schneckenrads
31, die in Fig. 2 durch den Doppelpfeil 34 angedeutet ist,
wird über das Hebelgetriebe 15 in eine Auf- und
Abwärtsbewegung der Seitenscheibe 11 umgesetzt. In der
Antriebskette stellt damit das Schneckenrad 31 einen
rotierenden, antreibenden Teil 35 und die Seitenscheibe 11
einen von dem rotierenden Teil 35 zu einer linearen
Verschiebewegung angetriebenen Teil 36 dar.
Die Vorrichtung 20 (Fig. 4) zur Erfassung des Verstellweges
des von dem rotierenden Teil 35 zu einer linearen
Verschiebebewegung angetriebenen Teil 36, also des
Verschiebewegs der Seitenscheibe 11 in den Führungsschienen
12, 13 ist im rotierenden Teil 35 integriert und umfaßt eine
mit dem Schneckenrad 31 drehfest verbundene Führungsspirale 37
(Fig. 3 und 4) sowie ein Schiebepotentiometer 38 mit linearer
Widerstandsbahn 39 und längs der Widerstandsbahn 39
verschiebbarem Potentiometerabgriff 40. Die Führungsspirale 37
ist als nutartige Vertiefung 41 (Fig. 4) im Schneckenrad 31
selbst ausgebildet. Die Widerstandsbahn 39 ist radial zur
Schneckenwelle 32 und damit zur Führungsspirale 37 angeordnet,
und der Potentiometerabgriff 40 weist einen Führungsstift 42
auf, der in die Vertiefung 41 mit Spiel hineinragt. Bei
Rotation des Schneckenrads 31 in die eine oder andere
Drehrichtung läuft der Führungsstift 42 in der Führungsspirale
37 um, wobei der Potentiometerabgriff 40 bei jeder Umdrehung
des Schneckenrads 31 kontinuierlich auf der Widerstandsbahn 39
verschoben wird. Da das Schneckenrad 31 über das Hebelgetriebe
15 die Seitenscheibe 11 verschiebt, ist damit die am
Schiebepotentiometer 38 abnehmbare Spannung eine direkte
elektrische Meßgröße für den Verstellweg des von der
Seitenscheibe 11 repräsentierten, linear bewegten Teil 36. Die
Windungszahl der Führungsspirale 37 ist dabei so festgelegt,
daß bei maximalem Verschiebeweg des angetriebenen Teils 36 der
Führungsstift 42 die Führungsspirale 37 fast vollständig
durchläuft. Durch entsprechende Bemessung der Windungssteigung
führt dabei der Potentiometerabgriff 40 auf der
Widerstandsbahn 39 seinen maximalen Hub aus, so daß der
gesamte verfügbare Meßbereich des Schiebepotentiometers 38
genutzt wird. Der maximale zugelassene Verschiebeweg des
Potentiometerabgriffs 40 entspricht somit annähernd dem Hub
der Seitenscheibe 11 zwischen ihren beiden Endstellungen. Ist -
wie üblich - die Widerstandsbahn 20 an einer entsprechenden
Gleichspannungsquelle angeschlossen, so ist die elektrische
Meßgröße für den Verstellweg der Seitenscheibe 11 an dem
Potentiometerabgriff 40 als Meßspannung abnehmbar.
Um eine Selbstjustierung der Vorrichtung 20 nach Montage des
antreibenden Teils 35 und des angetriebenen Teils 36 zu
erreichen, ist am inneren Ende der Führungsspirale 37 ein
Freilauf-Führungsabschnitt 371 in Form einer vom Spiralende
ausgehenden Kreisbahn vorgesehen, die konzentrisch zur
Spiralachse bzw. der Schneckenradwelle 32 verläuft und wieder
auf das Spiralende zurückführt. In dieser Kreisbahn kann der
Führungsstift 42 solange ohne Verschiebung des
Potentiometerabgriffs 40 umlaufen, bis der angetriebene,
linear bewegte Teil 36 in Form der Seitenscheibe 11 seine
obere oder untere Endposition erreicht hat. Wie aus Fig. 3
ersichtlich ist, ist die Steigung der Führungsspirale 37
ausgehend von dem inneren Spiralende progressiv ausgeführt,
d. h. von jeder Spiralwindung zur nächsten wächst der
Verschiebehub des Potentiometerabgriffs 40 linear an. Die
Führungsspirale 37 kann aber auch so ausgeführt werden, daß
eine Progressivität der Führungsspirale 37 nur in bestimmten
Verschiebebereichen des Potentiometerabgriffs 40 vorhanden
ist, um nur in diesen Verschiebebereichen die Meßwertauflösung
zu erhöhen.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist auch am äußeren Ende der
Führungsspirale 37 ein Freilauf-Führungsabschnitt 372
vorgesehen, der wiederum als eine vom Spiralende ausgehende
und auf das Spiralende zurückführende, konzentrische Kreisbahn
ausgeführt ist. Dieser Freilauf-Führungsabschnitt 372 wird
aber beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der elektrischen
Antriebseinheit 14 nie vom Führungsstift 42 durchlaufen und
dient lediglich dazu, bei vom Normalbetrieb abweichendem
Betrieb der Antriebseinheit 14, z. B. in Prüfeinrichtungen,
eine Zerstörung der Vorrichtung 20 zu verhindern.
Um eine spielfreie Führung des Führungsstiftes 42 in der
nutartigen Vertiefung 41 der Führungsspirale 37 zu erreichen,
ist - wie nicht weiter dargestellt ist - am
Potentiometerabgriff 40 eine Feder angeordnet, die den
Führungsstift 42 immer an die radial äußere Flanke 411
(Fig. 4) der Vertiefung 41 andrückt, so daß der Führungsstift
42 ausgehend von der inneren Kreisbahn des Frei
lauf-Führungsabschnitts 372 die Führungsspirale 37 definiert
durchläuft. Erreicht der Führungsstift 42 die äußere Kreisbahn
des äußeren Freilauf-Führungsabschnitts 372, so überfährt -
wie dies in der vergrößerten Ausschnittsdarstellung in
Fig. 5 illustriert ist - der auch in seiner Achsrichtung gegen
Federkraft verschieblich ausgebildete Führungsstift 42 eine
auf dem Grund 412 der Vertiefung 41 ausgebildete Rampe 43, die
in Fig. 5 durch voneinander beabstandete Querstriche
angedeutet ist, wobei durch abnehmenden Abstand der
Querstriche die zunehmende Rampenhöhe symbolisiert ist. Beim
Entlangfahren auf der Rampe 43 wird der Führungsstift 42 gegen
Federkraft etwas angehoben, um am Ende der Rampe 43
sprungartig wieder in die Vertiefung 41 zurückzufallen. Wird
jetzt die Drehrichtung des Schneckenrads 31 umgekehrt, so wird
der von der Feder an die äußere Flanke 411 der Vertiefung 41
angedruckte Führungsstift 42 an der Stirnseite der Rampe 43
vorbeigeführt und verbleibt so in der Führungsspirale 37, da
die Rampe 43 bei dieser Drehrichtung nicht überwunden werden
kann.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt. So muß die Führungsspirale 37
nicht unmittelbar auf dem antreibenden, rotierenden Teil 35
selbst, wie hier auf dem Schneckenrad 31, ausgebildet sein.
Sie kann auch auf einem separaten Träger angeordnet werden,
der drehfest mit dem rotierenden Teil 35 zu verbinden ist. Des
weiteren kann anstelle der linearen Verschiebebewegung des
angetriebenen Teils 36 auch eine Schwenkbewegung eines
angetriebenen Teils mittels der Vorrichtung 20 sensiert
werden, wie dies bei Türschließanlagen erforderlich ist. Das
zur linearen Verschiebebewegung angetriebene Teil 36 kann auch
beispielsweise ein Schiebedach oder ein Hubdach oder ein
Hub-/Schiebedach sein.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Erfassung des Verstellwegs eines von
einem rotierenden Teil (35) zu einer Linear- oder
Schwenkbewegung angetriebenen Teils (36), dadurch
gekennzeichnet, daß eine elektrische Meßgröße für den
Verstellweg des angetriebenen Teils (36) an einem
Schiebepotentiometer (38) mit einer linearen
Widerstandsbahn (39) und längs dieser verschiebbaren
Potentiometerabgriff (40) abgenommen ist, daß mit dem
rotierenden Teil (35) eine dazu koaxiale Führungsspirale
(37) drehfest gekoppelt ist und daß die lineare
Widerstandsbahn (39) des Schiebepotentiometers (38)
radial zur Führungsspirale (37) angeordnet und der
Potentiometerabgriff (40) mit einem Führungsstift (42) in
der Führungsspirale (37) geführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Windungszahl und Windungssteigung der Führungsspirale
(37) so bemessen sind, daß bei maximaler Verschiebung des
angetriebenen Teils (36) der Führungsstift (42) des
Potentiometerabgriffs (40) die Führungsspirale (37)
einmal fast vollständig durchläuft und vorzugsweise der
Potentiometerabgriff (40) seinen maximalen Verschiebeweg
längs der Widerstandsbahn (39) durchläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß am inneren und/oder am äußeren Ende
der Führungsspirale (37) jeweils ein Frei
lauf-Führungsabschnitt (371, 372) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Freilauf-Führungsabschnitt (371, 372) durch eine vom
Spiralende ausgehende Kreisbahn gebildet ist, die
konzentrisch zur Spiralachse verläuft und wieder auf das
Spiralende zurückführt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steigung der Führungsspirale (37)
ausgehend von dem inneren Spiralende zumindest teilweise
progressiv ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Führungsspirale (37) als
nutartige Vertiefung (41) ausgebildet ist, in die der
Führungsstift (42) eintaucht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6,
gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einem zwischen
einem rotierenden Antriebsmotor (18) und dem
angetriebenen Teil (36) eingeschaltetem Schneckengetriebe
(30) mit Schnecke (29) und Schneckenrad (31), indem die
Führungsspirale (37) auf dem Schneckenrad (31) selbst
angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der angetriebene Teil (36) die Seitenscheibe (11) oder
das Schiebedach eines Fahrzeugs ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19652980A DE19652980A1 (de) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | Vorrichtung zur Erfassung eines Verstellwegs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19652980A DE19652980A1 (de) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | Vorrichtung zur Erfassung eines Verstellwegs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19652980A1 true DE19652980A1 (de) | 1998-06-25 |
Family
ID=7815335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19652980A Withdrawn DE19652980A1 (de) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | Vorrichtung zur Erfassung eines Verstellwegs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19652980A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1978192A1 (de) * | 2005-12-27 | 2008-10-08 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Türverriegelungsansteuervorrichtung für fahrzeug |
-
1996
- 1996-12-19 DE DE19652980A patent/DE19652980A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1978192A1 (de) * | 2005-12-27 | 2008-10-08 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Türverriegelungsansteuervorrichtung für fahrzeug |
EP1978192A4 (de) * | 2005-12-27 | 2014-07-02 | Aisin Seiki | Türverriegelungsansteuervorrichtung für fahrzeug |
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