DE19734033C1 - Elektromotorisches Stellglied zum Ansteuern eines Stellelementes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromotorisches Stellglied zum Ansteuern eines Stellelementes, insbesondere des Stellelemen­ tes einer Zentralverriegelung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 85 35 808 U1 ist ein gattungsbildendes elektri­ sches Stellglied bekannt, das die rotierende Bewegung eines Gleichstrommotors über eine Kurbel und eine Kurbelstange in eine lineare Bewegung zum Ansteuern eines Stellelementes ei­ ner Zentralverriegelung umsetzt. Mittels Schaltkontakten, die mit dem Gleichstrommotor zusammenwirken, kann der Gleich­ strommotor entweder in der Entriegelungsstellung oder der Verriegelungsstellung abgeschaltet werden. Mit dieser Vor­ richtung können jedoch nur zwei Positionen des Stellelements erreicht werden.

Die DE 84 07 253 U1 betrifft ein ähnliches elektromotorisches Stellglied, bei dem die Kontakte am Gleichstrommotor als Schleifkontaktbahnen ausgebildet sind.

Für die Bedienung von Stellelementen einer Zentralverrie­ gelung für ein Kraftfahrzeug ist es jedoch häufig erforder­ lich, daß das Stellelement in eine Entriegelungsstellung, ei­ ne Verriegelungsstellung und eine Safe-Stellung gelangt, in der aus Sicherheitsgründen der Entriegelungsstift des Schlos­ ses vom Schloß entkoppelt wird, um zu verhindern, daß durch Manipulieren des Entriegelungsstiftes das Schloß geöffnet werden kann.

Dazu ist ein Antriebskonzept mit Stellmotoren bekannt (SWF) bei dem ein Gleichstrommotor mit Umpolung über Schleifkontate in zwei Drehrichtungen für die Ent-/Verriegelungsfunktion und die Safe-Funktion vorgesehen ist. Die Motorbewegung wird mit Hilfe einer Kurbelstange in eine lineare Bewegung des Stell­ elementes umgesetzt. Die Abschaltung in der Endstellung er­ folgt durch Wechselschalter, die mit Schleifkontaktbahnen zu­ sammenwirken. Damit ergibt sich eine einfache Ansteuerung, um das Stellelement in die Endstellungen ZU, AUF, SAFE-EIN und SAFE-AUS zu verschieben, doch führt der Antrieb zu Mehrko­ sten, höherem Platzbedarf und zu einem größeren Verkabelungs­ aufwand.

Ein anderes bekanntes Antriebskonzept (Kieckert/VDO-Stellmo­ toren) verwendet nur einen Gleichstrommotor für einen Spin­ delantrieb. In den beiden Endstellungen des zu der Spindel gehörenden Schiebers werden die Funktionen Entriegeln und Safe erreicht. Die Mittelstellung für die Verriegelungsfunk­ tion wird über einen Schalter erkannt. Da Endabschaltungen nicht vorgesehen sind, wird der Motor in den beiden Endstel­ lungen mit hohem Strom belastet. Außerdem ist die Ansteuerung für die Drehrichtungsumkehr des Motors aufwendig.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektro­ motorisches Stellglied zum Ansteuern eines Stellelementes ge­ mäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches so auszubilden, daß das Stellelement in mind. drei Positionen gebracht werden kann.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß sind die Schalter an ein Steuergerät ange­ schlossen. Die Motorposition wird vom Steuergerät über den zweiten Schalter erkannt. Ausgehend von der Bezugsstellung wird der Gleichstrommotor solange eingeschaltet, bis die nö­ tige Anzahl von Umschaltungen des zweiten Schalters erreicht ist. Dadurch kann das Stellelement in bis zu vier Positionen gebracht werden. Die Ansteuerung kann in sehr einfacher Weise über wenige Leitungen erfolgen, wenn das Steuergerät zum Er­ kennen der Schalterstellungen und zum Ansteuern des Gleich­ strommotors extern angeordnet ist, und auch über nur eine Leitung, wenn die Endstufe mit dem Gleichstrommotor inte­ griert ist. Da nur ein Gleichstrommotor vorhanden sind, läßt sich die Baugröße verringern. So handelt es sich um eine preiswerte Lösung mit einem geringen Verkabelungsaufwand.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektro­ motorischen Stellgliedes für eine Zentralver­ riegelung eines Kraftfahrzeuges;

Fig. 2 eine Ansicht der Rückseite der Kurbelscheibe des Stellgliedes der Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltschema in einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform zur Ansteuerung des Gleichstrom­ motors und

Fig. 4 ein Schaubild der Ansteuerung des in Fig. 3 dargestellten Flip-Flops.

Fig. 1 zeigt eine Kurbelscheibe 2, die auf einer Achse 3 sitzt und von einem nicht dargestellten Gleichstrommotor in Pfeilrichtung 4 drehbar angetrieben ist. Ein linear ver­ schiebbares Stellelement 5 ist über eine Kurbelstange 6 ge­ lenkig mit der Kurbelscheibe 2 verbunden. Die Kurbelscheibe 2 durchläuft vier jeweils um 90° beabstandete Positionen oder Endstellungen, nämlich ausgehend vom Zustand "AUF" (Entriegelungsstellung) über "ZU 1" (Verriegelungsstellung) in den Zustand "SAFE" und über "ZU 2" (Verriegelungsstellung) zurück in den Zustand "AUF". Dabei führt das Stellelement 5, also der Verriegelungsstift eines Schlosses, eine lineare Be­ wegung aus. Da der Gleichstrommotor nur in einer Drehrichtung angesteuert wird, ergibt sich die dargestellte Zwangsreihen­ folge, d. h. zwischen dem Zustand "AUF" und dem Zustand "SAFE" wird jeweils der Zustand "ZU" durchfahren.

Fig. 2 zeigt die Rückseite der Kurvenscheibe 2, auf der Schleifkontaktbahnen vorgesehen sind. Ein in Fig. 3 mit S1 bezeichneter Schalter wirkt mit der äußeren Kontaktbahn 8 zu­ sammen. Dabei ist der Schalter S1 zwischen "AUF" und "ZU 2" geöffnet, zwischen "ZU 1" und "SAFE" geschlossen, zwischen "SAFE" und "ZU 2" geöffnet und zwischen "ZU 2" und "AUF" wie­ derum geschlossen. Es läßt sich also jeweils eine Drehung um 90° durch ein Umschalten des Schalters S1 erkennen. Damit sind die Endstellungen festgelegt, die jeweils zu einer be­ stimmten Position des Stellelementes 5 gehören.

Im Zustand "AUF" ist innerhalb der Schleifkontaktbahn 8 eine weitere Kontaktbahn 9 für einen aus Fig. 3 ersichtlichen Schalter S2 vorgesehen. Über den Schalter S2 läßt sich somit stets die Endstellung erkennen, in der die Kurbelscheibe und damit das Stellelement 5 im Zustand "AUF" ist.

Die Schalter S1 und S2 am Motor haben also folgende Funktio­ nen:

Schalter S1 zeigt durch Umschalten, also Flankenwechsel des Signals an, daß die nächste Endstellung oder Position er­ reicht ist.

Schalter S2 dient zur Rückmeldung der Motorstellung in einer bestimmten Endstellung, hier im Zustand "AUF", um die An­ steuerung des Motors zu synchronisieren und ausgehend von dieser Endstellung eine gewünschte Endstellung zu erreichen.

In einer ersten Ausführungsform der Motoransteuerung dienen die Schalter S1 und S2 zum Ansteuern eines intelligenten Steuergeräts mit einem hochpegeligen oder niederpegeligen Si­ gnal, je nach Schalterstellung. In dem Steuergerät werden die hoch- und niederpegeligen Signale in einer Logikschaltung so verarbeitet, daß die gewünschte Endstellung erreicht wird. So erhält beispielsweise eine Zentralverriegelung den Befehl, eine Tür zu verriegeln. Mit Hilfe des letzten Auftretens eines hochpegeligen Signals am Schalter S2 zusammen mit einem Um­ schalten, also Flankenwechsel des Signals am Schalter S1, er­ kennt das Steuergerät die jeweilige Lage, in der der Motor steht, und schaltet den Motor ein. Beim Drehen der Kurbel­ scheibe wird der Schalter S1 abwechselnd geöffnet und ge­ schlossen, sobald eine Endstellung erreicht ist. Das Steuer­ gerät schaltet den Motor solange ein, bis die Anzahl der Um­ schaltungen des Schalters S1 erzielt ist, die erforderlich ist, um das Stellelement in die gewünschte Endstellung zu bringen.

Eine bevorzugte Ausführungsform mit gepulster Ansteuerung des Stellantriebes ist in Fig. 3 dargestellt. Zum Ein- und Aus­ schalten des Gleichstrommotors 10 ist ein Transistor 11 vor­ gesehen, dessen Basis vom Ausgang Q eines Flip-Flops 12 ange­ steuert wird. Der Schalter S1 liegt am Eingang R des Flip- Flops 12 und der Schalter S2 am Eingang eines Mikroprozes­ sors, dessen Ausgang mit dem Eingang S des Flip-Flops 12 ver­ bunden ist. Aus dem Schaltschema geht hervor, daß der R-Ein­ gang Spannung erhält, wenn der Schalter S1 geöffnet ist. So­ bald der Schalter S1 schließt, tritt ein Flankenwechsel auf und wird der Eingang R mit Masse verbunden. Entsprechendes gilt für den Schalter S2. Der S-Eingang des Flip-Flops wird Impulsen ZV-S angesteuert.

Die Funktionsweise der Schaltung in Fig. 3 ist im folgenden anhand der Fig. 4 erläutert. In der Endstellung "ZU 2" steht der Motor, der Schalter S1 ist geschlossen und der Schalter S2 offen. Erhält das Flip-Flop 12 einen Setzimpuls ZV-S vom Mikroprozessor, so steht am Ausgang Q des Flip-Flops eine Spannung an, die den Transistor durchsteuert. Damit läuft der Motor an.

In der Position "AUF" hat der Schalter S1 geöffnet und damit schaltet der Ausgang Q des Flip-Flops ab, so daß der Motor zum Stillstand kommt. Ferner hat der Schalter S2 geschlossen.

Zum Verriegeln wird wiederum ein Setzimpuls ZV-S gegeben, so daß über das Signal Q am Ausgang des Flip-Flops der Motor an­ läuft, bis er durch Schließen des Schalters S1 in der End­ stellung "ZU 1" abgeschaltet wird. So läuft der Motor nach Abgabe eines Ansteuerimpulses selbständig bis zur nächsten Position und wird dort abgeschaltet. Bei jedem Pegelwechsel des Schalters S2 kann kontrolliert werden, ob die vom Mikro­ prozessor vermutete und berechnete Position mit der tatsäch­ lichen Position übereinstimmt. Soll das Stellelement von der Position "AUF" in die Position "SAFE" verstellt werden, so wird bei Erreichen der Endstellung "ZU 1" vom Mikroprozessor ein weiterer Setzimpuls gegeben, sobald der Schalter S1 ge­ schlossen hat, so daß die Stellung "SAFE" erreicht wird.

Da der Setzeingang S am Flip-Flop nur für die Dauer des An­ steuerimpulses benötigt wird, kann die zugehörige Leitung auch dazu benutzt werden, um eine von einer im Motor intege­ trierten Diagnoseschaltung erzeugte Selbsttest-Information, z. B. Überlast, Kurzschluß o. ä. an das Steuergerät der Zen­ tralverriegelung zu übertragen. Es kann also für die Ansteue­ rung des Motors und die Fehlerdiagnose die gleiche Leitung benutzt werden. Außerdem besitzt die Schaltung den Vorteil, daß die Ansteuerung des Motors über hoch- bzw. niederpegelige Signale, also über Logikpegel erfolgt.

Claims (7)

1. Elektromotorisches Stellglied zum Ansteuern eines Stell­ elementes, insbesondere des Stellelementes einer Zentralver­ riegelung für ein Kraftfahrzeug, bei dem die rotierende Bewe­ gung eines motorischen Gleichstromantriebes das Stellelement über eine Kurbelscheibe und eine Kurbelstange in eine lineare Bewegung versetzt, und mit Kontakten am Gleichstromantrieb zusammenwirkende Schalter zum Ein- und Ausschalten des moto­ rischen Antriebs in mehreren Positionen des Stellelementes vorgesehen sind, wobei ein Gleichstrommotor (10) zum rotie­ renden Antrieb der Kurbelscheibe (2) in nur einer Drehrich­ tung vorgesehen ist und zwei Schalter (S1, S2) zum Erkennen der Positionen vorgesehen sind, von denen der erste Schalter S1 zwischen jeweils zwei Positionen abwechselnd geschlossen und geöffnet ist und der zweite Schalter S2 nur in einer be­ stimmten Position geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte Schleifkontaktbahnen sind und beide Schalter (S1, S2) an ein Steuergerät angeschlossen sind, das die je­ weilige Position des Gleichstrommotors (10) mit Hilfe des zweiten Schalters (S2) als Bezugsstellung erkennt und ausge­ hend von der Bezugsstellung der Gleichstrommotor solange ein­ geschaltet bleibt, bis die zum Erreichen der gewünschten Posi­ tion nötige Anzahl von Umschaltungen des ersten Schalters (S1) erreicht ist.

2. Elektromotorisches Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Positionen einer Zentralverriege­ lung die Reihenfolge "AUF" - "ZU" - "SAFE" - "ZU" vorgesehen ist.

3. Elektromotorisches Stellglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor (10) von ei­ nem Flip-Flop (12) angesteuert ist, dessen R-Eingang an den ersten Schalter (S1) und dessen S-Eingang an das Steuergerät und den zweiten Schalter (S2) angeschlossen ist, wobei der Motor bei Ansteuerung des S-Eingangs mit einem Impuls einge­ schaltet und beim Umschalten des ersten Schalters S1 abge­ schaltet wird, und ausgehend von der Schließstellung des zweiten Schalters (S2) vom Steuergerät eine Impulsanzahl ab­ gegeben wird, mit der der Motor in eine gewünschte Position läuft.

4. Elektromotorisches Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkontaktbahnen (8, 9) auf der Kurbelscheibe (2) an der der Kurbelstange (6) gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.

5. Elektromotorisches Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vier Positionen jeweils um 90° zueinander versetzt auf der Kurbelscheibe angeordnet sind.

6. Elektromotorisches Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Integration der End­ stufe in den Motor das Stellglied über Pulse steuerbar ist.

7. Elektromotorisches Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Stellglied über die Steuerleitung eine Diagnoseinformation auslesbar ist.