DE19743129A1 - Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung mit einer Positionserkennung eines sich bewegenden Stellelementes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung mit einer Positionser­ kennung eines sich bewegenden Stellelementes mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Bei der bekannten Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, ist das sich bewegende Stellelement eine Drehfalle der Kraftfahrzeug-Schließvorrich­ tung, die zusammen mit der sie in Vorrast und Hauptrast haltenden Sperrklinke die Schließelemente einer solchen Schließvorrichtung bildet (DE-A-44 33 042). Bei dieser Schließvorrichtung wird die Position der hier das Stellelement darstellenden Drehfalle festgestellt über eine Positionserkennungseinrichtung, die sich an der Be­ wegungsbahn der Drehfalle befindet und berührungslos arbeitet. An der Drehfalle ist dafür ein Positionserkennungselement so angeordnet, daß es die Positionserken­ nungseinrichtung in der Position "Drehfalle in Schließstellung" beeinflußt, so daß von der Positionserkennungseinrichtung das Signal "Kraftfahrzeugtür geschlossen" ab­ gegeben wird. Bei allen anderen Stellungen der Drehfalle befindet sich das Positions­ erkennungselement nicht in einer Position, in der es die Positionserkennungseinrich­ tung beeinflußt, alle anderen Stellungen haben also das Signal "Kraftfahrzeugtür ge­ öffnet".

Für Stellelemente von Zentralverriegelungseinrichtungen, Schließhilfen o. dgl., insbe­ sondere für Schneckenräder von in Kraftfahrzeug-Schließvorrichtungen häufig ein­ gesetzten Schneckengetrieben ist eine Feststellung der Position des Stellelementes durch Schalter oder Schleifkontakte als Positionserkennungseinrichtung bekannt. Diese Positionserkennungseinrichtungen sind physikalischen Veränderungen unter­ worfen, temperaturabhängig und insgesamt toleranzempfindlich. Aufgrund des me­ chanischen Aufbaus können Schaltpunkte versehentlich überfahren werden, Fehl­ funktionen sind häufig. Da aber in zunehmendem Maße gefordert wird, daß auch Kraftfahrzeug-Schließvorrichtungen "diagnosefähig" werden sollen, muß man deren wesentlichen Bauteile in ihren Positionen exakt und reproduzierbar erfassen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte, eingangs erläuterte Kraft­ fahrzeug-Schließvorrichtung so auszugestalten und weiterzubilden, daß sie eine tole­ ranzunempfindliche, weitestgehend fehlerfreie und umfassende Positionserfassung der wesentlichen sich bewegenden Stellelemente ermöglicht.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Wei­ terbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, wie man die bei der Drehfalle einer Kraftfahr­ zeug-Schließvorrichtung bekannte Positionserkennung für ein umfassendes Posi­ tionserkennungssystem sich bewegender Stellelemente in Kraftfahrzeug-Schließvor­ richtungen erweitern kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre werden nachfolgend in Zusammenhang mit der Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ausschnittweise eine Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung mit einer motori­ schen Öffnungshilfe mit einem Schneckenrad als beweglichem Stellele­ ment, Position "öffnungsbereit",

Fig. 2 die Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung aus Fig. 1 in der Position "dieb­ stahlgesichert",

Fig. 3 die Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung aus Fig. 1 in der Position "gesi­ chert" und Offsetabgleich, in einem Ausschnitt zusätzlich eine Alternative dargestellt,

Fig. 4 die Schließvorrichtung aus Fig. 1 in der Position "entsichert".

Für die weitere Betrachtung sollen die Fig. 1 bis 4 im Zusammenhang verstanden und erläutert werden.

Dargestellt ist eine Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung, und zwar hier ausschnittweise im Bereich einer motorischen Öffnungshilfe mit elektrischem Antriebsmotor 1, Spindel 2 eines Schneckengetriebes, Schneckenrad 3 des Schneckengetriebes, Mitnehmer­ zapfen 4 am Schneckenrad 3 des Schneckengetriebes, Öffnungshebel 5 und Übertra­ gungsstange 6. Bei dieser Darstellung handelt es sich um ein Beispiel einer Anwen­ dung der Lehre der Erfindung bei einer Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung. Andere Beispiele sind Zentralverriegelungsantriebe, Diebstahlsicherungsantriebe, Schließhil­ fen, aber auch die Positionserkennung einer Drehfalle, wie eingangs zum Stand der Technik erläutert, anderer Hebel in der Schloßmechanik einer Kraftfahrzeug-Schließ­ vorrichtung oder beispielsweise der Türschloß-Nuß, mit der ein Türschließzylinder an die Schloßmechanik angekoppelt ist. Nachfolgend wird die Lehre der Erfindung an­ hand des dargestellten Beispiels erläutert, ohne daß dies einschränkend zu verstehen ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Schneckenrad 3 um das im Sinne der Lehre sich um eine Drehachse 7 drehende Stellelement. Als Alternative wäre auch vorstellbar, daß ein Stellelement 3 entlang einer Längsachse linear beweg­ bar wäre, beispielsweise ist dies bei ZV-Stellantrieben auch recht verbreitet. Jeden­ falls soll die Position des Stellelementes 3 jederzeit festgestellt werden können. Dazu ist an der Bewegungsbahn des Stellelementes 3 eine Positionserkennungseinrichtung 8 angeordnet, die berührungslos arbeitet.

Grundsätzlich kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß die Positionserken­ nungseinrichtung 8 am Stellelement 3 angeordnet ist. Das bedarf dann aber der Sig­ nalübertragung in die Steuerung, beispielsweise berührungslos.

Wesentlich ist nun, daß am Stellelement 3 (oder dann, wenn die Positionserken­ nungseinrichtung 8 am Stellelement 3 angeordnet sein sollte, an der Bewegungsbahn des Stellelementes 3) in Bewegungsrichtung des Stellelementes 3 hintereinander mehrere passive Positionserkennungselemente 9 angeordnet sind und daß die Positi­ onserkennung durch Abzählung der Signale der Positionserkennungselemente 9 mit­ tels der Positionserkennungseinrichtung 8 erfolgt. Die Positionserkennungseinrich­ tung 8 erkennt man in den Fig. 1 bis 4 jeweils feststehend an der Bewegungsbahn des sich drehenden Stellelementes 3, hingegen erkennt man die Positionserken­ nungselemente 9 an dem Stellelement 3 nur in Fig. 3, in den anderen Figuren sind sie der Einfachheit halber weggelassen worden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Positionserkennungseinrichtung 8 einen magnetfeldempfindli­ chen Sensor aufweist und die Positionserkennungselemente 9 als abwechselnd mag­ netische und nicht magnetische oder mit wechselnder Polarität magnetisierte Polzo­ nen ausgebildet sind. Jedes der in Fig. 3 erkennbaren "Kästchen" stellt eine solche Polzone dar. Im einen Fall sind die Polzonen gleichartig magnetisiert und die Zwi­ schenräume sind nicht magnetisiert, im anderen Fall sind die Polzonen mit wechseln­ der Polarität magnetisiert.

Die Positionserkennungseinrichtung 8 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Hallsensor, es könnte sich in anderer Gestaltung auch um einen Reedkontakt oder um heute verbreiteter werdende magnetoresistive Sensoren handeln. Diese sind in eine Auswerte- und Steuerschaltung eingebunden, in die die Sensorsignale übermittelt werden.

Moderne Anordnungen fassen die Positionserkennungselemente 9 in einer Kunst­ stoff-Magnetstreifenanordnung zusammen.

Als Alternative kommen auch andere Anordnungen in Frage, insbesondere wohl op­ toelektronische Anordnungen. Als Alternative kann also vorgesehen sein, daß die Positionserkennungseinrichtung 8 einen lichtempfindlichen Sensor, insbesondere eine Lichtschranke oder einen Optokoppler aufweist und daß die Positionserken­ nungselemente 9 als abwechselnd lichtdurchlässige und nicht lichtdurchlässige oder als abwechselnd reflektierende und nicht reflektierende Zonen ausgebildet sind. Im ersteren Fall hätte man es mit einer Durchtritts-Lichtschranke zu tun, im zweiten Fall mit einer Reflexlichtschranke oder eben mit einem entsprechenden optoelektroni­ schen Bauelement.

Für die letztgenannte optoelektronische Ausführung könnte es sich empfehlen, die Positionserkennungselemente 9 in einem Zahnring oder einer Zahnstange zusam­ menzufassen, wobei die Zähne von Zahnring oder Zahnstange die optische Kopp­ lung zwischen optischem Empfänger und optischem Sender unterbrechen, die Lücken diese Verbindung freigeben.

Grundsätzlich ist es auch möglich, die Funktionsprinzipien einer magnetischen Sen­ soranordnung und einer optischen Sensoranordnung miteinander zu verbinden, in­ dem man dem Stellelement 3 eine solche Konstruktion verleiht, daß dieses wie eine magnetische Blendenfolge arbeitet.

Man kann vorsehen, daß die Positionserkennungselemente 9 in das Stellelement 3 in­ tegriert sind, man kann hingegen auch vorsehen, daß die Positionserkennungselemen­ te 9 separat zusammengefaßt und an dem ansonsten in bekannter Weise konstruier­ ten Stellelement 3 angebracht sind. Letzteres läuft auf eine Nachrüstbarkeit der An­ ordnung hinaus.

Im übrigen darf nochmals erinnert werden daran, daß die Zuordnung von Positions­ erkennungseinrichtung 8 und Positionserkennungselementen 9 zu Stellelement und Bewegungsbahn auch umgekehrt getroffen werden kann.

Selbst bei der erfindungsgemäßen, in der Funktionssicherheit weiter verbesserten Anordnung kann es vorkommen, daß eine Schaltpunktverschiebung stattfindet. Um dies zu verhindern kann vorgesehen sein, daß dem Stellelement 3 ein Referenzpunkt­ sensor 10 zugeordnet ist, durch den periodisch eine Nullstellung - Offsetabgleich - er­ folgt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Referenzpunkt­ sensor 10 ebenfalls um die Positionserkennungseinrichtung 8, die an einer Seite einen Zusatzschalter 11, welcher Bauart auch immer, aufweist (Berührungsschalter oder be­ rührungsloser Schalter). Diesem ist am Stellelement 3 ein Schaltstück 12 zugeordnet, das am Außenumfang des Stellelementes 3 mechanisch angebracht ist, und zwar an einem Steckträger 13. Das Schaltstück 12 in entsprechender Größe wird auf den Steckträger 13 aufgesteckt, sein Schalten des Zusatzschalters 11 gibt den Nullpunkt der Gesamteinrichtung vor. Fig. 3 zeigt dabei die Sicherungsstellung, die von der Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung regelmäßig immer wieder eingenommen wird. Bei jedem Erreichen der Sicherungsstellung wird also ein erneuter Offsetabgleich vorge­ nommen, das ist eine zusätzliche Sicherung gegen Funktionsfehler bzw. Schaltfehler.

Weiter oben ist schon erläutert worden, daß das Stellelement 3, wie dargestellt, das Schneckenrad eines motorischen Stellantriebes der Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung sein kann. Alternative ist beispielsweise eine Drehfalle oder eine drehbare Nuß einer Schloßmechanik einer solchen Schließvorrichtung. Bei der zuvor erläuterten Variante mit einem elektro-mechanischen Offsetabgleich ist der Stellantrieb reversierend aus­ zubilden.

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel könnte auch so ausgestaltet sein, daß der Zusatzschalter 11 am Referenzpunktsensor 10 entfällt und daß der mo­ torische Stellantrieb durch das Anlaufen am Anschlag als solches steuerbar, insbeson­ dere abschaltbar ist (Blockbetrieb). Der durch das Anlaufen erzeugte Stromanstieg wird von der Elektronik erkannt und schaltet den elektrischen Antriebsmotor ab. Das erspart eine weitere Schalterfunktion.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel kann auch so betrieben werden, daß das Stell­ element 3 für Rechtslauf und Linkslauf je einen Anschlag als Referenzpunktsensor 10 aufweist, wobei diese Anschläge in dieser Darstellung durch die beiden Seiten der einen Positionserkennungseinrichtung 8 realisiert sind.

Weiter oben ist bereits ebenfalls erläutert worden, daß dann, wenn die Positionser­ kennungseinrichtung 8 am Stellelement 3 angeordnet ist, die Signalübertragung in die Steuerung insgesamt berührungslos erfolgen sollte.

Aus der Position "öffnungsbereit" von Fig. 1 kann das Schneckenrad 3 entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, um die Funktion "Öffnung", üblicherweise bezeichnet als "Open by wire" auszuführen. Der Mitnehmerzapfen 4 drückt dann den Öffnungs­ hebel 5 nach oben und hält diesen auch in der angehobenen Stellung (aufgrund der Kontur des Öffnungshebels 5 relativ zur Bewegungsbahn des Mitnehmerzapfens 4). Das Stellelement 3 (Schneckenrad) bewegt sich entgegen dem Uhrzeigersinn solange bis das Schaltstück 12 auf die Seite der Positionserkennungseinrichtung 8 trifft, die in diesem Fall durch den zuvor erläuterten Stromanstieg bei Blockierung des Weiter­ laufens den Referenzpunktsensor 10 für Linkslauf bildet. Der Türaußengriff ist wäh­ rend dieser ganzen Zeit gezogen, durch die Funktion des Mitnehmerzapfens 4 bleibt der Öffnungshebel 5 angehoben, die Sperrklinke bleibt ebenfalls angehoben. Das entspricht der gewohnten Handhabung einer mechanischen Schließvorrichtung, bei der ja die Sperrklinke auch so lange angehoben bleibt wie man den Türaußengriff ge­ zogen hat.

Wird der Türaußengriff losgelassen, so kommt eine Schaltfunktion zum Zuge, die den elektrischen Antriebsmotor so einschaltet, daß das Stellelement 3 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Der Mitnehmerzapfen 4 kehrt in die Ruhestellung von Fig. 3 zurück oder macht bereits in der Funktionsstellung "entsichert" von Fig. 4 halt.

Die Referenzpunktsensoren 10 haben auch den Vorteil, daß bei Ausfall der Strom­ versorgung und erneutem Einschalten das System in die Lage versetzt wird, sich ohne weiteres selbst wieder zu orientieren. Das System fährt nach dem Wieder­ einschalten zunächst bis zu einem Referenzpunktsensor 10 und findet somit eine Nullstellung wieder, von der aus die Steuerung wieder funktionstüchtig ist.

Damit bei Ausfall der Stromversorgung das System möglichst nicht in der "falschen" Drehrichtung anläuft, beispielsweise also in der Drehrichtung, die zur Funktion "Open by wire" führt, ist es weiter noch vorteilhaft vorzusehen, daß die Positions­ erkennungselemente 9 in ungleichmäßiger Folge angeordnet sind, so daß mittels der Positionserkennungseinrichtung 8 nicht nur eine Positionserkennung, sondern auch eine Drehrichtungserkennung möglich ist.

Fig. 3 zeigt in einem Ausschnitt ein Stellelement 3 einer solchen Alternativlösung mit in ungleichmäßiger Folge angeordneten Positionserkennungselementen 9. Man er­ kennt hier die Folge 1/2/3/1 Bei einer solchen Ausgestaltung "merkt" die Positi­ onserkennungseinrichtung 8 bzw. die dahinterstehende elektronische Steuerung nach kurzem Bewegungsweg des Stellelementes 3, daß dieses sich in der "falschen" Richtung bewegt, und bewirkt dann eine Drehrichtungsumsteuerung des elek­ trischen Antriebsmotors 1.

Claims (16)

1. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung
mit einem sich um eine Drehachse (7) drehenden oder sich entlang einer Längsachse linear bewegenden Stellelement (3), dessen Position festgestellt werden soll, und
mit einer an der Bewegungsbahn des Stellelementes (3) (oder am Stellelement 3 selbst) angeordneten, berührungslos arbeitenden Positionserkennungseinrichtung (8), dadurch gekennzeichnet,
daß am Stellelement (3) (oder an der Bewegungsbahn des Stellelementes 3) in Bewe­ gungsrichtung des Stellelementes (3) hintereinander mehrere passive Positionserken­ nungselemente (9) angeordnet sind und
daß die Positionserkennung durch Abzählung der Signale der Positionserkennungs­ elemente (9) mittels der Positionserkennungseinrichtung (8) erfolgt.

2. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionserkennungseinrichtung (8) einen magnetfeldempfindlichen Sensor, ins­ besondere einen Hallsensor, einen Reedkontakt oder einen magnetoresistiven Sensor aufweist und die Positionserkennungselemente (9) als abwechselnd magnetische und nicht magnetische oder mit wechselnder Polarität magnetisierte Polzonen ausgebildet sind.

3. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionserkennungselemente (9) in einer Kunststoff-Magnetstreifenanordnung zusammengefaßt sind.

4. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionserkennungseinrichtung (8) einen lichtempfindlichen Sensor, insbesonde­ re eine Lichtschranke oder einen Optokoppler aufweist, und daß die Positionserken­ nungselemente (9) als abwechselnd lichtdurchlässige und nicht lichtdurchlässige oder als abwechselnd reflektierende und nicht reflektierende Zonen ausgebildet sind.

5. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionserkennungselemente (9) in einem Zahnring oder einer Zahnstange zu­ sammengefaßt sind.

6. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Positionserkennungselemente (9) in das Stellelement (3) inte­ griert sind.

7. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Positionserkennungselemente (9) separat zusammengefaßt und an dem Stellelement (3) angebracht sind.

8. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Stellelement (3) ein Referenzpunktsensor (10) zugeordnet ist, durch den periodisch eine Nullstellung - Offsetabgleich - erfolgt.

9. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzpunktsensor (10) als mechanischer Anschlag mit Schaltfunktion ausge­ bildet und, vorzugsweise, einstellbar ist und daß, vorzugsweise, der motorische Stell­ antrieb durch Anlaufen am Anschlag steuerbar, insbesondere abschaltbar ist (Blockbetrieb).

10. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stellelement (3) das Schneckenrad eines motorischen Stellantriebes mit Schneckenradgetriebe ist.

11. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) eine Drehfalle der Schließvorrichtung ist.

12. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) eine drehbare Nuß der Schloßmechanik der Schließvorrichtung ist.

13. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionserkennungseinrichtung (8) am Stellelement (3) an­ geordnet ist und die Signalübertragung in die Steuerung berührungslos erfolgt.

14. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach Anspruch 9 und ggf. einem der Ansprü­ che 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) für Rechtslauf und Linkslauf je einen Anschlag als Referenzpunktsensor (10) aufweist.

15. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich drehendem Stellelement (3), insbesondere einem Schneckenrad, ein An­ schlag vorgesehen ist, der einerseits von rechts, andererseits von links vom Stell­ element (3) angefahren wird.

16. Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionserkennungselemente (9) in ungleichmäßiger Folge angeordnet sind, so daß mittels der Positionserkennungseinrichtung (8) nicht nur eine Positionserkennung, sondern auch eine Drehrichtungserkennung möglich ist.