DE19823376A1 - Drive unit for adjustment arrangement in motor vehicle - Google Patents
Drive unit for adjustment arrangement in motor vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.The invention relates to a drive unit for Adjustment devices in motor vehicles according to the Oberbe handle of claim 1.
Zur Betätigung von Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen wie Sitzverstellungen, Fensterheber oder Schiebedachverstel lungen werden elektromotorische Antriebseinheiten einge setzt, die aus einem Elektromotor, einem Verstellgetriebe und einer Ansteuerschaltung für den Elektromotor bestehen. Unter Belastung sowie in Abhängigkeit von der Bewegungsrich tung treten starke Verstellgeräusche, insbesondere ungleich mäßige Verstellgeräusche, das sogenannte "Modulieren" der Antriebseinheit auf. Derartige ungleichmäßige Verstellge räusche sind beispielsweise beim Schließen einer Fenster scheibe eines Fensterhebers sowie beim Verfahren eines Fahr zeugsitzes deutlich vernehmbar.For actuating adjustment devices in motor vehicles such as seat adjustments, window regulators or sunroof adjusters lungs, electromotive drive units are switched on sets, which consists of an electric motor, an adjustment gear and a control circuit for the electric motor. Under load and depending on the direction of movement strong adjustment noises occur, especially uneven moderate adjustment noises, the so-called "modulation" of the Drive unit on. Such uneven adjustment Noises are, for example, when closing a window window of a window regulator as well as when driving seat clearly audible.
Zur Vermeidung derartiger ungleichmäßiger Verstellgeräusche werden üblicherweise Elektromotoren mit großer Nennleistung eingesetzt, die eine flache Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie aufweisen, so daß beim Auftreten stärkerer Gegendrehmomente bei Lastschwankungen die Drehzahlschwankungen des Elektromo tors gering sind. Die Verwendung großer Elektromotoren mit entsprechend hoher Nennleistung führt jedoch zu Problemen bei deren Unterbringung im Bereich der durch sie betätigten Verstelleinrichtungen, bei einem Fensterheber beispielswei se im Türinnenraum oder bei einer Sitzverstellung unterhalb des Sitzkissens in unmittelbarer Nähe einer der Sitzschie nen. Darüber hinaus ist die Verwendung von Elektromotoren großer Nennleistung mit erheblichen Kosten sowie mit einem höheren Gewicht verbunden.To avoid such uneven adjustment noises are usually electric motors with a large nominal output used a flat speed-torque characteristic have so that when stronger back torques occur in the event of load fluctuations, the speed fluctuations of the electromo tors are low. The use of large electric motors with however, correspondingly high nominal power leads to problems when they are housed in the area operated by them Adjustment devices, for example in a window regulator se inside the door or with a seat adjustment below the seat cushion in the immediate vicinity of one of the seat slides nen. In addition, the use of electric motors large nominal output with considerable costs as well as with a associated with greater weight.
Aus der DE 196 15 581 A1 ist ein Verfahren zum Ansteuern elektrischer Antriebe in Fahrzeugen mit einem Elektromotor bekannt, bei dem der Betrieb des Elektromotors durch eine Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie vorgegeben und das wirksame Drehmoment überwacht wird. Um die mit dem Elektromotor zusammenwirkenden mechanischen Komponenten hinsichtlich ihrer Betriebsfestigkeit und Belastbarkeit schwächer als für die Bedingungen auszulegen, wie sie bei einem Blockie ren des Elektromotors erforderlich sind, wird bei einem Grenz-Drehmoment, das größer als das normalerweise auftre tende und das kleiner als das maximale Drehmoment ist, der Antrieb auf ein annähernd konstantes Drehmoment geregelt. DE 196 15 581 A1 describes a control method electric drives in vehicles with an electric motor known in which the operation of the electric motor by a Torque-speed characteristic and the effective Torque is monitored. To the one with the electric motor interacting mechanical components with regard their operational strength and resilience weaker than to interpret for the conditions as in a blockie Ren of the electric motor are required at a Limit torque that occurs larger than that normally tends and is less than the maximum torque that Drive regulated to an almost constant torque.
Zusätzlich kann in der Endphase eines Bewegungsvorgangs das wirksame Drehmoment zeitlich begrenzt über das Grenz-Drehmo ment angehoben werden. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Ansteuerung des Elektromotors mit Hilfe einer Puls breitenmodulation vorgenommen.In addition, in the final phase of a movement process effective torque limited in time over the limit torque ment to be raised. In this known method the control of the electric motor using a pulse width modulation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gleichmäßi ges Verstellgeräusch auch bei stark schwankender Belastung der Antriebseinheit mit minimalem Aufwand und Volumen für die Herstellung und die Bauform der Antriebseinheit bei schnellstmöglicher und sicherer Verstellung zu gewährlei sten.The object of the present invention is a uniform Total adjustment noise even with heavily fluctuating loads the drive unit with minimal effort and volume for the manufacture and design of the drive unit to ensure the fastest and safest possible adjustment most.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of Claim 1 solved.
Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet gleichmäßige Verstellgeräusche bei unterschiedlichen Belastungen der Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeu gen. Die aufgrund unterschiedlicher Belastungen auftreten den Drehzahlschwankungen, die zu modulierenden Geräuschen führen, werden mittels der den Kommutatormotor speisenden Halbleiterschaltung ausgeregelt und somit die Entstehung modulierender Geräusche vermieden bzw. durch regelungstech nische Maßnahmen deutlich reduziert.The solution according to the invention ensures uniform Adjusting noises with different loads of the Drive unit for adjusting devices in motor vehicles gen. Which occur due to different loads the speed fluctuations, the noise to be modulated lead, by means of those feeding the commutator motor Semiconductor circuit regulated and thus the emergence modulating noises avoided or through control technology African measures significantly reduced.
Dabei ist die Verwendung eines mechanisch-kommutierten Motors anstelle eines elektrisch kommutierten Motors in Verbindung mit einer Steuerelektronik für die Halbleiter schaltung eine besonders kostengünstige Lösung. The use of a mechanically commutated one Motor instead of an electrically commutated motor in Connection to control electronics for the semiconductors circuit a particularly cost-effective solution.
Innerhalb des wenigstens einen Belastungsbereiches kann die Drehzahl des Kommutatormotors wahlweise auf einen konstan ten Wert oder nach einer vorgegebenen Sollwertkurve gere gelt werden.The can within the at least one load range Speed of the commutator motor optionally to a constant th value or according to a specified setpoint curve be valid.
Die Kegelung auf einen konstanten Drehzahlwert oder nach einer Drehzahl-Sollwertkurve erfolgt in Abhängigkeit von der Art der Verstelleinrichtung und deren spezifischem Belastungsverlauf über den Verstellweg. Da es das Ziel der Drehzahlregelung in Verbindung mit einem Kommutatormotor ist, modulierende Geräusche beim Verfahren einer Verstell einrichtung über deren Verstellweg auszuschließen bzw. zu minimieren, gleichzeitig aber die Verstellfunktion optimal zu erfüllen, d. h. beispielsweise die Verstellgeschwindig keit nicht oder nur geringfügig herabzusetzen und Schutzmaß nahmen nicht zu beeinträchtigen, wird die Drehzahlregelung an die spezifischen Vorgaben der Verstelleinrichtung an gepaßt.Tapering to a constant speed value or after a speed setpoint curve depends on the type of adjustment device and its specific Load curve over the adjustment path. Since it is the goal of Speed control in connection with a commutator motor is modulating noise when moving an adjustment exclude or via the adjustment path minimize, but at the same time the adjustment function optimal to meet d. H. for example the adjustment speed not or only slightly reduced and protection measure did not affect the speed control to the specific requirements of the adjustment device fit.
Belastungsänderungen auf dem Verstellweg, insbesondere infolge sich verändernder, aber bei jedem Durchlaufen des Verstellweges wiederkehrender Schwergängigkeiten, können vorzugsweise dadurch berücksichtigt werden, daß die Soll wertkurve adaptiv an Veränderungen der Belastungen über den Verstellweg angepaßt wird, insbesondere während des oder nach dem Durchlaufen des wenigstens einen Belastungsbe reichs oder mindestens einen Teils des Verstellweges der belasteten oder unbelasteten Verstelleinrichtung.Changes in load on the adjustment path, in particular as a result of changing but every time the Recurring stiffness preferably be taken into account in that the target value curve adaptive to changes in loads over the Adjustment path is adjusted, especially during or after passing through the at least one loading area realm or at least part of the adjustment range of the loaded or unloaded adjustment device.
Damit wird sichergestellt, daß aufgrund der vorhandenen Massenträgheit der bewegten Verstelleinrichtung Schwergän gigkeiten auf dem Verstellweg durch das Regelungssystem der Halbleiterschaltung "vorweggenommen" werden und nicht erst zu einer Reaktion des Regelungssystems führen, wenn solche Schwergängigkeiten auftreten. Auf diese Weise wird ein lernfähiges System geschaffen, daß wegabhängige Schwergän gigkeiten voraussieht und durch entsprechende Veränderungen der Sollwertkurve für eine entsprechende Ansteuerung des Kommutatormotors sorgt, so daß keine modulierenden Geräu sche auftreten.This ensures that due to the existing Mass inertia of the moving heavy-duty adjustment device abilities on the adjustment path through the control system of the Semiconductor circuit can be "anticipated" and not first lead to a reaction of the control system, if such Difficulties occur. This way, a system capable of learning that path-dependent heavy goose capabilities and by making appropriate changes the setpoint curve for a corresponding control of the Commutator motor ensures that no modulating noise occur.
Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, die Drehzahl des Kommutatormotors am Anfang und/oder Ende des Verstellweges der Verstelleinrichtung nach vorgege benen Sollwertkurven für das Anlaufen bzw. Abschalten der Verstelleinrichtung zu regeln.Another feature of the solution according to the invention exists in it, the speed of the commutator motor at the beginning and / or End of the adjustment path of the adjustment device according to the above setpoint curves for starting or switching off the To regulate the adjustment device.
Am Anfang bzw. Ende des Verstellweges einer Verstelleinrich tung wie beispielsweise einem Scheibenheber treten besonde re Randbedingungen auf, da der Scheibenhebermechanismus in diesen Bereichen erhöhten Reibungsmomenten ausgesetzt ist. Durch regelungstechnische Maßnahmen wird dem Rechnung getra gen und vermieden, daß Schwergängigkeiten zu modulierenden Geräuschen führen, die vom Benutzer als Fehlfunktion der Verstelleinrichtung gedeutet werden können, und ein soge nannter "Softstop" und/oder "Softstart", d. h. ein weiches Ein- oder Anlaufen in die betreffenden Endpositionen gewähr leistet wird.At the beginning or end of the adjustment path of an adjustment device device such as a window lifter occur re boundary conditions because the window lifter mechanism in these areas are exposed to increased frictional moments. This is taken into account through control measures conditions and avoided binding to be modulated Cause noise by the user as a malfunction of the Adjustment device can be interpreted, and a so-called called "soft stop" and / or "soft start", d. H. a soft one Guaranteed entry or start in the relevant end positions is achieved.
In gleicher Weise kann die Drehzahl des Kommutatormotors beim Starten aus einer beliebigen Position und/oder beim Anhalten in einer beliebigen Position des Verstellweges der Verstelleinrichtung nach vorgegebenen Sollwertkurven für das Anlaufen bzw. Abschalten der Verstelleinrichtung gere gelt werden, d. h. es wird ein "Softstop" und/oder "Soft start" für ein weiches Ein- oder Anlaufen in die betreffen de Position gewährleistet.In the same way, the speed of the commutator motor when starting from any position and / or when Stopping in any position of the adjustment path Adjustment device according to specified setpoint curves for starting or switching off the adjustment device be considered d. H. it becomes a "soft stop" and / or "soft start "for a soft start or start in the subject position guaranteed.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die maximale Drehzahl des Bereichs der Drehzahl regelung kleiner ist als die minimale Drehzahl des ungere gelten Kommutatormotors, die sich bei größter Belastung des Kommutatormotors einstellt.Another variant of the solution according to the invention exists in that the maximum speed of the range of speed regulation is less than the minimum speed of the uneven apply commutator motor, which at the greatest load of the Commutator motor sets.
Durch die Verlagerung des Regelungsbereichs unterhalb der minimalen Drehzahl eines ungeregelten Elektromotors im gesamten Belastungsbereich wird sichergestellt, daß auf grund der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie eines Kommutatormo tors über den gesamten Verstellweg, zumindest aber in bestimmten Belastungsbereichen ein hinreichend großes Verstellmoment bereitgestellt wird. Mit der Regelung der Drehzahl des Kommutatormotors auf beispielsweise einen konstanten Wert wird dabei auch beim Auftreten von Bela stungsspitzen vermieden, daß Drehzahlschwankungen zu modu lierenden Verstellgeräuschen führen.By moving the control area below the minimum speed of an uncontrolled electric motor in entire load range ensures that on due to the torque-speed characteristic of a commutator motor tors over the entire adjustment range, at least in certain load areas a sufficiently large Adjustment torque is provided. With the regulation of Speed of the commutator motor to, for example, one constant value is also when Bela occurs peaks avoided that speed fluctuations to modu lead making adjustment noises.
Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Betriebsarten der Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen wird die Drehzahl regelung des Kommutatormotors nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nur dann aktiviert, wenn die Art der Verstel lung es erfordert, modulierende Verstellgeräusche zu vermei den. So stellt beispielsweise das Verfahren eines Kraftfahr zeugsitzes in die vorderste Position, um einen Einstieg zum Rücksitz des Kraftfahrzeugs zu erleichtern, eine andere Betriebsart dar als beispielsweise das optimale Positionie ren des Fahrzeugsitzes durch den Fahrer mittels eines Tastschalters. Während in der einen Betriebsart die Ver stellgeschindigkeit Vorrang hat, besitzt bei der anderen Betriebsart des genauen Positionierens des Kraftfahrzeugsit zes das Vermeiden modulierender Geräusche Priorität.To take different operating modes into account Adjustments in motor vehicles is the speed regulation of the commutator motor according to another feature the invention is only activated if the type of adjustment It is necessary to avoid modulating adjustment noises the. For example, the method of a motor vehicle in the foremost position to get started Back seat of the motor vehicle to facilitate another Operating mode as for example the optimal position ren of the vehicle seat by the driver by means of a Key switch. While in one mode the Ver speed has priority in the other Mode of positioning the motor vehicle accurately Avoiding modulating noise is a priority.
Da die Betriebsart des Verfahrens des Kraftfahrzeugsitzes als Einstieghilfe bei unbelastetem Fahrzeugsitz beispiels weise durch Vorklappen der Rückenlehne eines vorderen Fahrzeugsitzes ("Easy-Entry-Steuerung") erfolgt, ist der Be lastungsgrad ohnehin geringer, so daß eine höhere Drehzahl des Kommutatormotors für eine höhere Verstellgeschwindig keit und eine Inkaufnahme geringfügiger modulierender Geräusche sinnvoll ist. Gleiches gilt bei einer Verstellung durch den sogenannten Memorybetrieb, d. h. zur Einstellung des Fahrzeugsitzes auf eine vorgegebene Position. Dagegen kann beim genauen Positionieren des Sitzes eine geringfügi ge Verringerung der Verstellgeschwindigkeit hingenommen wer den, wenn dadurch modulierende Geräusche vermieden werden.Because the mode of operation of the method of the motor vehicle seat as an aid to getting started with an unloaded vehicle seat for example as by folding the backrest of a front Vehicle seat ("easy entry control") is the Be load level lower anyway, so a higher speed of the commutator motor for a higher adjustment speed ability and a slight modulative acceptance Noise makes sense. The same applies to an adjustment through the so-called memory mode, d. H. for adjustment of the vehicle seat to a predetermined position. On the other hand can a little when positioning the seat slightly acceptance of the adjustment speed is tolerated when modulating noise is avoided.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß der Bereich der Drehzahlregelung in Abhängigkeit vom Belastungsgrad der Verstelleinrichtung verändert wird.Another variant of the solution according to the invention exists in that the range of speed control is dependent is changed by the degree of loading of the adjusting device.
Da die minimale Drehzahl bei ungeregeltem Motor im Falle einer unbelasteten Verstelleinrichtung größer ist als im Falle der Belastung der Verstelleinrichtung, schaltet die Einrichtung zur Regelung der Drehzahl des Kommutatormotors im Belastungsfall auf einen Regelbereich um, der geringere Drehzahlen umfaßt als der Regelbereich für die unbelastete Verstelleinrichtung. Because the minimum speed with uncontrolled motor in the case an unloaded adjustment device is larger than in If the adjustment device is loaded, the Device for regulating the speed of the commutator motor in the event of a load to a control range, the lower Speeds include as the control range for the unloaded Adjustment device.
Insgesamt umfaßt der Drehzahl-Regelbereich eine Drehzahlre gelung für eine schnelle und eine Drehzahlregelung für eine langsame Verstellung der Verstelleinrichtung. Beispielswei se kann durch Regeln der Drehzahl auf einen konstanten Wert sichergestellt werden, daß sowohl für eine schnelle Verstel lung als auch für eine langsame Verstellung die zu regeln den Drehzahlen unterhalb der minimalen Drehzahl im ungere gelten Bereich liegt. Dadurch wird für jeden Belastungsfall vermieden, daß modulierende Geräusche auftreten und je nach Anforderung wird sowohl eine schnelle Verstellung bei geringerem Verstellmoment als auch eine langsame Verstel lung bei erhöhtem Verstellmoment sichergestellt.Overall, the speed control range includes a speed range for a fast and a speed control for a slow adjustment of the adjustment device. For example This can be done by regulating the speed to a constant value ensure that both for a quick adjustment control as well as for a slow adjustment the speeds below the minimum speed in the less apply area lies. This makes for every stress case avoided that modulating noises occur and depending on Requirement is both a quick adjustment lower adjustment torque as well as a slow adjustment ensured with increased adjustment torque.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutatormotor eine gegenüber einem an die Verstelleistung angepaßten Elektromotor höhere Leerlaufdrehzahl und ein im wesentli chen gleiches Blockiermoment aufweist und im Belastungsbe reich auf eine dem Belastungsdrehmoment entsprechende höhere Drehzahl geregelt wird.An advantageous development of the invention Solution is characterized in that the commutator motor one versus one adapted to the adjustment performance Electric motor higher idle speed and an essentially Chen has the same blocking torque and in the loading area rich to a corresponding to the load torque higher speed is regulated.
Die Verwendung kleinerer, hochdrehender Elektromotoren führt zu einer erheblichen Raum-, Kosten- und Gewichtsein sparung. Der Einsatz kleiner, hochdrehender Elektromotoren ist möglich, weil bei voller Bestromung das Blockiermoment derartiger Motoren mit entsprechend steilerer Drehmoment- Drehzahl-Kennlinie mit einem größeren Elektromotor ver gleichbar ist, der eine wesentlich flachere Drehmoment-Dreh zahl-Kennlinie aufweist, was geringere Drehzahlschwankungen bei Lastschwankungen zur Folge hat. Der Nachteil einer hohen Verstellgeschwindigkeit bei der Verwendung kleiner, hochdrehender Kommutatormotoren wird durch die erfindungsge mäße Drehzahlregelung des Kommutatormotors ausgeglichen. The use of smaller, high-revving electric motors leads to a considerable space, cost and weight saving. The use of small, high-revving electric motors is possible because the blocking torque when fully energized such motors with correspondingly steeper torque Speed characteristic curve with a larger electric motor is comparable, which is a much flatter torque rotation number characteristic curve, which means lower speed fluctuations in the event of load fluctuations. The disadvantage of one high adjustment speed when using small, high-speed commutator motors is through the fiction balanced speed control of the commutator motor compensated.
Vorzugsweise wird der von der Halbleiterschaltung an den Kommutatormotor abgegebene Motorstrom bzw. die an die Motorklemmen angelegte Versorgungsspannung pulsbreitenmodu liert.Preferably, that of the semiconductor circuit to the Commutator motor delivered motor current or to the Motor terminals applied supply voltage pulse width mod liert.
Durch die Pulsbreitenmodulation des Motorstromes bzw. der Motorspannung wird die Voraussetzung für die Verwendung verschiedenartiger Halbleiterschaltungen zur Speisung des Kommutatormotors geschaffen. So besteht die Möglichkeit, die Halbleiterschaltung mit einer Halbleiter-Brückenschal tung zu versehen, in deren Brückendiagonale der Kommutator motor angeordnet ist und bei der die Verbindung jeweils zweier Halbleiterelemente, die nicht mit dem Kommutatormo tor verbunden ist, an eine Speisespannungsquelle angeschlos sen ist und daß die Steuerelektroden der Halbleiterelemente an eine Ansteuerelektronik der Halbleiterschaltung ange schlossen sind.By pulse width modulation of the motor current or Motor voltage becomes the requirement for use different types of semiconductor circuits for feeding the Commutator motor created. So there is the possibility the semiconductor circuit with a semiconductor bridge scarf to be provided in the bridge diagonal of the commutator motor is arranged and in which the connection in each case two semiconductor elements that are not connected to the commutator mo is connected to a supply voltage source sen and that the control electrodes of the semiconductor elements to control electronics of the semiconductor circuit are closed.
Alternativ hierzu kann die Schaltung zur Speisung des Kommutatormotors aus einem Schaltregler zur Spannungserhö hung und einer Ansteuerelektronik bestehen.Alternatively, the circuit for feeding the Commutator motor from a switching regulator for voltage increase hung and control electronics exist.
Die Steuerelektronik kann sowohl mit einer übergeordneten Steuer- und Regelschaltung als auch mit einer Memory-Elek tronik verbunden werden, so daß die Halbleiterschaltung vollständig in die Bordelektronik eines Kraftfahrzeugs integriert ist. The control electronics can be combined with a parent Control and regulation circuit as well as with a memory elec Tronics are connected so that the semiconductor circuit completely in the on-board electronics of a motor vehicle is integrated.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltung bei einem Bela stungsmoment, das größer als ein vorgegebenes Grenzmoment ist, auf die Regelung einer-konstanten Drehzahl des Kommuta tormotors umschaltet, die kleiner ist als die Drehzahl, die bei normalen Betriebszuständen auf einen konstanten Wert geregelt wird.An embodiment of the solution according to the invention is thereby characterized in that the semiconductor circuit at a Bela moment that is greater than a predetermined limit torque is on the regulation of a constant speed of commutation gate motor switches, which is less than the speed, the to a constant value under normal operating conditions is regulated.
Bei einer eine Grenzbelastung überschreitenden Belastung der Antriebseinheit kann durch einmaliges Umschalten auf eine niedrigere Drehzahl des Kommutatormotors ein größeres Drehmoment abgegeben werden, wobei diese geringere Drehzahl ebenfalls auf einen konstanten Wert geregelt wird. Dadurch tritt nur eine einmalige Veränderung des Verstellgeräusches auf, so daß der Modulationsvorgang vernachlässigbar ist.With a load exceeding a limit load the drive unit can be switched on once a lower speed of the commutator motor a larger one Torque are given, this lower speed is also regulated to a constant value. Thereby there is only one change in the adjustment noise so that the modulation process is negligible.
Eine Alternative zur Umschaltung auf eine niedrigere kon stante Drehzahl besteht darin, dem Kommutatormotor eine höhere Versorgungsspannung unter Beibehaltung des konstan ten Drehzahlwertes zur Verfügung zu stellen. Damit kann der Kommutatormotor ein größeres Drehmoment abgeben und somit auf eine höhere Belastung reagieren, ohne daß dies zu einer Änderung des Verstellgeräuschs führt.An alternative to switching to a lower con constant speed consists of a commutator motor higher supply voltage while maintaining the constant to provide the speed value. So that the Commutator motor give a greater torque and thus react to a higher load without this leading to a Changes in the adjustment noise leads.
Unter Berücksichtigung von Sicherheits- oder Schutzeinrich tungen kann die Halbleiterschaltung bei einem Belastungsmo ment, das größer als ein vorgegebenes Grenzmoment ist, die Stromzufuhr zum Kommutatormotor automatisch abschalten.Taking into account safety or protective equipment the semiconductor circuit with a load mo ment that is greater than a predetermined limit torque, the Switch off the power supply to the commutator motor automatically.
Damit wird ein wirksamer Einklemmschutz unter Berücksichti gung der Vermeidung modulierender Geräusche gewährleistet. Ein solcher Einklemmschutz kann für verschiedene Verstelleinrichtungen vorgesehen werden, insbesondere aber für Fensterheber und Schiebedächer beim Schließen der Fensterscheiben oder Schiebedächer sowie beim Verfahren eines Fahrzeugsitzes.This ensures effective protection against trapping ensuring the avoidance of modulating noises. Such anti-trap protection can be used for various Adjustment devices are provided, but in particular for windows and sun roofs when closing the Window panes or sunroofs as well as during the process a vehicle seat.
Zusätzlich zu der vorstehenden Maßnahme zur Gewährleistung eines wirksamen Einklemmschutzes kann die Halbleiterschal tung den Kommutatormotor abschalten und so ansteuern, daß dieser um einen vorgegebenen Wert in entgegengesetzter Drehrichtung bewegt wird.In addition to the above measure to ensure the semiconductor scarf can provide effective protection against trapping switch off the commutator motor and control it so that this by a predetermined value in opposite Direction of rotation is moved.
Damit ist gewährleistet, daß bei Belastungsmomenten, die ein vorgegebenes Grenzmoment und damit übliche bzw. vorher sehbare Schwergängigkeiten auf dem Verstellweg überschrei ten, zum Beispiel bei einem Einklemmfall, die auf den einge klemmten Gegenstand einwirkende Kraft nicht nur unterbro chen, sondern der eingeklemmte Gegenstand für einen wirksa men Einklemmschutz freigegeben wird und damit aus dem Ver stellweg entfernt werden kann.This ensures that the load moments a predetermined limit torque and thus usual or previously Visible stiffness on the adjustment path ten, for example in the event of a jamming, which are related to the not only interrupted force acting on the object Chen, but the pinched object for an effective anti-trap protection is released and thus from Ver travel can be removed.
Weiterhin kann die Halbleiterschaltung bei einem Belastungs moment, das größer als ein vorgegebenes Grenzmoment ist, die Stromzufuhr zum Kommutatormotor nur dann abschalten, wenn eine in einer programmierten Ansteuerung der Verstell einrichtung vorgegebene Position angefahren wird.Furthermore, the semiconductor circuit can with a load moment that is greater than a predetermined limit torque, only switch off the power supply to the commutator motor, if one in a programmed control of the adj the specified position is approached.
Bei einer programmierten Ansteuerung der Verstelleinrich tung wie beim Anfahren einer in einer Memory-Elektronik gespeicherten Position oder beim automatischen Vorfahren eines Fahrzeug-Frontsitzes durch Vorklappen des Sitzes als Einstieghilfe ("Easy-Entry") schließt ein die übliche oder vorhersehbare Schwergängigkeit übersteigendes Gegenmoment einen Einklemmfall ein. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird ein wirksamer Einklemmschutz bei einer solchen automa tischen Verstellung gewährleistet.With a programmed control of the adjustment device like when starting in a memory electronics saved position or with automatic ancestor of a vehicle front seat by folding the seat forward as Getting started ("easy entry") includes the usual or predictable stiffness exceeding counter torque a trapping situation. By the measure according to the invention is an effective protection against trapping in such an automa table adjustment guaranteed.
Insbesondere beim automatischen Vorfahren eines Fahrzeug-Frontsitzes durch Vorklappen des Sitzes als Ein stieghilfe ("Easy-Entry") kann der Einklemmschutz auf eine unbelastete Verstelleinrichtung eingeschränkt werden.Especially when an automatic ancestor Vehicle front seat by folding the seat forward as an pinch protection ("Easy-Entry") can be used to prevent trapping unloaded adjustment device can be restricted.
Bei dem vorgenannten Einklemmschutz kann eine Veränderung einer Sollwertkurve für einzelne Belastungsbereiche oder den gesamten Verstellweg durch eine adaptive Steuerung und Regelung berücksichtigt werden.With the aforementioned anti-trap protection, a change can be made a setpoint curve for individual load ranges or the entire adjustment path through an adaptive control and Scheme to be taken into account.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spielen soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:Based on the embodiment shown in the drawing should play the idea underlying the invention are explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine Antriebseinheit für Verstelleinrichtun gen in Kraftfahrzeugen mit einem Kommutator motor, einem Elektronikmodul und einem Schneckengetriebe; Figure 1 shows a drive unit for Verstelleinrichtun conditions in motor vehicles with a commutator motor, an electronic module and a worm gear.
Fig. 2 einen zeitlichen Verlauf der Drehzahl bei geregeltem und ungeregeltem Kommutatormotor; Fig. 2 is a time course of the rotational speed at regulated and unregulated commutator motor;
Fig. 3 einen zeitlichen Verlauf der Drehzahl bei geregeltem und ungeregeltem Kommutatormotor in verschiedenen Belastungszuständen; Fig. 3 is a time course of the rotational speed at regulated and unregulated commutator motor in different loading conditions;
Fig. 4 Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien für Kommuta tormotoren unterschiedlicher Nennleistung; Fig. 4 torque-speed curves for Kommuta tormotoren different nominal power;
Fig. 5 ein Kennlinienfeld eines Kommutatormotors kleiner Nennleistung bei unterschiedlichen Klemmenspannungen und Ankerströmen; Fig. 5 less a characteristic of a commutator motor rated power at various terminal voltages and armature currents;
Fig. 6 eine Halbleiter-Brückenschaltung zur Spei sung eines Kommutatormotors gemäß Fig. 1 und Fig. 6 is a semiconductor bridge circuit for SpeI solution of a commutator motor according to FIG. 1 and
Fig. 7 einen Schaltregler zur Spannungserhöhung für einen Kommutatormotor gemäß Fig. 1. Fig. 7 shows a switching regulator to increase the voltage for a commutator motor of FIG. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte Antriebseinheit für Verstellan triebe in Kraftfahrzeugen besteht aus einem Elektromotor 1 mit einem Motorgehäuse bzw. Poltopf 10, einem Schneckenge triebe 2 und einer Motorelektronik in Form eines Elektro nikmoduls 3, das mit einer Steckverbindung 7 versehen ist, über die die elektrische Verbindung des Elektronikmoduls 3 und damit der Antriebseinheit mit einer zentralen oder de zentralen Steuer- und Überwachungseinrichtung eines Kraft fahrzeuges erfolgt. Das Elektronikmodul 3 ist mechanisch mit dem Elektromotor 1 bzw. dessen Poltopf 10 und elek trisch mit einer Kommutierungseinrichtung des Elektromotors 1, die aus einem Kommutator 11 und Bürsten 12 besteht, und einem mit der Motorwelle 13 gekoppelten Drehzahlsensor 6, der in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Hallsensor besteht, verbunden.The drive unit shown in Fig. 1 for Verstellan drives in motor vehicles consists of an electric motor 1 with a motor housing or pole pot 10 , a worm gear 2 and motor electronics in the form of an electronics module 3 , which is provided with a connector 7 , via which electrical connection of the electronics module 3 and thus the drive unit with a central or de central control and monitoring device of a motor vehicle. The electronics module 3 is mechanical with the electric motor 1 or its pole pot 10 and elec trically with a commutation device of the electric motor 1 , which consists of a commutator 11 and brushes 12 , and a speed sensor 6 coupled to the motor shaft 13 , which in this embodiment consists of a Hall sensor is connected.
Die in das Getriebegehäuse 20 verlängerte Motor- oder Ankerwelle 13 bildet im Getriebe 2 eine Schneckenwelle aus, die mit einer Schnecke 22 verbunden ist, die auf die Motor welle 13 beispielsweise aufgeschrumpft wird. Die Schnecke 22 treibt ein Schneckenrad 21 an, das beispielsweise mit einem Fensterhebe- oder einem Sitzverstellmechanismus eines Kraftfahrzeuges verbunden ist.The extended in the gear housing 20 motor or armature shaft 13 forms in the gear 2 a worm shaft, which is connected to a worm 22, which is shrunk onto the motor shaft 13, for example. The worm 22 drives a worm wheel 21 , which is connected, for example, to a window lifting or seat adjustment mechanism of a motor vehicle.
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Drehzahl eines ungeregelten und geregelten Kommutatormotors. Bei unbelaste tem Kommutatormotor stellt sich die konstante Nenndrehzahl n0 ein. Bei belastetem, ungeregeltem Kommutatormotor schwankt die Drehzahl n1(t) des Kommutatormotors in Abhän gigkeit vom Belastungsgrad und erreicht beim Auftreten des größten Gegenmoments die minimale Drehzahl n1min. Die schwankende Drehzahl der Drehzahlkurve n1(t) führt zu deutlich wahrnehmbaren Verstellgeräuschen, die dem Benutzer eine mangelhafte Funktion der Verstelleinrichtung bzw. einen Defekt der Verstelleinrichtung suggerieren. Fig. 2 shows the time course of the speed of an uncontrolled and regulated commutator motor. When the commutator motor is not loaded, the constant nominal speed n 0 is set . When the commutator motor is loaded and uncontrolled, the speed n 1 (t) of the commutator motor fluctuates as a function of the degree of load and reaches the minimum speed n 1min when the greatest counter torque occurs . The fluctuating speed of the speed curve n 1 (t) leads to clearly perceptible adjustment noises, which suggest to the user that the adjustment device is malfunctioning or that the adjustment device is defective.
Erfindungsgemäß wird der Kommutatormotor in einem Drehzahl bereich geregelt, der unterhalb der minimalen Drehzahl n1min bei ungeregeltem Kommutatormotor liegt. Dieser Regel bereich liegt zwischen einer maximalen Drehzahl n1s für eine schnelle Verstellung der Verstelleinrichtung und deren Stillstand (n=0). Dazwischen liegt eine Drehzahl n1l, die einer langsamen Verstellung der Verstelleinrichtung ent spricht. According to the invention, the commutator motor is regulated in a speed range which is below the minimum speed n 1min with an unregulated commutator motor . This control range lies between a maximum speed n 1s for a quick adjustment of the adjusting device and its standstill (n = 0). In between is a speed n 1l , which speaks to a slow adjustment of the adjusting device ent.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Drehzahl auf einen konstanten Wert geregelt, d. h. sowohl für eine schnelle Verstellung als auch für eine langsame Verstellung wird ein konstanter Sollwert für die Drehzahl des Kommutatormotors vorgegeben. Alternativ hierzu kann die Sollwertvorgabe nach einer Sollwertkurve erfolgen, die beispielsweise die spezifische Belastung der Verstell einrichtung über den Verstellweg berücksichtigt und gleich zeitig sicherstellt, daß durch eine entsprechende Sollwert vorgabe modulierende Geräusche ausgeschlossen bzw. mini miert werden.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the speed is regulated to a constant value, ie a constant setpoint for the speed of the commutator motor is specified both for rapid adjustment and for slow adjustment. Alternatively, the setpoint can be specified according to a setpoint curve, which takes into account, for example, the specific load on the adjustment device via the adjustment path and at the same time ensures that modulating noises are excluded or minimized by a corresponding setpoint.
Der zeitliche Verlauf der Drehzahl gemäß Fig. 3 entspricht der Darstellung gemäß Fig. 2 mit der Maßgabe, daß der zeitliche Verlauf der Drehzahl n1(t) bei unbelastetem Kommutatormotor und der zeitliche Verlauf der Drehzahl n2(t) bei belastetem Kommutatormotor dargestellt sind.The time course of speed as shown in FIG. 3 corresponds to the view of FIG. 2 with the proviso that the time profile of the rotational speed n 1 (t) with unloaded commutator motor and the variation of the rotational speed n 2 (t) shown at loaded commutator are .
Abhängig vom Belastungsfall bzw. Belastungsgrad treten unterschiedliche minimale Drehzahlen n1min und n2min des ungeregelten Kommutatormotors auf. Daraus ergibt sich ein Regelbereich 1 für den unbelasteten Kommutatormotor, der zwischen der Drehzahl n1s und Stillstand liegt sowie ein Regelbereich 2, der bei einem belasteten Kommutatormotor zwischen der Drehzahl n2s und Stillstand des Kommutatormo tors verläuft. Entsprechend liegt die Sollwertvorgabe für beispielsweise eine konstante Drehzahl bei langsamer Ver stellung der Verstelleinrichtung bei den Werten n1l und n2l zwischen den Drehzahlen n1s und n2s für eine schnelle Ver stellung im belasteten und unbelasteten Fall und Stillstand des Kommutatormotors (n=0).Different minimum speeds n 1min and n 2min of the uncontrolled commutator motor occur depending on the load case or load level. This results in a control range 1 for the unloaded commutator motor, which lies between the speed n 1s and standstill, and a control range 2, which runs in a loaded commutator motor between the speed n 2s and standstill of the commutator motor. Correspondingly, the setpoint specification for, for example, a constant speed with slow adjustment of the adjusting device at the values n 1l and n 2l lies between the speeds n 1s and n 2s for a quick adjustment in the loaded and unloaded case and standstill of the commutator motor (n = 0) .
Durch Umschalten des Drehzahl-Regelbereichs kann damit dem Belastungsgrad und der Art der Verstellung der Verstellein richtung Rechnung getragen werden. Bei unbelasteter Ver stelleinrichtung erfolgt eine Sollwertvorgabe für die Dreh zahl des Kommutatormotors für eine konstante Geschwindig keit bei einer Schnellverstellung mit einer Drehzahl n1s sowie einer geringeren Drehzahl n1l für eine langsame Verstellung vorzugsweise bei erhöhtem Gegenmoment, während im belasteten Fall für eine Schnellverstellung die Drehzahl n2s und für eine langsame Verstellung die Drehzahl n2l als konstanter Wert vorgegeben werden. Beide Drehzahlbereiche liegen jeweils unterhalb der minimalen Drehzahl bei ungere geltem Kommutatormotor, so daß unabhängig von der Bauart des Kommutatormotors sichergestellt wird, daß über den gesamten Verstellbereich ein hinreichend großes Drehmoment vom Kommutatormotor abgegeben wird.By switching the speed control range, the degree of loading and the type of adjustment of the adjusting device can be taken into account. When the adjusting device is unloaded, a setpoint is specified for the speed of the commutator motor for a constant speed with a quick adjustment with a speed n 1s and a lower speed n 1l for a slow adjustment, preferably with increased counter torque, while in the loaded case for a quick adjustment, the speed n 2s and for a slow adjustment the speed n 2l can be specified as a constant value. Both speed ranges are below the minimum speed when the commutator motor is not valid, so that regardless of the design of the commutator motor it is ensured that a sufficiently large torque is output by the commutator motor over the entire adjustment range.
Die in Fig. 3 dargestellten Drehzahlverläufekönnen bei spielsweise für eine Sitzverstellung wie folgt eingesetzt werden:The speed curves shown in Fig. 3 can be used for example for a seat adjustment as follows:
Bei einer Sitzverstellung im sogenannten Memorybetrieb oder zum Zwecke der Einstieghilfe bei vorklappbaren Sitzen wird die jeweils schnellste Drehzahl für eine Verstellung des Fahrzeugsitzes innerhalb kürzester Zeit vorgegeben, d. h. für eine Verstellung im Memorybetrieb bei belastetem Fahr zeugsitz die Drehzahl n2s und für eine Verstellung des Sitzes zum Zwecke der Einstieghilfe bei vorklappbaren Sitzen die Drehzahl n1s für einen unbelasteten Fahrzeugsitz. Erfolgt dagegen die Verstellung des Fahr zeugsitzes durch Tastenbetrieb, d. h. eine Verstellung des Fahrzeugsitzes erfolgt nur so lange, wie ein Tastschalter betätigt wird, so wird bei belastetem Fahrzeugsitz die Dreh zahl n2l für eine langsame Verstellung bei größtmöglichem Drehmoment vorgegeben.With a seat adjustment in the so-called memory mode or for the purpose of getting started with folding seats, the fastest speed for an adjustment of the vehicle seat is specified within a very short time, i.e. for an adjustment in memory mode with the vehicle seat under load, the speed n 2s and for an adjustment of the seat For the purposes of getting started with folding seats, the speed n 1s for an unloaded vehicle seat. If, on the other hand, the vehicle seat is adjusted by key operation, ie the vehicle seat is only adjusted as long as a key switch is actuated, the speed n 2l is specified for a slow adjustment with the greatest possible torque when the vehicle seat is loaded.
Fig. 4 zeigt die Motorkennlinien von zwei Kommutatormoto ren unterschiedlicher Nennleistung. Die Drehzahl n der Motoren ist linear abhängig vom Drehmoment M und weist in Abhängigkeit von der Nennleistung der Motoren eine unter schiedliche Steigung auf. Ein Kommutatormotor großer Lei stung zeichnet sich durch eine Motorkennlinie KG geringer Steigung aus, während ein Kommutatormotor geringer Leistung eine steilere Motorkennlinie KK zeigt. Der Schnittpunkt mit der Ordinate bestimmt die Leerlaufdrehzahlen n01 für einen Kommutatormotor großer Leistung bzw. n02 für einen Kommuta tormotor kleiner Nennleistung. Die Motorkennlinien schnei den die Abszisse beim Kurzschlußmoment MK1,2. Fig. 4 shows the motor characteristics of two commutator motors Ren different nominal power. The speed n of the motors is linearly dependent on the torque M and has a different slope depending on the nominal power of the motors. A commutator motor with a high performance is characterized by a motor characteristic K G with a low gradient, while a commutator motor with a low power shows a steeper motor characteristic K K. The point of intersection with the ordinate determines the idling speeds n 01 for a commutator motor with high power or n 02 for a commutator motor with low rated power. The motor characteristics cut the abscissa at the short-circuit moment M K1.2 .
Bei einer bestimmten Betriebsdrehzahl nB stellen sich in Abhängigkeit von den Motorkennlinie KG bzw. KK unterschied liche Betriebsdrehmomente MB1, MB2 für den Kommutatormotor großer Nennleistung bzw. den Kommutatormotor kleiner Nenn leistung ein. Der Darstellung gemäß Fig. 4 ist zu entneh men, daß bei gleicher Betriebsdrehzahl der Kommutatormotor kleiner Leistung ein größeres Betriebsdrehmoment ausübt als der Kommutatormotor großer Nennleistung, daß aber jede Drehmomentänderung, d. h. jede Änderung des Gegendrehmoments und damit jeder Lastwechsel der Antriebseinheit auf die Drehzahl eines Kommutatormotors kleiner Leistung eine deutlich größere Wirkung ausübt als auf einen Kommutatormo tor großer Nennleistung, dessen flacher verlaufende Motor kennlinie KG nur geringfügige Drehzahländerungen zur Folge hat.At a certain operating speed n B , depending on the motor characteristic K G or K K, different operating torques M B1 , M B2 are set for the commutator motor with a high rated power or the commutator motor with a low rated power. The representation of FIG. 4 is entneh men that is smaller for the same operating speed of the commutator motor power exerts a larger operating torque than the commutator big power, but that any torque variation, each change of the counter torque, and thus any load change of the drive unit that is on the speed of a commutator motor low power has a significantly greater effect than on a commutator motor with a high rated power, the flat motor characteristic curve KG of which only results in minor speed changes.
Diese physikalischen Verhältnisse führen dazu, daß zur Vermeidung eines modulierenden Geräuschs bei einer Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeu gen, die auf Drehzahländerungen zurückzuführen ist, die Verwendung eines Kommutatormotors großer Nennleistung bei Laständerungen deutlich geringere Drehzahländerungen und damit deutlich verminderte modulierende Geräusche zur Folge hat. These physical relationships lead to the Avoiding a modulating noise when Drive unit for adjusting devices in motor vehicles conditions due to changes in speed, the Use of a commutator motor with a large nominal power Load changes significantly lower speed changes and resulting in significantly reduced modulating noises Has.
Andererseits erfordert ein Elektromotor großer Nennleistung ein größeres Bauvolumen und hat demzufolge einen größeren Platzbedarf und weist ein erheblich größeres Gewicht auf als ein Elektromotor kleiner Leistung. Zusätzlich ist ein Elektromotor größerer Nennleistung wesentlich teurer als ein Elektromotor kleinerer Nennleistung.On the other hand, an electric motor requires large nominal power a larger build volume and therefore has a larger Space requirement and has a significantly greater weight than an electric motor of low power. In addition is a Electric motor with a higher nominal power much more expensive than an electric motor with a lower nominal power.
Um jegliches modulierendes Geräusch bei Laständerungen, die auf Verstellantriebe für Kraftfahrzeuge einwirken, auszu schließen bzw. zu minimieren, ist erfindungsgemäß eine Steuerschaltung vorgesehen, die die Drehzahl des Elektromo tors der Antriebseinheit auf einen konstanten Wert regelt. Diese Drehzahlregelung kann sowohl für Elektromotoren großer Leistung als auch für Motoren kleiner Leistung vorgesehen werden, aus Gründen geringer Kosten, eines geringen Gewichts und eines geringen Bauvolumens wird die Verwendung eines Kommutatormotors kleiner Leistung vorgese hen, dessen Drehzahl auf eine konstante Betriebsdrehzahl geregelt wird.To avoid any modulating noise when the load changes act on actuators for motor vehicles close or minimize is one according to the invention Control circuit provided the speed of the electromo the drive unit regulates to a constant value. This speed control can be used for both electric motors high performance as well as for engines of low performance be provided, for reasons of low cost, one low weight and low construction volume Use of a commutator motor of low power hen, its speed to a constant operating speed is regulated.
Fig. 5 zeigt eine Kennlinienschar von Motorkennlinien K0 bis K3, wobei die Leerlaufdrehzahlen, d. h. die Schnittpunk te der Motorkennlinien K0 bis K3 mit der Ordinate sowie die Kurzschluß-Drehmomente, d. h. die Schnittpunkte der Motor kennlinien K0 bis K3 mit der Abszisse mit steigender Span nung U zu höheren Werten verschoben werden. Fig. 5 shows a family of characteristic curves K0 to K3, the idling speeds, ie the intersection te of the engine characteristics K0 to K3 with the ordinate and the short-circuit torques, ie the intersections of the engine characteristics K0 to K3 with the abscissa with increasing voltage U are shifted to higher values.
Um eine konstante Betriebsdrehzahl nk bei unterschiedlichen Lastbedingungen zu erzielen, wird durch Änderung der Mo tor-Klemmenspannung U die Motorkennlinie jeweils parallel verschoben, so daß bei unterschiedlichen Lastmomenten M1 bis M4 die gleiche Betriebsdrehzahl nk erhalten bleibt. In order to achieve a constant operating speed n k under different load conditions, the motor characteristic is shifted in parallel by changing the motor terminal voltage U, so that the same operating speed n k is maintained at different load torques M1 to M4.
Alternativ oder zusätzlich kann durch Verändern des Ankerstromes das Drehmoment bei konstanter Drehzahl verändert und damit sich verändernden Lastverhältnissen angepaßt werden. Dies geschieht bevorzugt mit einer Schal tung zur Pulsbreitenmodulation wie sie nachstehend an einem Beispiel beschrieben wird.Alternatively or additionally, by changing the Armature current the torque at constant speed changed and thus changing load conditions be adjusted. This is preferably done with a scarf device for pulse width modulation as shown below on a Example is described.
Zur Überwindung größerer Lastmomente kann wahlweise die Betriebsdrehzahl einmalig auf die reduzierte Betriebsdreh zahl nr herabgesetzt werden, die bei gleichen Motorspannun gen zu größeren Drehmomenten M1, bis M4, führt. Da ein einmaliges Umschalten der Betriebsdrehzahl zu keinem deut lich ins Gewicht fallenden modulierenden Geräusch führt, kann mit Hilfe dieser Maßnahme auch ein größeres Lastmoment in einem Kommutatormotor kleiner Leistung überwunden wer den.In order to overcome larger load torques, the operating speed can optionally be reduced once to the reduced operating speed n r , which leads to larger torques M 1 to M 4 with the same motor voltages. Since a one-time switching of the operating speed does not lead to any significant modulating noise, this measure can also be used to overcome a larger load torque in a commutator motor of low power.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren zur Ansteuerung des Kommutatormotors durch die Halbleiterschaltung schließen die Möglichkeiten einer adaptiven Regelung zur Berücksichti gung veränderlicher Schwergängigkeiten auf dem Verstellweg sowie die verschiedenen Einklemmschutzverfahren ein, mit denen beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzmomentes dem Einklemmen von Gegenständen oder Körperteilen entgegen gewirkt wird.The method described above for controlling the Close the commutator motor through the semiconductor circuit the possibilities of adaptive control to take into account variable stiffness on the adjustment path as well as the various anti-trap procedures with those when a predetermined limit torque is exceeded against jamming objects or parts of the body is knitted.
In den Fig. 6 und 7 sind zwei Schaltungsbeispiele zur Durchführung der erfindungsgemäßen Regelung der Motordreh zahl auf einen konstanten Wert oder nach einer vorgegebenen Sollwertkurve dargestellt. In Figs. 6 and 7 show two circuit examples for carrying out the control according to the engine rotational speed are displayed on a constant value or after a predetermined setpoint curve.
Fig. 6 zeigt eine Halbleiterschaltung 3 mit einer Halblei ter-Brückenschaltung, die Transistoren 31 bis 34 aufweist, die in den einzelnen Brückenzweigen angeordnet sind. An die eine Brückendiagonale sind die Motorklemmen des Kommutator motors 1 angeschlossen, während die Verbindungen der Lastan schlüsse jeweils zweier Transistoren 31, 32 bzw. 33, 34, die nicht mit den Motorklemmen verbunden sind, an eine Spei sespannungsquelle 8, insbesondere an den Kraftfahrzeug-Akku mulator angeschlossen sind. Die Steuerelektroden der Transi storen 31 bis 34 sind mit einer Ansteuerelektronik 30 der Halbleiterschaltung 3 verbunden, die über eine Leitung 7 mit einer übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung verbunden ist, die beispielsweise eine Memory-Schaltung für eine Sitzverstellung oder dergleichen enthält. Fig. 6 shows a semiconductor circuit 3 with a semiconductor bridge circuit, which has transistors 31 to 34 , which are arranged in the individual bridge branches. To the one bridge diagonal, the motor terminals of the commutator motor 1 are connected, while the connections of the load connections of two transistors 31 , 32 and 33 , 34 , respectively, which are not connected to the motor terminals, are fed to a supply voltage source 8 , in particular to the motor vehicle. Battery mulator are connected. The control electrodes of the transistors 31 to 34 are connected to control electronics 30 of the semiconductor circuit 3 , which is connected via a line 7 to a higher-level control and regulating device, which contains, for example, a memory circuit for a seat adjustment or the like.
Die in Fig. 6 dargestellte Halbleiter-Brückenschaltung wird von der Ansteuerelektronik 30 so angesteuert, daß mittels Pulsbreitenmodulation Ankerstromblöcke unterschied licher Dauer dem Kommutatormotor 1 zugeführt werden, so daß der Mittelwert des Ankerstromes variiert werden kann. Bei der Pulsbreitenmodulation wird die Einschaltdauer der Transistoren 31 bis 34 im Verhältnis zur Periodendauer des Kommutatormotors 1 verändert.The semiconductor bridge circuit shown in FIG. 6 is controlled by the control electronics 30 so that armature current blocks of different duration are supplied to the commutator motor 1 by means of pulse width modulation, so that the mean value of the armature current can be varied. With pulse width modulation, the duty cycle of the transistors 31 to 34 is changed in relation to the period of the commutator motor 1 .
Der Kommutatormotor 1 ist mit einem- Drehzahlsensor 6, bei spielsweise einem optoelektronischem Sensor, Hallsensor oder einem Tachogenerator verbunden, der über eine Steuer leitung 60 an die Ansteuerelektronik 30 angeschlossen ist. Die Ansteuerelektronik 30 steuert die Steueranschlüsse der Transistoren 31 bis 34 in Pulsbreitensteuerung so an, daß entsprechend Fig. 3 die Betriebsdrehzahl des Kommutatormo tors 1 konstant gehalten wird. Überschreitet das Last- oder Gegendrehmoment, das auf die Antriebseinheit der Verstell einrichtung und damit auf den Kommutatormotor 1 einwirkt, einen vorgegebenen Drehmoment-Grenzwert, so kann entspre chend der Darstellung gemäß Fig. 3 auf eine reduzierte Betriebsdrehzahl mit größeren Lastmomenten bei gleicher Klemmenspannung des Kommutatormotors 1 durch die Ansteuer elektronik 30 umgeschaltet werden.The commutator motor 1 is connected to a speed sensor 6 , for example an optoelectronic sensor, Hall sensor or a tachometer generator, which is connected via a control line 60 to the control electronics 30 . The control electronics 30 controls the control connections of the transistors 31 to 34 in pulse width control so that, according to FIG. 3, the operating speed of the commutator motor 1 is kept constant. Exceeds the load or counter torque that acts on the drive unit of the adjusting device and thus on the commutator motor 1 , a predetermined torque limit, can accordingly, as shown in FIG. 3 to a reduced operating speed with higher load torques at the same terminal voltage of the commutator motor 1 can be switched by the control electronics 30 .
Fig. 7 zeigt eine Variante einer Halbleiterschaltung, bei der anstelle einer Halbleiter-Brückenschaltung ein Schaltregler zur Spannungserhöhung vorgesehen ist. Diese Halbleiterschaltung weist in der Verbindung des einen Spannungsanschlusses einer Batterie 8 mit einer Motorklemme des Kommutatormotors 1 die Reihenschaltung einer Induktivi tät 35 und einer Diode 37 auf, deren Kathode mit der Motor klemme verbunden ist. Der Kollektor eines Schalttransistors 36 ist an die Verbindung zwischen Induktivität 35 und Anode der Diode 37 angeschlossen, während der Emitter des Schalt transistors 36 an Massepotential angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 36 ist an den Ausgang einer Ansteuere lektronik 30 angeschlossen, die eingangsseitig an die Verbindung zwischen der Kathode der Diode 37 und der Motor klemme des Kommutatormotors 1 angeschlossen ist. Parallel zu den Motorklemmen ist ein Kondensator 38 vorgesehen. FIG. 7 shows a variant of a semiconductor circuit in which a switching regulator for increasing the voltage is provided instead of a semiconductor bridge circuit. This semiconductor circuit has in the connection of a voltage connection of a battery 8 with a motor terminal of the commutator motor 1, the series circuit of an inductor 35 and a diode 37 , the cathode of which is connected to the motor terminal. The collector of a switching transistor 36 is connected to the connection between inductor 35 and anode of diode 37 , while the emitter of switching transistor 36 is connected to ground potential. The base of the transistor 36 is connected to the output of a control electronics 30 which is connected on the input side to the connection between the cathode of the diode 37 and the motor terminal of the commutator motor 1 . A capacitor 38 is provided in parallel with the motor terminals.
Der in Fig. 7 vorgesehene Schaltregler zur Spannungserhö hung nutzt die Induktionsgesetze zur Erzeugung höherer Ausgangsspannungen aus. Wenn der Transistor 36 gesperrt wird, steigt sein Kollektorpotential über die Eingangsspan nung an. Über die Diode 37 wird dann der Kondensator 38 aufgeladen, so daß die an den Klemmen des Kommutatormotors 5 anliegende Ausgangsspannung Ua größer oder gleich der Batteriespannung ist. The switching regulator for voltage increase provided in FIG. 7 uses the induction laws to generate higher output voltages. When transistor 36 is turned off, its collector potential rises above the input voltage. The capacitor 38 is then charged via the diode 37 , so that the output voltage U a present at the terminals of the commutator motor 5 is greater than or equal to the battery voltage.
Durch die Anordnung der Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors in Reihe zur Induktivität 35 sowie durch eine kathodenseitig an die Verbindung des Emitters des Schalttransistors mit der Induktivität und anodenseitig mit Massepotential verbundenen Diode kann ein Schaltregler aufgebaut werden, dessen Ausgangsspannung stets niedriger als die Eingangsspannung ist, wobei durch entsprechende Veränderung der Einschaltdauer des Schalttransistors unter schiedliche Ausgangsspannungen abgegeben werden können.By arranging the collector-emitter path of a switching transistor in series with inductor 35 and by connecting the emitter of the switching transistor to the inductor on the cathode side and a diode connected to ground potential on the anode side, a switching regulator can be constructed whose output voltage is always lower than the input voltage, whereby can be given under different output voltages by changing the duty cycle of the switching transistor accordingly.
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