DE19823376B4 - Drive unit for adjusting devices in motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen mit einem Kommutatormotor, einem Drehzahlsensor und einer zwischen einer Spannungsquelle und dem Kommutatormotor angeordneten Halbleiterschaltung zur Speisung des Kommutatormotors, wobei die Halbleiterschaltung die Drehzahl des Kommutatormotors in wenigstens einem Belastungsbereich auf einen konstanten Wert regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschaltung dazu ausgestaltet ist, bei einem Belastungsmoment der Verstelleinrichtung, das größer als ein vorgegebenes Grenzmoment ist, die Regelung einmalig auf eine kleinere konstante Drehzahl umzuschalten derart, dass nur eine einmalige Verwenderung des Verstellgeräuschs auftritt und der Modulationsvorgang vernachlässigbar ist.Drive unit for adjusting devices in motor vehicles with a commutator motor, a speed sensor and a semiconductor circuit arranged between a voltage source and the commutator motor for supplying the commutator motor, the semiconductor circuit regulating the speed of the commutator motor to a constant value in at least one load range, characterized in that the semiconductor circuit does so is configured to switch the control once to a lower constant speed in the event of a loading torque of the adjustment device that is greater than a predetermined limit torque, such that only one use of the adjustment noise occurs and the modulation process is negligible.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drive unit for adjusting devices in motor vehicles according to the preamble of
Zur Betätigung von Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen wie Sitzverstellungen, Fensterheber oder Schiebedachverstellungen werden elektromotorische Antriebseinheiten eingesetzt, die aus einem Elektromotor, einem Verstellgetriebe und einer Ansteuerschaltung für den Elektromotor bestehen. Unter Belastung sowie in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung treten starke Verstellgeräusche, insbesondere ungleichmäßige Verstellgeräusche, das sogenannte ”Modulieren” der Antriebseinheit auf. Derartige ungleichmäßige Verstellgeräusche sind beispielsweise beim Schließen einer Fensterscheibe eines Fensterhebers sowie beim Verfahren eines Fahrzeugsitzes deutlich vernehmbar.To actuate adjusting devices in motor vehicles such as seat adjusters, windows or sunroof adjustments electromotive drive units are used, which consist of an electric motor, a variable speed drive and a drive circuit for the electric motor. Under load and as a function of the direction of movement, strong adjustment noises, in particular non-uniform adjustment noises, occur on the so-called "modulating" of the drive unit. Such uneven Verstellgeräusche are clearly audible, for example, when closing a window of a window and when moving a vehicle seat.
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 Elektromotors 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 beispielsweise im Türinnenraum oder bei einer Sitzverstellung unterhalb des Sitzkissens in unmittelbarer Nähe einer der Sitzschienen. Darüber hinaus ist die Verwendung von Elektromotoren großer Nennleistung mit erheblichen Kosten sowie mit einem höheren Gewicht verbunden.To avoid such uneven Verstellgeräusche usually electric motors are used with high nominal power, which have a flat speed-torque curve, so that the occurrence of stronger counter torques under load fluctuations, the speed fluctuations of the electric motor are low. However, the use of large electric motors with a correspondingly high nominal power leads to problems with their placement in the area of actuated by them adjustment, in a window, for example, in the door interior or a seat adjustment below the seat cushion in the immediate vicinity of one of the seat rails. In addition, the use of high power electric motors is associated with significant costs and weight.
Aus der
Zusätzlich kann in der Endphase eines Bewegungsvorgangs das wirksame Drehmoment zeitlich begrenzt über das Grenz-Drehmoment angehoben werden. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Ansteuerung des Elektromotors mit Hilfe einer Pulsbreitenmodulation vorgenommen.In addition, in the final phase of a movement process, the effective torque can be increased in time over the limit torque. In this known method, the control of the electric motor is carried out by means of a pulse width modulation.
Aus der
Die
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gleichmäßiges 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 gewährleisten.Object of the present invention is to ensure a uniform Verstellgeräusch even with highly fluctuating load of the drive unit with minimal effort and volume for the production and the design of the drive unit with the fastest possible and safe adjustment.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by an object having the features of
Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet gleichmäßige Verstellgeräusche bei unterschiedlichen Belastungen der Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen. Die aufgrund unterschiedlicher Belastungen auftretenden Drehzahlschwankungen, die zu modulierenden Geräuschen führen, werden mittels der den Kommutatormotor speisenden Halbleiterschaltung ausgeregelt, und somit die Entstehung modulierender Geräusche vermieden bzw. durch regelungstechnische Maßnahmen deutlich reduziert.The solution according to the invention ensures uniform adjustment noises at different loads on the drive unit for adjusting devices in motor vehicles. The speed fluctuations that occur due to different loads that cause noise to be modulated are compensated by means of the semiconductor circuit feeding the commutator motor, and thus the formation of modulating noise is avoided or significantly reduced by control measures.
Dabei ist die Verwendung eines mechanisch-kommutierten Motors anstelle eines elektrisch kommutierten Motors in Verbindung mit einer Steuerelektronik für die Halbleiterschaltung eine besonders kostengünstige Lösung.The use of a mechanically-commutated motor instead of an electrically commutated motor in conjunction with control electronics for the semiconductor circuit is a particularly cost-effective solution.
Innerhalb des wenigstens einen Belastungsbereiches kann die Drehzahl des Kommutatormotors wahlweise auf einen konstanten Wert oder nach einer vorgegebenen Sollwertkurve geregelt werden.Within the at least one loading range, the speed of the commutator motor can be selectively controlled to a constant value or according to a predetermined setpoint value.
Die Regelung 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 Verstelleinrichtung über deren Verstellweg auszuschließen bzw. zu minimieren, gleichzeitig aber die Verstellfunktion optimal zu erfüllen, d. h. beispielsweise die Verstellgeschwindigkeit nicht oder nur geringfügig herabzusetzen und Schutzmaßnahmen nicht zu beeinträchtigen, wird die Drehzahlregelung an die spezifischen Vorgaben der Versteileinrichtung angepaßt.The control to a constant speed value or according to a speed setpoint curve takes place in dependence on the type of adjustment and their specific load profile over the adjustment. Since it is the goal of the speed control in conjunction with a commutator motor to exclude or minimize modulating noise when moving an adjustment over the adjustment, while optimally performing the adjustment, d. H. For example, not or only slightly reduce the adjustment and protections not to affect the speed control is adapted to the specific requirements of the adjusting device.
Belastungsänderungen auf dem Verstellweg, insbesondere infolge sich verändernder, aber bei jedem Durchlaufen des Verstellweges wiederkehrender Schwergängigkeiten, werden erfindungsgemäß dadurch berücksichtigt, daß die Sollwertkurve adaptiv an Veränderungen der Belastungen über den Verstellweg angepaßt wird, insbesondere während des oder nach dem Durchlaufen des wenigstens einen Belastungsbereichs oder mindestens einen Teils des Verstellweges der belasteten oder unbelasteten Verstelleinrichtung.Load changes on the adjustment, in particular as a result of changing, but at each passing through the adjustment of recurring Bindings, according to the invention taken into account that the setpoint curve is adaptively adapted to changes in loads over the adjustment, especially during or after passing through the at least one load range or at least part of the adjustment of the loaded or unloaded adjustment.
Damit wird sichergestellt, daß aufgrund der vorhandenen Massenträgheit der bewegten Verstelleinrichtung Schwergängigkeiten auf dem Verstellweg durch das Regelungssystem der Halbleiterschaltung ”vorweggenommen” werden und nicht erst zu einer Reaktion des Regelungssystems führen, wenn solche Schwergägigkeiten auftreten. Auf diese Weise wird ein lernfähiges System geschaffen, daß wegabhängige Schwergängigkeiten voraussieht und durch entsprechende Veränderungen der Sollwertkurve für eine entsprechende Ansteuerung des Kommutatormotors sorgt, so daß keine modulierenden Geräusche auftreten.This ensures that due to the existing inertia of the moving adjusting bindings on the adjustment by the control system of the semiconductor circuit "anticipated" and not only lead to a reaction of the control system, if such Schwergägigkeiten occur. In this way, an adaptive system is provided that anticipates path-dependent bindings and provides by appropriate changes in the setpoint curve for a corresponding control of the commutator motor, so that no modulating noises occur.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, die Drehzahl des Kommutatormotors am Anfang und/oder Ende des Verstellweges der Verstelleinrichtung nach vorgegebenen Sollwertkurven für das Anlaufen bzw. Abschalten der Verstelleinrichtung zu regeln.A further variant of the solution according to the invention is to regulate the speed of the commutator motor at the beginning and / or end of the adjustment of the adjusting device according to predetermined setpoint curves for the start or shutdown of the adjustment.
Am Anfang bzw. Ende des Verstellweges einer Verstelleinrichtung wie beispielsweise einem Scheibenheber treten besondere Randbedingungen auf, da der Scheibenhebermechanismus in diesen Bereichen erhöhten Reibungsmomenten ausgesetzt ist. Durch regelungstechnische Maßnahmen wird dem Rechnung getragen und vermieden, daß Schwergängigkeiten zu modulierenden Geräuschen führen, die vom Benutzer als Fehlfunktion der Verstelleinrichtung gedeutet werden können, und ein sogenannter ”Softstop” und/oder ”Softstart”, d. h. ein weiches Ein- oder Anlaufen in die betreffenden Endpositionen gewährleistet wird.At the beginning or end of the adjustment of an adjustment such as a power window, special boundary conditions occur because the power window mechanism is exposed in these areas increased friction moments. By regulatory measures is taken into account and avoided that bindings lead to modulating noise that can be interpreted by the user as a malfunction of the adjustment, and a so-called "soft stop" and / or "soft start", d. H. a soft start or start in the relevant end positions is ensured.
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 geregelt werden, d. h. es wird ein ”Softstop” und/oder ”Softstart” für ein weiches Ein- oder Anlaufen in die betreffende Position gewährleistet.In the same way, the speed of the commutator motor when starting from any position and / or. be controlled according to predetermined setpoint curves for the start or shutdown of the adjustment when stopping in any position of the adjustment of the adjustment, d. H. A "soft stop" and / or "soft start" is guaranteed for a smooth start or stop in the relevant position.
Durch die Verlagerung des Regelungsbereichs unterhalb der minimalen Drehzahl eines ungeregelten Elektromotors im gesamten Belastungsbereich wird sichergestellt, daß aufgrund der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie eines Kommutatormotors 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 Belastungsspitzen vermieden, daß Drehzahlschwankungen zu modulierenden Verstellgeräuschen führen.By shifting the control range below the minimum speed of an unregulated electric motor in the entire load range ensures that due to the torque-speed curve of a commutator over the entire adjustment, but at least in certain load ranges, a sufficiently large adjustment torque is provided. With the regulation of the speed of the commutator motor, for example, a constant value is thereby avoided even in the occurrence of load peaks that speed fluctuations lead to be modulated Verstellgeräuschen.
Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Betriebsarten der Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen wird die Drehzahlregelung des Kommutatormotors nur dann aktiviert, wenn die Art der Verstellung es erfordert, modulierende Verstellgeräusche zu vermeiden. So stellt beispielsweise das Verfahren eines Kraftfahrzeugsitzes in die vorderste Position, um einen Einstieg zum Rücksitz des Kraftfahrzeugs zu erleichtern, eine andere Betriebsart dar als beispielsweise das optimale Positionieren des Fahrzeugsitzes durch den Fahrer mittels eines Tastschalters. Während in der einen Betriebsart die Verstellgeschindigkeit Vorrang hat, besitzt bei der anderen Betriebsart des genauen Positionierens des Kraftfahrzeugsitzes das Vermeiden modulierender Geräusche Priorität.To account for different modes of adjustment in motor vehicles, the speed control of the commutator motor is activated only if the type of adjustment requires it to avoid modulating Verstellgeräusche. For example, the method of a motor vehicle seat in the foremost position to To facilitate an entry to the rear seat of the motor vehicle, a different mode than, for example, the optimal positioning of the vehicle seat by the driver by means of a push-button. While in one mode the speed of adjustment has priority, in the other mode of accurately positioning the vehicle seat, the avoidance of modulating noise has priority.
Da die Betriebsart des Verfahrens des Kraftfahrzeugsitzes als Einstieghilfe bei unbelastetem Fahrzeugsitz beispielsweise durch Vorklappen der Rückenlehne eines vorderen Fahrzeugsitzes (”Easy-Entry-Steuerung”) erfolgt, ist der Belastungsgrad ohnehin geringer, so daß eine höhere Drehzahl des Kommutatormotors für eine höhere Verstellgeschwindigkeit 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 geringfügige Verringerung der Verstellgeschwindigkeit hingenommenwerden, wenn dadurch modulierende Geräusche vermieden werden.Since the mode of operation of the method of the motor vehicle seat as an entry aid for unloaded vehicle seat, for example, by folding the backrest of a front vehicle seat ("easy-entry control"), the load level is lower anyway, so that a higher speed of the commutator for a higher adjustment and a It makes sense to accept small modulating sounds. The same applies to an adjustment by the so-called memory operation, d. H. for adjusting the vehicle seat to a predetermined position. On the other hand, when accurately positioning the seat, a slight reduction in the adjustment speed can be tolerated if it avoids modulating noises.
Insgesamt umfaßt der Drehzahl-Regelbereich eine Drehzahlregelung für eine schnelle und eine Drehzahlregelung für eine langsame Verstellung der Verstelleinrichtung. Beispielsweise kann durch Regeln der Drehzahl auf einen konstanten Wert sichergestellt werden, daß sowohl für eine schnelle Verstellung als auch für eine langsame Verstellung die zu regelnden Drehzahlen unterhalb der minimalen Drehzahl im ungeregelten 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 Verstellung bei erhöhtem Verstellmoment sichergestellt.Overall, the speed control range comprises a speed control for a fast and a speed control for a slow adjustment of the adjustment. For example, it can be ensured by controlling the speed to a constant value, that for both a quick adjustment and for a slow adjustment, the speeds to be controlled below the minimum speed is in the unregulated range. As a result, it is avoided for any load case that modulating noises occur and depending on the requirements, both a quick adjustment at a lower adjusting torque and a slow adjustment at an increased adjusting torque is ensured.
Der Kommutatormotor kann eine gegenüber einem an die Verstelleistung angepaßten Elektromotor höhere Leerlaufdrehzahl und ein im wesentlichen gleiches Blockiermoment aufweisen und im Belastungsbereich auf eine dem Belastungsdrehmoment entsprechende höhere Drehzahl geregelt werden.The commutator motor may have a higher idling speed and a substantially equal blocking moment compared with an electric motor adapted to the adjusting power and be regulated in the load range to a higher speed corresponding to the load torque.
Die Verwendung kleinerer, hochdrehender Elektromotoren führt zu einer erheblichen Raum-, Kosten- und Gewichtseinsparung. 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 vergleichbar ist, der eine wesentlich flachere Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie aufweist, was geringere Drehzahlschwankungen bei Lastschwankungen zur Folge hat. Der Nachteil einer hohen Verstellgeschwindigkeit bei der Verwendung kleiner, hochdrehender Kommutatormotoren wird durch die erfindungsgemäße Drehzahlregelung des Kommutatormotors ausgeglichen.The use of smaller, high-speed electric motors leads to considerable space, cost and weight savings. The use of small, high-speed electric motors is possible because at full energizing the blocking torque of such engines with a correspondingly steeper torque-speed curve is comparable to a larger electric motor having a much flatter torque-speed curve, resulting in lower speed fluctuations in load fluctuations result Has. The disadvantage of a high adjustment speed when using small, high-speed commutator motors is compensated by the inventive speed control of the commutator motor.
Vorzugsweise wird der von der Halbleiterschaltung an den Kommutatormotor abgegebene Motorstrom bzw. die an die Motorklemmen angelegte Versorgungsspannung pulsbreitenmoduliert.Preferably, the motor current delivered by the semiconductor circuit to the commutator motor or the supply voltage applied to the motor terminals is pulse width modulated.
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-Brückenschaltung zu versehen, in deren Brückendiagonale der Kommutatormotor angeordnet ist und bei der die Verbindung jeweils zweier Halbleiterelemente, die nicht mit dem Kommutatormotor verbunden ist, an eine Speisespannungsquelle angeschlossen ist und daß die Steuerelektroden der Halbleiterelemente an eine Ansteuerelektronik der Halbleiterschaltung angeschlossen sind.By the pulse width modulation of the motor current or the motor voltage, the condition for the use of various types of semiconductor circuits for feeding the commutator motor is created. Thus, it is possible to provide the semiconductor circuit with a semiconductor bridge circuit, is arranged in the bridge diagonal of the commutator and in which the connection of two semiconductor elements, which is not connected to the commutator, is connected to a supply voltage source and that the control electrodes of the semiconductor elements are connected to a drive electronics of the semiconductor circuit.
Alternativ hierzu kann die Schaltung zur Speisung des Kommutatormotors aus einem Schaltregler zur Spannungserhöhung und einer Ansteuerelektronik bestehen.Alternatively, the circuit for feeding the commutator from a switching regulator for increasing the voltage and a control electronics consist.
Die Steuerelektronik kann sowohl mit einer übergeordneten Steuer- und Regelschaltung als auch mit einer Memory-Elektronik verbunden werden, so daß die Halbleiterschaltung vollständig in die Bordelektronik eines Kraftfahrzeugs integriert ist.The control electronics can be connected to both a higher-level control and regulation circuit as well as a memory electronics, so that the semiconductor circuit is fully integrated into the on-board electronics of a motor vehicle.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltung bei einem Belastungsmoment, das größer als ein vorgegebenes Grenzmoment ist, auf die Regelung einer konstanten Drehzahl des Kommutatormotors 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 characterized in that the semiconductor circuit switches at a load torque that is greater than a predetermined limit torque to the control of a constant speed of the commutator, which is smaller than the speed, which controls at normal operating conditions to a constant value becomes.
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.At a limit load exceeding the load of the drive unit can be issued by switching to a lower speed of the commutator motor a larger torque, this lower speed is also controlled to a constant value. As a result, only a single change of Verstellgeräusches occurs, so that the modulation process is negligible.
Eine nicht-erfindungsgemäße Alternative zur Umschaltung auf eine niedrigere konstante Drehzahl besteht darin, dem Kommutatormotor eine höhere Versorgungsspannung unter Beibehaltung des konstanten 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.A non-inventive alternative for switching to a lower constant speed is to provide the commutator motor, a higher supply voltage while maintaining the constant speed value available. This allows the commutator motor a larger Give off torque and thus respond to a higher load, without resulting in a change in Verstellgeräuschs.
Unter Berücksichtigung von Sicherheits- oder Schutzeinrichtungen kann die Halbleiterschaltung bei einem Belastungsmoment, das größer als ein vorgegebenes Grenzmoment ist, die Stromzufuhr zum Kommutatormotor automatisch abschalten.Taking into account safety or protective devices, the semiconductor circuit can switch off the power supply to the commutator motor automatically at a load torque that is greater than a predetermined limit torque.
Damit wird ein wirksamer Einklemmschutz unter Berücksichtigung der Vermeidung modulierender Geräusche gewährleistet. Ein solcher Einklemmschutz kann für verschiedene Verstelleinrichungen vorgesehen werden, insbesondere aber für Fensterheber und Schiebedächer beim Schließen der Fensterscheiben oder Schiebedächer sowie beim Verfahren eines Fahrzeugsitzes.This ensures effective anti-trap protection taking into account the avoidance of modulating noise. Such a pinch protection can be provided for various adjustment devices, but especially for windows and sunroofs when closing the windows or sunroofs and the method of a vehicle seat.
Zusätzlich zu der vorstehenden Maßnahme zur Gewähleistung eines wirksamen Einklemmschutzes kann die Halbleiterschaltung den Kommutatormotor abschalten und so ansteuern, daß dieser um einen vorgegebenen Wert in entgegengesetzter Drehrichtung bewegt wird.In addition to the above measure for Gewähleistung an effective anti-trap protection, the semiconductor circuit can turn off the commutator motor and drive so that it is moved by a predetermined value in the opposite direction of rotation.
Damit ist gewährleistet, daß bei Belastungsmomenten, die ein vorgegebenes Grenzmoment und damit übliche bzw. vorhersehbare Schwergängigkeiten auf dem Verstellweg überschreiten, zum Beispiel bei einem Einklemmfall, die auf den eingeklemmten Gegenstand einwirkende Kraft nicht nur unterbroche, sondern der eingeklemmte Gegenstand für einen wirksamen Einklemmschutz freigegeben wird und damit aus dem Verstellweg entfernt werden kann.This ensures that at load moments that exceed a predetermined limit moment and thus usual or predictable binding on the adjustment, for example, in a trapping, not only the force acting on the jammed object force, but released the trapped object for effective anti-trap is and thus can be removed from the adjustment.
Weiterhin kann die Halbleiterschaltung bei einem Belastungsmoment, das größer als ein vorgegebenes Grenzmoment ist, die Stromzufuhr zum Kommutatormotor nur dann abschalten, wenn eine in einer programmierten Ansteuerung der Verstelleinrichtung vorgegebene Position angefahren wird.Furthermore, the semiconductor circuit can switch off the power supply to the commutator only at a load torque that is greater than a predetermined limit torque, when a predetermined in a programmed control of the adjustment position is approached.
Bei einer programmierten Ansteuerung der Verstelleinrichtung 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 automatischen Verstellung gewährleistet.In a programmed control of the adjustment as when starting a stored in a memory electronics position or the automatic ancestor of a vehicle front seat by folding the seat as a boarding aid ("Easy-Entry") includes a conventional or predictable stiffness exceeding counter-torque trapping a , The inventive measure an effective anti-trap protection is ensured in such an automatic adjustment.
Insbesondere beim automatischen Vorfahren eines Fahrzeug-Frontsitzes durch Vorklappen des Sitzes als Einstieghilfe (”Easy-Entry”) kann der Einklemmschutz auf eine unbelastete Verstelleinrichtung eingeschränkt werden.In particular, in the automatic ancestor of a vehicle front seat by folding the seat as a boarding aid ("Easy Entry") of the anti-trap can be limited to an unloaded adjustment.
Bei dem vorgenannten Einklemmschutz kann eine Veränderung einer Sollwertkurve für einzelne Belastungsbereiche oder den gesamten Verstellweg durch eine adaptive Steuerung und Regelung berücksichtigt werden.In the aforementioned anti-trap protection, a change in a setpoint curve for individual load ranges or the entire adjustment can be taken into account by adaptive control and regulation.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:On the basis of exemplary embodiments illustrated in the drawing, the idea underlying the invention will be explained in more detail. Show it:
Die in
Die in das Getriebegehäuse
Erfindungsgemäß wird der Kommutatormotor in einem Drehzahlbereich geregelt, der unterhalb der minimalen Drehzahl n1min bei ungeregeltem Kommutatormotor liegt. Dieser Regelbereich 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 entspricht. According to the invention the commutator motor is controlled in a speed range which is below the minimum speed n 1min with uncontrolled commutator. This control range is 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 corresponds to a slow adjustment of the adjustment.
In dem in
Der zeitliche Verlauf der Drehzahl gemäß
Die in
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 Fahrzeugsitz 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 Fahrzeugsitzes durch Tastenbetrieb, d. h. eine Verstellung des Fahrzeugsitzes erfolgt nur so lange, wie ein Tastschalter betätigt wird, so wird bei belastetem Fahrzeugsitz die Drehzahl n2l für eine langsame Verstellung bei größtmöglichem Drehmoment vorgegeben.In the
In a seat adjustment in the so-called memory operation or for the purpose of boarding assistance in folding seats each fastest speed for an adjustment of the vehicle seat within a very short time, ie for an adjustment in memory operation with a loaded vehicle seat, the speed n 2s and for an adjustment of the seat for the purpose the entry aid for folding seats the speed n 1s for an unloaded vehicle seat. If, however, the adjustment of the vehicle seat by key operation, ie an adjustment of the vehicle seat takes place only as long as a key switch is pressed, the speed n 2l is given for a slow adjustment at maximum torque at loaded vehicle seat .
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 Kommutatormotors verläuft. Entsprechend liegt die Sollwertvorgabe für beispielsweise eine konstante Drehzahl bei langsamer Verstellung der Verstelleinrichtung bei den Werten n1l und n2l zwischen den Drehzahlen n1s und n2s für eine schnelle Verstellung im belasteten und unbelasteten Fall und Stillstand des Kommutatormotors (n = 0).Depending on the load case or degree of load, different minimum speeds n 1min and n 2min of the uncontrolled commutator motor occur. This results in a
Durch Umschalten des Drehzahl-Regelbereichs kann damit dem Belastungsgrad und der Art der Verstellung der Verstelleinrichtung Rechnung getragen werden. Bei unbelasteter Verstelleinrichtung erfolgt eine Sollwertvorgabe für die Drehzahl des Kommutatormotors für eine konstante Geschwindigkeit 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 ungeregeltem 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 so that the load level and the type of adjustment of the adjustment can be taken into account. With unloaded adjusting a setpoint for the speed of the commutator motor for a constant speed at a quick adjustment with a speed n 1s and a lower speed n 1l for a slow adjustment preferably at increased counter-torque, while in the loaded case for a quick adjustment of the speed n 2s and for a slow adjustment, the speed n 2l be given as a constant value. Both speed ranges are each below the minimum speed at uncontrolled commutator, so that regardless of the design of the commutator motor ensures that over the entire adjustment a sufficiently large torque is delivered from the commutator.
Bei einer bestimmten Betriebsdrehzahl nB stellen sich in Abhängigkeit von den Motorkennlinie KG bzw. KK unterschiedliche Betriebsdrehmomente MB1, MB2 für den Kommutatormotor großer Nennleistung bzw. den Kommutatormotor kleiner Nennleistung ein. Der Darstellung gemäß
Diese physikalischen Verhältnisse führen dazu, daß zur Vermeidung eines modulierenden Geräuschs bei einer Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen, 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 conditions mean that in order to avoid a modulating noise in a drive unit for adjusting devices in motor vehicles, which is due to changes in speed, the use of a commutator motor large nominal power with load changes significantly lower speed changes and thus significantly reduced modulating noise result.
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 with a large nominal power requires a larger volume of construction and consequently has a larger space requirement and has a considerably greater weight than a small-power electric motor. In addition, an electric motor of higher rated power is much more expensive than an electric motor of smaller rated power.
Um jegliches modulierendes Geräusch bei Laständerungen, die auf Verstellantriebe für Kraftfahrzeuge einwirken, auszuschließen bzw. zu minimieren, ist erfindungsgemäß eine Steuerschaltung vorgesehen, die die Drehzahl des Elektromotors 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 vorgesehen, dessen Drehzahl auf eine konstante Betriebsdrehzahl geregelt wird.In order to exclude or minimize any modulating noise in load changes acting on adjusting drives for motor vehicles, a control circuit is provided according to the invention, which controls the speed of the electric motor of the drive unit to a constant value. This speed control can be provided for both high power and low power motors, for reasons of low cost, low weight and low volume, the use of a small power commutator motor is provided whose speed is controlled to a constant operating speed.
Um eine konstante Betriebsdrehzahl nk bei unterschiedlichen Lastbedingungen zu erzielen, wird durch Änderung der Motor-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 curve is shifted in parallel by changing the motor terminal voltage U, so that the same operating speed n k is maintained at different
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 Schaltung zur Pulsbreitenmodulation wie sie nachstehend an einem Beispiel beschrieben wird.Alternatively or additionally, by varying the armature current, the torque can be changed at a constant speed and thus adapted to changing load conditions. This is preferably done with a pulse width modulation circuit as described below by way of example.
Zur Überwindung größerer Lastmomente kann wahlweise die Betriebsdrehzahl einmalig auf die reduzierte Betriebsdrehzahl nr herabgesetzt werden, die bei gleichen Motorspannungen zu größeren Drehmomenten M1' bis M4' führt. Da ein einmaliges Umschalten der Betriebsdrehzahl zu keinem deutlich ins Gewicht fallenden modulierenden Geräusch führt, kann mit Hilfe dieser Maßnahme auch ein größeres Lastmoment in einem Kommutatormotor kleiner Leistung überwunden werden.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' for the same motor voltages. Since a single switching of the operating speed leads to no significant falling modulating noise, with the help of this measure, a larger load torque can be overcome in a commutator motor low power.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren zur Ansteuerung des Kommutatormotors durch die Halbleiterschaltung schließen die Möglichkeiten einer adaptiven Regelung zur Berücksichtigung veränderlicher Schwergängigkeiten auf dem Verstellweg sowie die verschiedenen Einklemmschutzverfahren ein, mit denen beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzmomentes dem Einklemmen von Gegenständen oder Körperteilen entgegengewirkt wird.The above-described methods for driving the commutator motor by the semiconductor circuit include the possibilities of an adaptive control to take into account variable slippages on the adjustment and the various anti-jamming, with which the trapping of objects or body parts is counteracted when a predetermined limit torque is exceeded.
In den
Die in
Der Kommutatormotor
Der in
Durch die Anordnung der Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors in Reihe zur Induktivität
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