DE20014700U1 - Vorrichtung zum Erfassen und Übertragung von mindestens einer Kenngröße und einer Richtung einer Bewegung zu zueinander beweglichen Teilen, insbesondere für Sitzverstellantriebe in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zum Erfassen und Übertragung von mindestens einer Kenngröße und einer Richtung einer Bewegung zu zueinander beweglichen Teilen, insbesondere für Sitzverstellantriebe in Kraftfahrzeugen

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Description

• · · I
Brose Fahrzeugteile GmbH & Co.
Kommanditgesellschaft, Coburg
Ketschendorfer Straße 38 - 50
D-96450 Coburg
Vorrichtung zur Erfassung und Übertragung von mindestens einer Kenngröße und
einer Richtung einer Bewegung von zueinander beweglichen Teilen, insbesondere
für Sitzverstellantriebe in Kraftfahrzeugen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung und Übertragung von mindestens einer Kenngröße und einer Richtung einer Bewegung von zueinander beweglichen Teilen, insbesondere für Sitzverstellantriebe in Kraftfahrzeugen.
Aus der US 5 404 673 ist ein Fensterheber mit einem Antrieb zum Heben und Senken einer Fensterscheibe und mit einer Einklemmschutzeinrichtung bekannt, wobei mit einem Hallsensor die Drehzahl des Antriebs und damit die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Fensterscheibe sowie eine Bewegungsrichtung und Stellung der Fensterscheibe erfaßt werden. Da beim Einlaufen der Fensterscheibe in die Türdichtung vor dem völligen Schließen der Fensterscheibe aufgrund des erhöhten Widerstandes die Antriebsdrehzahl bis zum Stillstand des Antriebs sinkt, muß die Scheibenposition möglichst genau erfaßt werden. Auch steigt beim Einklemmen eines Körperteils oder Gegenstandes zwischen
der Fensterscheiben-Oberkante und dem Türrahmen eine Belastung des Antriebes und führt zu einer Änderung der Drehzahl die es zu ermitteln gilt.
Zur Erfassung einer Kenngröße einer Bewegung, also des zeitabhängigen Ortes, der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung sowie der Richtung der Bewegung werden Hallsensoren verwendet, die nach ihrer Produktion zur Prüfung ausgemessen und abgeglichen und das Gesamtsystem aus Meßgeber und Hallsensoren so aufeinander abgestimmt werden, daß die Ausmessung der einzubauenden, abgeglichenen Sensoren die Summe aller Toleranzen einschließt. Zur Erfassung der Kenngrößen werden Signale von dem Sensor an eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Antriebs übermittelt. Beispielsweise in einem Kraftfahrzeugsitz wird eine Vielzahl von örtlich distanziert angeordneten Antrieben mit zugehörigen Hallsensoren verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Erfassung und Übertragung von mindestens einer Kenngröße und einer Richtung einer Bewegung anzugeben, die den materiellen Aufwand zur Übermittlung von Signalen zwischen Sensor und Steuerungsvorrichtung deutlich reduziert.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung zur Erfassung und Übertragung von mindestens einer Kenngröße und einer Richtung einer Bewegung mit den Merkmalen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Dementsprechend wird mindestens eine Kenngröße und eine Richtung der Bewegung durch eine Sensorvorrichtung auf eine Bewegungsinformation beziehungsweise auf eine Richtungsinformation abgebildet. Die Bewegungsinformation ist eine rechentechnisch verarbeitbare Größe, beispielsweise eine von der Kenngröße der Bewegung abhängige Impulsfolge oder ein numerischer dem Ort, der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung zugeordneter digitaler Wert. Auch die Richtungsinformation ist eine rechentechnisch verarbeitbare Größe, wobei beispielsweise für die beiden möglichen Dreh-Richtungen des Elektromotors eine binäre Information als Richtungsinformation verwendet wird. Die Abbildung ist eine analoge oder digitale Transformation einer oder mehrerer Kenngrößen auf die Bewegungsinformation und die Richtungsinformation durch analoge Rechenschaltungen oder einem Algorithmus in einer digitalen Recheneinheit. Die Bewegungsinformation und die Richtungsinformation wird anschließend zur Steuerung des Verstellantriebes durch die Steuerungsvorrichtung, beispielsweise durch einen Mikrocontroller, ausgewertet.
Die Bewegungsinformation und die Richtungsinformation werden zusammen über eine einzige Verbindung an eine Steuerungsvorrichtung übertragen. Der Vorteil der Erfindung ist möglichst viele optische oder elektrische Leitungen durch eine Aufbereitung der Bewegungsinformation und der Richtungsinformation einzusparen. Es sollen daher für die Bewegungsinformation und die Richtungsinformation nicht mehr als eine Leitung verwendet werden.
Als Sensoren eignen sich alle Arten von Sensorelementen zur Detektion einer Relativbewegung eines Meßgebers. Insbesondere eignen sich magnetische, optische oder kapazitive Meßgeber, beispielsweise Dauermagneten oder gelochte Scheiben, und als Sensorelemente, beispielsweise Hallsensoren oder Photodioden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Bewegungsinformation und die Richtungsinformation zusammen über eine Versorgungsleitung der Sensorvorrichtung übertragen. In diesem Fall wird eine separate Datenleitung von der Sensorvorrichtung zur Steuerungsvorrichtung eingespart.
In einer Ausbildung der Weiterbildung wird zur Übertragung der Versorgungsstrom durch die Sensorvorrichtung moduliert. Die Modulation wird von der Steuerungsvorrichtung zum Empfang der Bewegungsinformation und der Richtungsinformation ausgewertet. Zur Modulation eignen sich insbesondere steuerbare oder schaltbare Stromsenken als Sendevorrichtung der Sensorvorrichtung. Die Steuerungsvorrichtung weist zum Empfang beispielsweise einen Meßwiderstand als Empfangsvorrichtung auf, wobei der Spannungsabfall am Meßwiderstand von der Steuerungsvorrichtung detektiert wird.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung werden die Bewegungsinformation und die Richtungsinformation zusammen über eine Funkverbindung von der Sensorvorrichtung an die Steuerungsvorrichtung übertragen werden. Eine Funkverbindung ermöglicht normalerweise eine Verbindung nur über eine einzige Luftschnittstelle. Wird eine Funkverbindung zur Übertragung genutzt wird die Sensorvorrichtung über die Zuleitung zum Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt und eine eigene Versorgungsleitung für die Sensorvorrichtung ist nicht nötig.
Zur Übertragung eignen sich unterschiedliche Verfahren zur Separierung der Bewegungsinformation und der Richtungsinformation auf der einzigen Verbindung. Beispiels-
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• *
weise ist eine Separierung durch eine unterschiedliche Übertragungsfrequenz oder durch ein unterschiedliches Übertragungszeitfenster möglich.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Übertragung die Bewegungsinformation für die Richtungsinformation charakteristisch kodiert. Die Kodierung erfolgt dabei vorteilhafterweise durch unterschiedliche Stromstärken oder unterschiedliche Bitmuster. Hierzu werden zur Kodierung Impulse der Bewegungsinformation mit einer die Richtung der Bewegung charakterisierenden Stromstärke beispielsweise 1mA für die Richtung „vorwärts" und 2mA für die Richtung „rückwärts" übertragen.
Alternativ werden zur Kodierung Impulse der Bewegungsinformation mit einer die Richtung der Bewegung charakterisierenden Modulation übertragen. Zur Modulation eignen sich vorteilhafterweise ein für die Richtung der Bewegung charakteristisches Bitmuster oder eine charakteristische Spreizung, wie sie in der Mobilfunktechnik verwendet wird, oder alternativ erfolgt die Modulation durch eine entsprechende Phasenmodulation oder Frequenzmodulation.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.
Dabei zeigen
FIG 1
eine schematische Darstellung eines mit einem Mikrocontroller verbundenen intelligenten Bewegungssensors mit Vorwärts- Rückwärtserkennung, und
FIG 2 ein schematischer Schaltplan eines intelligenten Hallsensors mit einer Vorrichtung zur Übertragung der Bewegungsinformationen und Richtungsinformationen über eine Versorgungsleitung.
In FIG 1 ist ein mit einem Mikrocontroller MCU verbundener Bewegungssensor VRHS für einen Fensterheber oder eine Sitzverstellung eines Kraftfahrzeugs dargestellt. In diesem Fall besteht der Bewegungssensor VRHS aus zwei Hallplatten HP1 und HP2, die von einem Magnetfeld B, beispielsweise einem Dauermagneten M, durchsetzt werden. Der Bewegungssensor VRHS weist zwei Signalverbindungen zur Übertragung einer Bewegungsinformation Impuls und einer Richtungsinformation VRdata zum Mikrocontroller MCU auf. Dabei werden analoge oder digitale Daten lmpdata, VRdata zur Erfassung einer Bewe-
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gung &ngr; ausschließlich von dem Bewegungssensor VRHS zum MikroController MCU übertragen.
Das die Hallplatten HP1, HP2 durchsetzende Magnetfeld B ist bei einem Stillstand einer von dem MikroController MCU gesteuerten Antriebsvorrichtung, insbesondere eines Elektromotors, zeitlich im wesentlichen konstant. Wird der Elektromotor der Antriebsvorrichtung bestromt, erzeugen die Umdrehungen &ngr; des zwei oder mehrpoligen Dauermagneten M eine von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektromotors abhängige Änderung des Magnetfeldes B. Die Änderung des Magnetfeldes M wird wiederum von den zwei Hallplatten HP1 und HP2 in zwei sich entsprechend der Bewegung &ngr; ändernde Hallspannungen (als Uhu und UHi2 beispielsweise in FIG2 dargestellt) umgesetzt und durch eine Auswertevorrichtung AV auf die Bewegungsinformation lmptjata abgebildet.
Zusätzlich zu der Bewegungsinformation lmpdata, aus der ein Ort, eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung des Fensterhebers oder des Sitzes bestimmt wird, wird aus einer Phasenverschiebung der beiden Hallspannungsverläufe eine Richtungsinformation VRdata für die Richtungen Vorwärts und Rückwärts bestimmt. Hierzu sind die beiden Hallplatten HP1, HP2 üblicherweise örtlich versetzt angeordnet, so daß eine durch die Bewegung &ngr; verursachte Veränderung des Magnetfeldes B durch die zeitlich versetzt sich ändernden Hallspannungen detektiert werden kann. Entsprechend der Drehrichtung wird beispielsweise das binäre Signal „high" für die Richtung „vorwärts" und das binäre Signal „low" für die Richtung „rückwärts" als Richtungsinformation VRdata an den MikroController MCU übertragen.
Der MikroController MCU wertet die Bewegungsinformation lmpdata und die Richtungsinformation VRdata aus und steuert unter Verwendung der Ergebnisse der Auswertung einen oder mehrere Leistungstreiber, beispielsweise ein Relais oder einen Leistungshalbleiter, zur Bestromung des Elektromotors an (in FIG 1 nicht dargestellt).
FIG 2 zeigt einen schematischen Schaltkreis eines intelligenten Hallsensors iVRHS4. Der intelligente Hallsensor iVRHS4 weist lediglich zwei Leitungen, eine Stromversorgungsund Datenleitung und eine Masseleitung GND auf. Ausgänge von zwei Hallplatten HP41 und HP42 sind mit Schwellwertschaltern zur Auswertung verbunden. Die Schwellwertschalter bestehen jeweils aus einem Komparator OP41 beziehungsweise OP42 und einer Widerstandsmatrix RA41 beziehungsweise RA42, die von einer Ansteuerungsvorrichtung AV4 über Steuersignale str41, str42 zur Einstellung steuerbar sind.
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Die Hallplatten HP41 und HP42 werden über Konstantstromquellen lH4i und IH42 gespeißt. Ebenso wird die Auswerteelektronik bestehend aus den Schwellwertschaltern und der Auswertevorrichtung AV4 durch eine Konstantstromquelle IE4 versorgt. Um Bewegungsinformationen Impdata und Richtungsinformationen VRdata von dem intelligenten Hallsensor iVRHS4 an den MikroController MCU zu übertragen, ist die Auswertevorrichtung AV4 mit den Steuereingängen zweier FET-Schalttransistoren TV4, TR4 verbunden. Die Schalttransistoren TV4, TR4 sind wiederum mit der Versorgungsleitung und jeweils einer unterschiedlichen Konstantstromsenke IV4 und IR4 zur Informationsübertragung verbunden. Zur Übertragung der Informationen lmpdata, VRdata wird der Versorgungsstrom des intelligenten Hallsensors iVRHS4 durch die Konstantstromsenken IV4, IR4 und das Schalten der Schaltttransistoren TV4, TR4 moduliert.
Zum Empfang der Bewegungsinformationen lmpdata und Richtungsinformationen VRdata ist der Mikrocontroller MCU mit einem Meßwiderstand Rm verbunden. Die Zunahme des Sensorstromes durch die geschaltenen Stromquellen IV4 oder IR4 wird entsprechend einer Potentialänderung am Meßwiderstand Rm von einem spannungssensitiven Eingang, beispielsweise einem Analog/Digital-Wandler, des MikroControllers MCU detektiert.
Ein Umschalten der Ausgangssignale der Schwellwertschalter erfolgt innerhalb der Ansteuerungsvorrichtung AV4. Das Ausgangssignal des Schwellwertschalters des weniger Empfindlichen Systems wird als Bewegungsinformation lmpdata zur Abbildung mit den binären, logischen Richtungsinformationen VRdata UND verknüpft und das Ausgangssignal des UND-Gatters auf die FET-Schalttransistoren geschalten, in FIG 5 aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt.
25
Um eine Information ist4 von dem Mikrocontroller MCU an den intelligenten Hallsensor iVRHS4 zu übertragen ist die Auswertevorrichtung AV4 über eine Zehnerdiode ZD4 mit der Versorgungsleitung verbunden. Um die Zehnerdiode ZD4 temporär in den leitenden Zustand zu versetzen steuert der Mikrocontroller MCU eine variable Spannungsquelle Uvar4 an, die gleichzeitig zur Energieversorgung des intelligenten Hallsensors iVRHS4 dient. Zur Übertragung von Impulsen wird während der Impulsdauer die Versorgungsspannung Uvar4 über die der Zehnerspannung der Zehnerdiode ZD4 erhöht.
· &phgr;
Bezugszeichenliste
&ngr; Bewegung und Bewegungssrichtung
M Magnet
B Magnetfeld
&EEgr;&Rgr;1, &EEgr;&Rgr;2, &EEgr;&Rgr;41, &EEgr;&Rgr;42 Hallplatte eines Hallgenerators
AV, AV4 Auswertevorrichtung
VRHS, iVRHS4 intelligenter Vorwärts/Rückwärts - Hallsensor
ImPdata Impulsdaten als Bewegungsinformation
VRdata Binärdaten als Richtungsinformation
MCU Mikrocontroller
GND Masse
OP41.OP42 Komparator, Operationsverstärker
RA41, RA42 einstellbare Widerstandsmatrix
str41,str42 Steuersignal für steuerbare Spannungsteiler
ist4 Ansteuerungssignal
Ih4i, Ih42, Ie4, IV4, IR4 Konstantstromquellen
TV4, TR4 FET - Schalttransistoren
ZD4 Zenerdiode
Rm Meßwiderstand
Uvar4 steuerbare bzw. schaltbare Spannungsquelle
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Claims (7)

1. Vorrichtung zur Erfassung und Übertragung von mindestens einer Kenngröße und einer Richtung einer Bewegung (v) von zueinander beweglichen Teilen, insbesondere für Sitzverstellantriebe in Kraftfahrzeugen, mit
einer Sensorvorrichtung (iVRHS4) zur Abbildung der Kenngröße und der Richtung der Bewegung (v) auf eine Bewegungsinformation (Impdata) beziehungsweise auf eine Richtungsinformation (VRdata),
wobei die Sensorvorrichtung (iVRHS4) eine Sendevorrichtung zur Übertragung der Bewegungsinformation (Impdata) und der Richtungsinformation (VRdata) zusammen über eine einzige Verbindung an eine Steuerungsvorrichtung (MCU) aufweist, und mit
einer Empfangsvorrichtung der Steuerungsvorrichtung (MCU) zum Empfang der zusammen übertragenen Bewegungsinformation (Impdata) und der Richtungsinformation (VRdata).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Verbindung eine Versorgungsleitung der Sensorvorrichtung (iVRHS4) ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung (iVRHS4) und die Steuerungsvorrichtung (MCU) jeweils eine Sendevorrichtung und eine Empfangsvorrichtung zur bidirektionalen Übertragung von Informationen (Impdata, ist4, VRdata) aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Modulator (TR4, TV4) der Sensorvorrichtung (iVRHS4), durch den zur Übertragung der Bewegungsinformation (Impdata) und der Richtungsinformation (VRdata) der Versorgungsstrom modulierbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Datenleitung zur gemeinsamen Übertragung der Bewegungsinformation (Impda-ta) und der Richtungsinformation (VRdata) über die Datenleitung (von der Sensorvorrichtung an die Steuerungsvorrichtung).
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Funkverbindung zur gemeinsamen Übertragung der Bewegungsinformation (Impdata) und der Richtungsinformation (VRdata) über die Funkverbindung (von der Sensorvorrichtung an die Steuerungsvorrichtung).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kodierer (AV4) zur charakteristischen Kodierung der Bewegungsinformation (Impdata) und der Richtungsinformation (VRdata) für eine Übertragung.
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