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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Positionserfassungsanordnung
für ein
motorisch verstellbares Funktionselement in einem Kraftfahrzeug
mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Ferner betrifft
die Erfindung eine Antriebseinheit in einem Kraftfahrzeug mit den
Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 16 und eine Funktionseinheit
in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch
17.
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Der
Begriff "verstellbares
Funktionselement" ist
vorliegend umfassend zu verstehen, Entsprechend fallen hierunter
ganz allgemein Stellelemente in einem Kraftfahrzeug sowie eine Heckklappe,
ein Heckdeckel, eine Motorraumklappe, eine Laderaumklappe, eine
Seitentür – auch Schiebetür – und ein Hubdach
eines Kraftfahrzeugs. Ferner sind hiervon motorisch verstellbare
Scheiben, Spiegel oder Fahrzeugsitze umfaßt.
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Im
Zuge der Komforterhöhung
moderner Kraftfahrzeuge kommt der motorischen Verstellung von Funktionselementen,
beispielsweise der Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, wachsende Bedeutung zu.
Hierfür
ist eine Antriebsanordnung vorgesehen, die über einen Antriebsstrang mit
dem jeweiligen Funktionselement gekoppelt ist.
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Eine
bekannte Antriebsanordnung für
eine Heckklappe (
DE
20 2005 000 559 U1 ) weist zwei Spindelantriebe auf, die
einerseits mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs und andererseits
mit der Heckklappe gekoppelt sind. Die beiden Spindelantriebe sind
an den gegenüberliegenden
Seiten der Heckklappe angeordnet.
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Eine
andere bekannte Antriebsanordnung für eine Heckklappe (
DE 20 2004 016 543
U1 ) ist mit einem Schubstangenantrieb ausgestattet, wobei
die Schubstange an einem mit der Heckklappe gekoppelten Umlenkhebel
angelenkt ist.
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Besondere
Bedeutung bei solchen Antriebsanordnungen kommt der Steuerung bzw.
Regelung der motorischen Verstellung des Funktionselements zu. Hierfür ist eine Steuerungseinrichtung
vorgesehen, die basierend auf der Absolutposition des Funktionselements
geeignete Steuersignale an die Antriebsanordnung sendet. Mit "Absolutposition" ist hier eine Angabe
gemeint, die ohne weitere Berechnung Aufschluß über die tatsächliche
Stellung des Funktionselements gibt. Bei einer Heckklappe ist dies
beispielsweise eine Winkelangabe, die auf den nicht verstellbaren
Teil der Karosserie bezogen ist.
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Es
liegt auf der Hand, daß die
Steuerung bzw. Regelung der motorischen Verstellung nur so gut sein
kann, wie die in der Steuerungseinrichtung vorliegenden Positionsdaten über die
aktuelle Absolutposition des Funktionselements. Der Ermittlung dieser
Positionsdaten dient die in Rede stehende Positionserfassungsanordnung.
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Die
bekannte Positionserfassungsanordnung (
DE 101 45 711 B4 ), von
der die Erfindung ausgeht, ist mit zwei inkrementalen Drehgebern
ausgestattet. Dabei dient der eine Drehgeber der Erfassung der Position
des verstellbaren Funktionselements. Diese Erfassung erfolgt durch
Abzählen
der von dem inkrementalen Drehgeber erzeugten Impulse.
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Der
zweite Drehgeber erzeugt Impulse, die phasenversetzt zu den Impulsen
des ersten Drehgebers sind. Die Drehgebersignale des zweiten Drehgebers
werden ausschließlich
zur Bestimmung der aktuellen Verstellrichtung des Funktionselements
genutzt.
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Problematisch
bei der bekannten Positionserfassungsanordnung ist zunächst die
Tatsache, daß die
mit dem Abzählen
von Impulsen erreichbare Genauigkeit vergleichsweise gering ist.
Hinzu kommt, daß der
steuerungstechnische Realisierungsaufwand vergleichsweise hoch ist.
Schließlich
kommt es bei solchen Systemen häufig
zu Problemen im Notfall, beispielsweise bei einem Ausfall der Spannungsversorgung.
Wird die Absolutposition des Funktionselements nämlich nicht gespeichert, so
liegt beim Wiederanfahren des Funktionselements keine Information
mehr über
dessen Absolutposition vor. Es ist dann eine aufwendige Referenzierung
notwendig.
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Es
darf ferner darauf hingewiesen werden, daß für die Erfassung der Absolutposition
des Funktionselements auch als Winkelkodierer ausgestaltete Drehgeber
Anwendung finden. Solche Winkelkodierer erzeugen je nach Winkelstellung
codierte Drehgebersi gnale, die für
sich bereits Aufschluß über die
Absolutposition geben. Solche Winkelkodierer sind als Singleturn-Winkelkodierer
und als Multiturn-Winkelkodierer bekannt. Bei einem Singleturn-Winkelkodierer
wiederholen sich die Drehgebersignale nach einer kompletten Umdrehung
periodisch. Bei einem Multiturn-Winkelkodierer ist die Kodierung
der Absolutposition über
mehrere Drehungen hinweg vorgesehen.
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Die
Anwendung von Winkelkodierern ist auch aus dem Bereich der Heckklappen
und Heckdeckel von Kraftfahrzeugen bekannt (
DE 199 44 554 A1 ). Nachteilig
bei Winkelkodierern sind stets die hohen Kosten. Dies trifft insbesondere
dann zu, wenn Multiturn-Winkelkodierer Anwendung finden. Solche Multiturn-Winkelkodierer
sind nämlich
meist mit einem zusätzlichen
Getriebe zwischen einzelnen Kodierscheiben ausgestattet. Ein Beispiel
hierfür
zeigt die
DE 33 42
940 C2 .
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Positionserfassungsanordnung
derart ausgestalten und weiterzubilden, daß die Erfassung der Absolutposition
des Funktionselements mit hoher Genauigkeit, hoher Betriebssicherheit
auch im Notfall und mit geringem Kostenaufwand realisierbar ist.
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Das
obige Problem wird bei einer Positionserfassungsanordnung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von
Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich
ist zunächst
die Erkenntnis, daß mit
zwei inkrementalen und damit kostengünstigen Drehgebern auf einfache
Weise Absolutpositionen ermittelbar sind. Es ist lediglich dafür zu sorgen,
daß zwischen
den Drehgebersignalen ein Versatz entsteht, der bei der Verstellung
des Funktionselements laufend fortschreitet und damit für die Ermittlung
der Absolutposition des Funktionselements genutzt werden kann. Dabei
handelt es sich um eine indirekte Messung der Absolutposition des
Funktionselements, da die Messung nicht am Funktionselement selbst,
sondern im Antriebsstrang durchgeführt wird.
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Bei
der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 läßt sich
der Versatz einfach dadurch realisieren, daß die beiden inkrementalen
Drehgeber unterschiedlichen An triebskomponenten des Antriebsstrangs
zugeordnet sind, die bei der Verstellung des Funktionselements unterschiedlich
schnell drehen.
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Von
besonderer Bedeutung ist hier die Tatsache, daß die beiden Drehgeber ausgewählten Antriebskomponenten
des Antriebsstrangs zugeordnet sind, die ja ohnehin vorhanden sind.
Auf ein zusätzliches
Getriebe, wie es beispielsweise bei üblichen Multiturn-Winkelkodierern
vorgesehen ist, kann grundsätzlich
verzichtet werden.
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Um
sicherzustellen, daß der
obige Versatz zwischen den Drehgebersignalen entsteht, ist es gemäß Anspruch
3 vorgesehen, daß die
beiden Drehgeber bei konstanter Verstellung des Funktionselements
jeweils Drehgebersignale mit unterschiedlichen Impulsfrequenzen
erzeugen. Dabei gibt es grundsätzlich
zwei Möglichkeiten,
die Absolutposition des Funktionselements aus den Drehgebersignalen der
beiden Drehgeber zu ermitteln.
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Eine
bevorzugte Variante der Ermittlung der Absolutposition des Funktionselements
ist Gegenstand von Anspruch 4. Hier ist die Zeitdifferenz zwischen
einem Impuls des einen Drehgebers und dem darauffolgenden Impuls
des anderen Drehgebers ein Maß für die Absolutposition
des Funktionselements.
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Eine
andere bevorzugte Möglichkeit
der Ermittlung der Absolutposition ist Gegenstand von Anspruch 5.
Hier ist die Phasendifferenz zwischen dem aktuellen Impuls des einen
Drehgebers und dem aktuellen Impuls des anderen Drehgebers ein Maß für die Absolutposition
des Funktionselements.
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Anspruch
7 enthält
bevorzugte Möglichkeiten
für die
Ausgestaltung des Drehgebers. Als besonders kostengünstig und
gleichzeitig robust ist die Ausgestaltung als Hall-Sensor zu nennen.
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Die
bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch
13 ist besonders vorteilhaft bei der Erfassung der Absolutposition
einer Heckklappe o.dgl. eines Kraftfahrzeugs. Die notwendigen unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten
lassen sich hier auf einfache Weise durch eine unterschiedliche
Ansteuerung der beiden Spindelantriebe realisieren.
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Ebenfalls
vorteilhaft bei der Ausgestaltung des Funktionselements als Heckklappe
o.dgl. eines Kraftfahrzeugs ist die bevorzugte Ausgestaltung gemäß den Ansprüchen 14
und 15. Der Versatz zwischen den Drehgebersignalen der beiden Drehgeber wird
hier durch aufeinander abgestimmte Auslegungen der Drehgebergetriebe
realisiert.
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Nach
einer zweiten Lehre, der eigenständige Bedeutung
zukommt, wird eine Antriebseinheit für ein verstellbares Funktionselement
mit der beschriebenen Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung
des Funktionselements und der beschriebenen Positionserfassungsanordnung
zur Erfassung der Position des Funktionselements als solche beansprucht.
Auf die obigen Ausführungen
darf insoweit verwiesen werden.
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Nach
einer dritten Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird
eine Funktionseinheit in einem Kraftfahrzeug mit dem beschriebenen
Funktionselement, der beschriebenen Antriebsanordnung und der beschriebenen
Positionserfassungsanordnung zur Erfassung der Position des Funktionselements
als solche beansprucht. Auch hierzu darf auf die obigen Ausführungen
verwiesen werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In
der Zeichnung zeigt
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1 in
schematischer Darstellung das Heck eines Kraftfahrzeugs bei geöffneter
Heckklappe mit einer Antriebsanordnung in einer Seitenansicht,
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2 die
Antriebsanordnung des in 1 dargestellten Kraftfahrzeugs
mit einer erfindungsgemäßen Positionserfassungsanordnung
in einer Ansicht vom Innenraum des Kraftfahrzeugs aus,
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3 eine
weitere Ausführungsform
einer Antriebsanordnung für
das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug mit einer weiteren
erfindungsgemäßen Positionserfassungsanordnung
im nicht montierten Zustand in einer Ansicht von oben und
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4 ein
Impulsdiagramm der Drehgebersignale der beiden Drehgeber einer vorschlagsgemäßen Positionserfassungsanordnung
bei konstanter Verstellung des Funktionselements.
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Die
vorschlagsgemäße Positionserfassungsanordnung
läßt sich
auf alle möglichen
Funktionselemente 1 in einem Kraftfahrzeug anwenden. Hierzu wird
auf die Aufzählung
in der Beschreibungseinleitung verwiesen. Die Zeichnung betrifft
die Anwendung der Positionserfassungsanordnung für ein als Heckklappe ausgestaltetes
Funktionselement 1. Dies ist nicht beschränkend zu
verstehen.
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Bei
der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
ist eine spindelbasierte Antriebsanordnung 2 zur motorischen
Verstellung der Heckklappe 1 vorgesehen. 3 zeigt
dagegen eine schubstangenbasierte Antriebsanordnung 2 für eine Heckklappe 1.
Bei beiden Ausführungsformen
ist es so, daß die
jeweilige Antriebsanordnung 2 über einen Antriebsstrang 3 mit
der Heckklappe 1 gekoppelt ist und die Heckklappe 1 dadurch
motorisch verstellbar ist. Der Antriebsstrang 3 ist regelmäßig Bestandteil der
Antriebsanordnung 2.
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Im
folgenden wird die grundsätzliche
Arbeitsweise der Positionserfassungsanordnung zunächst losgelöst von den
dargestellten Ausführungsformen erläutert.
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Die
Positionserfassungsanordnung ist mit zwei inkrementalen Drehgebern 4, 5 ausgestattet, die
dem Antriebsstrang 3 zugeordnet sind. Inkrementale Drehgeber
zeichnen sich dadurch aus, daß sie über eine
volle Umdrehung impulsartige Drehgebersignale erzeugen, die sich
mit jeder Umdrehung periodisch wiederholen. Dabei kann es auch sein,
daß pro
Umdrehung nur ein einziger Impuls erzeugt wird.
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Ferner
ist eine Steuerungseinrichtung 6 vorgesehen, die mit den
Drehgeben 4, 5 gekoppelt ist und u.a. der Auswertung
der von den Drehgebern 4, 5 erzeugten Drehgebersignale
dient.
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Die
Anordnung ist so getroffen, daß bei
der Verstellung des Funktionselements 1 ein Versatz zwischen
den Drehgebersignalen der beiden Drehgeber 4, 5 entsteht.
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Es
ist ferner vorzugsweise so, daß im
eingebauten Zustand der eine Drehgeber 4 einer ersten Antriebskomponente 7 des
Antriebsstrangs 3 und der zweite Drehgeber 5 einer
zweiten Antriebskomponente 8 des Antriebsstrangs 3 zugeordnet
ist, wobei diese beiden Antriebskomponenten 7, 8 bei
der Verstellung des Funktionselements 1 unterschiedlich schnell
drehen. Mit den unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten der beiden
Antriebskomponenten 7, 8 läßt sich ein während der
Verstellung des Funktionselements 1 fortschreitender Versatz
zwischen den beiden impulsartigen Drehgebersignalen erzielen.
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Es
wurde bereits erläutert,
daß der
resultierende Versatz als Maß für die aktuelle
Absolutposition des Funktionselements 1 genutzt werden
kann. Entsprechend ist es vorgesehen, daß die Steuerungseinrichtung 6 so
ausgelegt ist, daß sie
daraus die aktuelle Absolutposition des Funktionselements 1 ermittelt.
Diese Auslegung der Steuerungseinrichtung 6 umfaßt sowohl
deren Hardware als auch deren Software.
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Durch
die unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten der beiden obigen Antriebskomponenten 7, 8 ist
es so, daß die
Drehgeber 4, 5 bei unterstellter konstanter Verstellung
des Funktionselements 1 jeweils Drehgebersignale mit unterschiedlichen
Impulsfrequenzen erzeugen, wobei die eine Impulsfrequenz kein ganzzahliges
Vielfaches der anderen Impulsfrequenz sein darf. Damit ist gewährleistet,
daß der
Versatz zwischen den Drehgebersignalen über mehrere Umdrehungen der
beiden Antriebskomponenten 7, 8 wie oben beschrieben
fortschreitet.
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Besonders
praxisgerecht ist die Ausgestaltung, bei der sich die eine Impulsfrequenz
nur geringfügig
von der anderen Impulsfrequenz unterscheidet. Damit läßt sich
ein relativ großer
Meßbereich
realisieren.
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Vorzugsweise
ist die Anordnung so getroffen, daß der Versatz über den
gesamten Verstellweg des Funktionselements 1 nicht größer ist
als eine Periode des Drehgebersignals mit höherer Impulsfrequenz, da nur
so eine eindeutige Zuordnung des Versatzes zu der Stellung des Funktionselements 1 möglich ist.
Andernfalls ist dafür
zu sorgen, daß jedes Überschreiten
dieser maximalen Versatzgröße gespeichert
und bei der Ermittlung der Absolutposition berücksichtigt wird. Diese Überlegung
geht wieder aus von der Situation der konstanten Verstellung des Funktionselements 1.
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Es
sind zwei bevorzugte Möglichkeiten
denkbar, den obigen Versatz zwischen den Drehgebersignalen der beiden
Drehgeber und damit die Absolutposition des Funktionselements 1 meßtechnisch
zu erfassen.
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Bei
einer ersten bevorzugten Möglichkeit
zur Erfassung des Versatzes ist es vorgesehen, daß die Steuerungseinrichtung 6 die
Absolutposition des Funktionselements 1 aus der Zeitdifferenz
zwischen einem Impuls des einen Drehgebers 4 und dem darauffolgenden
Impuls des anderen Drehgebers 5 ermittelt. Beispielsweise
wird hier der Abstand der Impulsspitzen der beiden Drehgebersignale
bestimmt. Dies ist beispielhaft in 4 dargestellt.
Der fortschreitende Versatz zwischen den Drehgebersignalen ("D4": Drehgeber 4; "D5": Drehgeber 5)
ist dort durch die Zeitdifferenzen Δt1, Δt2 und Δt3 dargestellt.
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Der
Darstellung in 4 liegt die Situation der konstanten
Verstellung des Funktionselements 1 zugrunde. Die Impulsformen
sind dabei nur beispielhaft gewählt.
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Bei
der oben beschriebenen Ermittlung der Absolutposition des Funktionselements 1 aus
der Zeitdifferenz ist zu berücksichtigen,
daß diese
Zeitdifferenz mit der Verstellgeschwindigkeit des Funktionselements 1 variiert.
Entsprechend ist es notwendig, die ermittelte Zeitdifferenz auf
die jeweilige Verstellgeschwindigkeit zu beziehen.
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Die
Verstellgeschwindigkeit kann ohne weiteres aus den zuvor ermittelten
Werten gewonnen werden. Dabei kommt es nicht darauf an, die tatsächliche
Verstellgeschwindigkeit zu ermitteln. Es ist lediglich notwendig,
einen Wert zu bestimmen, der ein Maß für die aktuelle Verstellgeschwindigkeit
darstellt. Ein solches Maß läßt sich
beispielsweise aus der Frequenz und/oder der Wellenlänge eines
der Drehgebersignale ermitteln. Auch eine Motordrehzahl kann als
Maß für die Verstellgeschwindigkeit
genutzt werden. Letztlich ist die Drehzahl oder Drehgeschwindigkeit
aller Komponenten nutzbar, die mit dem Funktionselement 1 bewegungsgekoppelt
sind.
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Die
zweite bevorzugte Möglichkeit
zur Erfassung des Versatzes besteht darin, daß die Steuerungseinrichtung 6 die
Absolutposition des Funktionselements 1 aus der Phasendifferenz
zwischen dem aktuellen Impuls des einen Drehgebers 4 und dem
aktuellen Impuls des anderen Drehgebers 5 ermittelt. Diese
Variante ist dann anwendbar, wenn die Impulse eine meßtechnisch
ohne weiteres auflösbare
Formgebung, beispielsweise eine Sinusform o.dgl., aufweisen. Dann
läßt sich
aus der Phasendifferenz entsprechend der Versatz zwischen den beiden
Drehgebersignalen ermitteln.
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Grundsätzlich kann
es vorgesehen sein, daß die
beiden Drehgeber 4, 5 identisch ausgestaltet sind und
lediglich unterschiedlichen Antriebskomponenten 7, 8 zugeordnet
sind. In bevorzugter Ausgestaltung ist es allerdings so, daß die Drehgeber 4, 5 jeweils
unterschiedlich konfiguriert sind. Damit ist gemeint, daß sie bei
unterstellter identischer Umdrehung unterschiedliche Drehgebersignale
erzeugen. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, daß die Drehgeber 4, 5 pro
Umdrehung der entsprechenden Antriebskomponente 7, 8 Drehgebersignale
mit unterschiedlicher Impulsanzahl generieren. Damit läßt sich
auf einfache Weise ein optimales Verhältnis der Impulsfrequenzen
der beiden Drehgebersignale einstellen.
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Für die konstruktive
Realisierung der Drehgeber 4, 5 sind zahlreiche
Möglichkeiten
denkbar. Beispielsweise könnten
die Drehgeber 4, 5 als magnetische, als induktive
oder als optische Sensoren ausgestaltet sein.
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In
besonders bevorzugter Ausgestaltung sind die Drehgeber 4, 5 als
Hall-Sensoren ausgestaltet, die kostengünstig und gleichzeitig robust
sind. Dann werden die Antriebskomponenten 7, 8,
denen die Drehgeber 4, 5 zugeordnet sind, mit
einer bestimmten Anzahl von Magneten versehen, die bei der Drehung
der Antriebskomponenten 7, 8 am Hall Sensor vorbeilaufen.
Durch eine Erhöhung
der Anzahl der Magnete läßt sich
die Meßgenauigkeit
auf einfache Weise steigern.
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Es
kann auch vorteilhaft sein, die Drehgeber 4, 5 als
MR-Winkelsensoren oder als AMR-Winkelsensoren auszugestalten, die
dann im Sinne von inkrementellen Drehgebern genutzt werden. Hiermit läßt sich
insgesamt eine hohe Meßgenauigkeit
erreichen.
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Im
folgenden wird die Arbeitsweise der vorschlagsgemäßen Positionserfassungsanordnung
anhand der dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsformen
erläutert.
Hier ist das Funktionselement 1 wie erläutert als Heckklappe o.dgl.
eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet, die mittels der Antriebsanordnung 2 motorisch
verstellbar ist.
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Die
Antriebsanordnung 2 weist einen Antrieb 9 mit
einer Motoreinheit 10 und einem nachgeschalteten Getriebe 11 auf,
wobei der Antrieb 9 über
den Antriebsstrang 3 auf das Funktionselement 1 wirkt. Es
wird noch erläutert,
daß auch
mehr als ein Antrieb 9 vorgesehen sein kann.
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Bei
der in 3 dargestellten Antriebsanordnung 2 ist
zu erkennen, daß das
Getriebe 11 als mehrstufiges Getriebe 11 ausgestaltet
ist (dabei wird zunächst
nur der in 3 untere Bereich der Antriebsanordnung 2 berücksichtigt).
Teil des Getriebes 11 sind bei der in 3 dargestellten
Ausführungsform jedenfalls
die Stirnräder 12, 13 und 14.
Es ist der Darstellung in 3 ferner
zu entnehmen, daß dem Stirnrad 13 der
Drehgeber 4 und dem Stirnrad 14 der Drehgeber 5 zugeordnet
ist. Die Drehgeber 4, 5 sind als Hall-Sensoren
ausgestaltet. Entsprechend sind die Stirnräder 13, 14 an
ihrem Umfang mit entsprechenden Magneten ausgestattet. Die beiden
Stirnräder 13, 14 sind
durch deren unterschiedliche Durchmesser unterschiedlich schnell
drehende Antriebskomponenten 7, 8 in obigem Sinne.
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Es
darf noch darauf hingewiesen werden, daß sich an das Stirnrad 14 ein
Exzenter 15a mit einer daran angelenkten Schubstange 16a anschließt. Die
Schubstange 16a ist im montierten Zustand antriebstechnisch
mit der Heckklappe 1 gekoppelt. Eine zweite Schubstangenanordnung 15b, 16b ist über einen
Seil- oder Riementrieb 17 an die Motoreinheit 10 angeschlossen.
Auch die zweite Schubstange 16b ist im montierten Zustand
antriebstechnisch mit der Heckklappe 1 gekoppelt. Das Getriebe 11 einerseits und
der Seil- oder Riementrieb 17 andererseits sind so ausgelegt,
daß die
Schubstangen 16a, 16b stets synchron laufen.
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Letztlich
ist es bei der in 3 dargestellten Ausführungsform
so, daß die
Antriebsanordnung 2 zwei Antriebe 9a, 9b aufweist,
die über
zwei Teilantriebsstränge 3a, 3b auf
das Funktionselement 1 wirken. Dabei ist die Motoreinheit 10 des
einen Antriebs 9a gleichzeitig die Motoreinheit 10 des
anderen Antriebs 9b. Die beiden Antriebe 9a, 9b teilen
sich also die eine Motoreinheit 10.
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Anders
ist dies bei der in den 1 und 2 dargestellten
Antriebsanordnung 2. Hier sind zwei voneinander getrennte
Antriebe 9a, 9b vorgesehen, wobei jeder Antrieb 9a, 9b eine
eigene, nicht dargestellte Motoreinheit mit einem nachgeschalteten
Getriebe 11 aufweist. Die beiden Antriebe 9a, 9b wirken über zwei
Teilantriebsstränge 3a, 3b auf
die Heckklappe 1. Wesentlich dabei ist, daß der eine Drehgeber 4 einer
Antriebskomponente 7 des einen Teilantriebsstrangs 3a und
der andere Drehgeber 5 einer Antriebskomponente 8 des
anderen Teilantriebsstrangs 3b zugeordnet ist, wobei diese
beiden Antriebskomponenten 7, 8 bei der Verstellung
des Funktionselements 1 unterschiedlich schnell drehen. Wie
dies realisiert ist, wird noch erläutert.
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Bei
der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
sind die beiden Antriebe 9a, 9b als Spindelantriebe
mit einem Spindel-Spindelmutter-Getriebe ausgestaltet. Dabei ist
der eine Drehgeber 4 dem einen Spindelantrieb 9a und
der andere Drehgeber 5 dem anderen Spindelantrieb 9b zugeordnet.
Im einzelnen ist es hier so, daß der
eine Drehgeber 4 der Spindel 18a des einen Spindelantriebs 9a und
der andere Drehgeber 5 der Spindel 18b des anderen
Spindelantriebs 9b zugeordnet ist. Bei dieser bevorzugten
Ausführungsform
entsprechen die beiden Spindeln 18a, 18b also
den Antriebskomponenten 7, 8 in obigem Sinne.
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Unterschiedliche
Drehgeschwindigkeiten für die
Spindeln 18a, 18b lassen sich ohne weiteres durch
eine entsprechende Ansteuerung der Motoreinheiten der Spindelantriebe 9a, 9b erreichen.
Um trotz der unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten der Spindeln 18a, 18b einen
Synchronlauf der beiden Schubstangen 16a, 16b zu
erreichen, wird vorgeschlagen, daß die Spindeln 18a, 18b der
beiden Spindelantriebe 9a, 9b unterschiedliche
Spindelsteigungen aufweisen. Dabei ist es vorzugsweise so, daß die Spindelsteigung
der Spindel 18a des einen Spindelantriebs 9a etwa
5% größer ist
als die Spindelsteigung der Spindel 18b des anderen Spindelantriebs 9b.
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Die
jeweilige Anordnung der Drehgeber 4, 5 ist in 2 den
ausschnittsweisen Darstellungen zu entnehmen. Die Spindeln 18a, 18b sind
hier jeweils mit einer Meßscheibe 19a, 19b ausgestattet,
die jeweils mit einer bestimmten Anzahl von Magneten für die vorzugsweise
als Hall-Sensoren ausgestalteten Drehgeber 4, 5 bestückt sind.
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Es
gibt zahlreiche weitere Möglichkeiten
zur Anordnung der beiden inkrementalen Drehgeber 4, 5.
Beispielsweise könnte
es bei einem der in 1 und 2 dargestellten
Spindelantriebe 9a, 9b vorgesehen sein, daß der eine
Drehgeber 4 der Motoreinheit oder einem zwischengeschalteten
Getriebeabschnitt und der zweite Drehgeber 5 der Spindel 18a zugeordnet
ist. Dann sind beide Drehgeber 4, 5 innerhalb
eines Teilantriebsstrangs 3a angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist es
nicht unbedingt notwendig, daß die
beiden Drehgeber 4, 5 unterschiedlichen Antriebskomponenten 7, 8 des
Antriebsstrang 3 zugeordnet sind. In einer bevorzugten
Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß beide Drehgeber 4, 5 derselben
Antriebskomponente 7 zugeordnet sind und daß zwischen
die Antriebskomponente 7 und den einen Drehgeber 4 ein
erstes Drehgebergetriebe und zwischen die Antriebskomponente 7 und
den anderen Drehgeber 5 ein zweites Drehgebergetriebe geschaltet
ist. Die Auslegungen der Drehgebergetriebe sind so aufeinander abgestimmt,
daß bei
der Verstellung des Funktionselements 1 ein Versatz zwischen
den Drehgebersignalen der beiden Drehgebersignale 4, 5 entsteht.
Aus diesem Versatz läßt sich dann
wie oben erläutert
die Absolutposition des Funktionselements 1 ermitteln.
Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung ist irgendwie dafür zu sorgen,
daß der
Versatz zwischen den Drehgebersignalen der beiden Drehgeber 4, 5 zustandekommt.
Dies läßt sich
einfach dadurch erreichen, daß die Übersetzung des
einen Drehgebergetriebes geringfügig
unterschiedlich zu der Übersetzung
des anderen Drehgebergetriebes ist.
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Die
zuletzt beschriebene Ausgestaltung, bei der beide Drehgeber 4, 5 derselben
Antriebskomponente 7 zugeordnet sind, läßt sich auch mit einer Spindelantriebsanordnung
erreichen. Hier ist es vorgesehen, daß der mindestens eine Antrieb 9a, 9b als Spindelantrieb
mit einem Spindel-Spindelmutter-Getriebe ausgestaltet ist und daß sowohl
der eine Drehgeber 4 als auch der andere Drehgeber 5 dem
Spindelantrieb 9a, vorzugsweise der Spindel 18a des Spindelantriebs 9a,
zugeordnet ist. Dabei ist es weiter vorzugsweise vorgesehen, daß zwischen
den Spindelantrieb 9a, insbesondere die Spindel 18a des Spindelantriebs 9a,
und den einen Drehgeber 4 ein erstes Drehgebergetriebe
und zwischen den Spindelantrieb 9a, insbesondere die Spindel 18a des
Spindelantriebs 9a, und den anderen Drehgeber 5 ein zweites
Drehgebergetriebe geschaltet ist und daß die Auslegungen der Drehgebergetriebe
so aufeinander abge stimmt sind, daß bei der Verstellung des Funktionselements 1 ein
Versatz zwischen den Drehgebersignalen der beiden Drehgeber 4, 5 entsteht.
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Für die Ausgestaltung
der Drehgebergetriebe sind zahlreiche Möglichkeiten denkbar. Im einfachsten
Falle handelt es sich hierbei jeweils nur um ein einzelnes, zwischengeschaltetes
Stirnrad.
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Grundsätzlich kann
auch ein zusätzlicher, nicht
dargestellter Drehgeber vorgesehen sein, um die Bewegungsrichtung
des Funktionselements 1 erfassen zu können. Dieser weitere Drehgeber
ist vorzugsweise so angeordnet, daß er Drehgebersignale liefert,
die phasenversetzt zu den Drehgebersignalen eines der anderen beiden
Drehgeber 4, 5 liefert. In besonders bevorzugter
Ausgestaltung ist der weitere Drehgeber aber unmittelbar an der
jeweiligen Motoreinheit angeordnet.
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Üblicherweise
ist die Antriebsanordnung 2 mit einer ebenfalls nicht dargestellten
Kupplung ausgestattet. Damit ist es möglich, das Funktionselement 1 auch
manuell zu verstellen. Dies ist insbesondere bei der Ausgestaltung
des Funktionselements 1 als Heckklappe o.dgl. eines Kraftfahrzeugs
vorteilhaft. Die Drehgeber 4, 5 sind dann vorzugsweise
auf der Abtriebsseite der Kupplung angeordnet, so daß auch eine
manuelle Verstellung des Funktionselements 1, die üblicherweise
bei stillstehender Motoreinheit erfolgt, durch die Steuerungseinrichtung 6 erfaßt werden
kann.
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Besonders
vorteilhaft ist bei der vorschlagsgemäßen Positionserfassungsanordnung
die Tatsache, daß eine
Referenzierung nach einer manuellen Verstellung des Funktionselements 1 nicht
notwendig ist. Notwendig ist anschließend lediglich ein langsames
Wiederanfahren des Funktionselements 1, bis der obige Versatz
zwischen den Drehgebersignalen und entsprechend die Absolutposition
des Funktionselements 1 ermittelt wurde. Dann kann der
Normalbetrieb wieder aufgenommen werden. Dies gilt natürlich auch
für den
Fall, daß die
Stromversorgung ausfällt.
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Grundsätzlich ist
es auch denkbar, daß zusätzlich die
Impulse der Drehgebersignale der beiden Drehgeber 4, 5 bei
der Verstellung des Funktionselements gezählt werden, um wiederum die
Absolutposition des Funktionselements 1 ermitteln zu können. Da mit
liegen zwei Möglichkeiten
zur Ermittlung der Absolutposition vor. Bei geeignetem Abgleich
kann die Meßgenauigkeit
dadurch erhöht
werden.
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Nach
einer zweiten Lehre, der eigenständige Bedeutung
zukommt, wird eine Antriebseinheit für ein verstellbares Funktionselement 1 mit
der beschriebenen Antriebsanordnung 2 zur motorischen Verstellung
des Funktionselements 1 und der beschriebenen Positionserfassungsanordnung
zur Erfassung der Position des Funktionselements 1 beansprucht.
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Nach
einer dritten Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird
außerdem
eine Funktionseinheit in einem Kraftfahrzeug mit dem beschriebenen
Funktionselement 1, der beschriebenen Antriebsanordnung 2 und
der beschriebenen Positionserfassungsanordnung zur Erfassung der
Position des Funktionselements 1 als solche beansprucht.
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Für beide
weiteren Lehren gelten alle obigen Ausführungen zu Vorteilen und Varianten
entsprechend. Dies betrifft insbesondere die möglichen Varianten des Funktionselements 1,
die im einleitenden Teil der Beschreibung erläutert wurden.