DE202009018219U1 - setting device - Google Patents
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Abstract
Stelleinrichtung (1) zur elektromotorischen Verstellung eines beweglichen Verstellelementes (2, 14) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antrieb (4) und mit einer Auswerteeinheit (11) sowie mit einem nach dem Mausprinzip arbeitenden optischen Sensor (9) zur berührungslosen Erfassung der Position (Pa) des Verstellelementes (2, 14) entlang dessen Verstellweges (3, 16),
– wobei der Sensor (9) bezüglich einer Referenzfläche (R) derart angeordnet ist, dass der Sensor (9) bei einer Betätigung des Antriebs (4) eine Relativbewegung gegenüber der Referenzfläche (R) erfasst, und
– wobei die Auswerteeinheit (11) aus den vom Sensor (9) erfassten Relativbewegungsdaten (D) die aktuelle Position (Pa, Pi) des Verstellelementes (2, 14) ermittelt.Control device (1) for the electromotive adjustment of a movable adjusting element (2, 14) of a motor vehicle, with a drive (4) and with an evaluation unit (11) and with an operating according to the mouse optical sensor (9) for non-contact detection of the position (P a ) of the adjusting element (2, 14) along the adjustment path (3, 16),
- wherein the sensor (9) with respect to a reference surface (R) is arranged such that the sensor (9) upon actuation of the drive (4) detects a relative movement relative to the reference surface (R), and
- The evaluation unit (11) from the sensor (9) detected relative movement data (D) determines the current position (P a , P i ) of the adjusting element (2, 14).
Description
Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zur elektromotorischen Verstellung eines beweglichen Verstellelementes eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antrieb und mit einer Auswerteeinheit sowie mit einem Sensor zur berührungslosen Erfassung der Position des Verstellelementes.The invention relates to an adjusting device for the electromotive adjustment of a movable adjusting element of a motor vehicle, with a drive and with an evaluation unit and with a sensor for non-contact detection of the position of the adjusting element.
Bei einem modernen Kraftfahrzeug sind üblicherweise eine Vielzahl von mittels Elektromotoren angetriebenen Stelleinrichtungen vorhanden, die unterschiedliche Verstellelemente automatisch entlang eines Verstellweges bewegen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen elektrischen Fensterheber, eine elektrische Sitzverstellung oder eine Einrichtung zur motorischen Verstellung einer Fahrzeugtür, einer Heckklappe, einer Tür, eines Schiebedachs, eines Verstellbodens oder eines Cabrioverdecks.In a modern motor vehicle, a plurality of actuating devices driven by electric motors are usually present, which automatically move different adjustment elements along an adjustment path. These are, for example, an electric window, an electric seat adjustment or a device for the motorized adjustment of a vehicle door, a tailgate, a door, a sunroof, a Verstellbodens or a convertible top.
Während eines Stellvorgangs eines solchen Verstellelementes ist häufig eine gewünschte Endposition präzise anzufahren. Hierzu ist eine genaue Kenntnis der Stellposition des Verstellelementes erforderlich. Die Kenntnisse der aktuellen Stellposition oder hieraus ableitbarer Größen, wie der Drehzahl, der Drehrichtung, der Stellgeschwindigkeit oder des zurückgelegten Stellwegs, sind darüber hinaus häufig auch für die sichere Erkennung eines Einklemmfalls erforderlich.During a setting operation of such adjusting often a desired end position is to approach precisely. For this purpose, a precise knowledge of the adjustment position of the adjustment is required. The knowledge of the current parking position or derived therefrom variables such as the speed, the direction of rotation, the positioning speed or the traversed travel, are also often required for the safe detection of a pinching.
Zur möglichst genauen Erfassung der Stellposition eines Verstellelementes ist es üblich, einen Stellungs-, Positions-, Drehzahl- und/oder Drehrichtungssensor vorzusehen. Ein bekannter berührungsloser Sensor besteht im Wesentlichen aus zwei in einem Abstand oder in einem Winkel versetzt zueinander angeordneten Hall-Sensoren und einem mehrpoligen, beispielsweise zwei- oder vierpoligen Ringmagneten, der auf der Antriebswelle des Elektromotors angeordnet ist. Die Hall-Sensoren erfassen eine Magnetfeldänderung infolge einer Rotation des mit der Antriebswelle fest verbundenen Ringmagneten und generieren hieraus Zählimpulse. Diese werden zusammen mit einer Information über die Drehrichtung des Ringmagneten und damit des Elektromotors ausgewertet, indem die Zählimpulse je nach Drehrichtung des Antriebs aufwärts oder abwärts gezählt werden und somit die jeweilige Stellung bzw. Position der Fensterscheibe angeben. Ein Stellungs- und Drehrichtungssensor zur möglichst genauen Erfassung der Stellposition einer Fensterscheibe ist beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache Sensorik, insbesondere zur möglichst exakten Positionsbestimmung, anzugeben.The invention has for its object to provide the simplest possible sensor, in particular for the most accurate position determination.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu ist ein nach dem Mausprinzip arbeitender optischer Sensor zur berührungslosen Erfassung der Position des Verstellelementes vorgesehen. Der Sensor ist bezüglich einer als Signalgeber wirksamen Referenzfläche derart angeordnet, dass bei einer Betätigung des Antriebs eine Relativbewegung des Sensors gegenüber der Referenzfläche erfasst wird. Aus den vom Sensor erfassten Relativbewegungsdaten ermittelt eine Auswerteeinheit die aktuelle Position des Verstellelementes.This object is achieved by the features of claim 1. For this purpose, an operating according to the mouse principle optical sensor for non-contact detection of the position of the adjusting element is provided. The sensor is arranged with respect to a reference surface acting as a signal generator such that upon actuation of the drive, a relative movement of the sensor relative to the reference surface is detected. From the relative movement data detected by the sensor, an evaluation unit determines the current position of the adjustment element.
Dem optischen Sensor ist eine Lichtquelle, insbesondere Licht emittierende Diode oder Leuchtdiode (LED) zugeordnet. Alternativ kann auch eine Laserlichtquelle in Form einer Laserdiode vorgesehen sein, die auf Grund des sogenannten Speckle-Effektes infolge des dadurch erzielten hohen Kontrastes auch bei wenig strukturierten Oberflächen, wie beispielsweise Glas, die Ermittlung der Relativbewegungsdaten ermöglichen. Die Lichtquelle dient zum Ausleuchten der Referenzoberflache und ist hierzu auf diese derart ausgerichtet, dass ein bestimmtes Objektfeld und/oder ein darin wiederum enthaltenes Merkmal oder Muster ausgeleuchtet wird. Ein Lichtdetektor nimmt mit einer bestimmten Wiederholrate Einzelbilder von der ausgeleuchteten Referenzoberfläche auf.The optical sensor is associated with a light source, in particular light emitting diode or light emitting diode (LED). Alternatively, a laser light source in the form of a laser diode may also be provided which, on account of the so-called speckle effect, makes it possible to determine the relative movement data even in the case of surfaces with little structure, such as glass. The light source is used to illuminate the reference surface and for this purpose is aligned therewith in such a way that a specific object field and / or a feature or pattern contained therein is illuminated. A light detector records at a certain repetition rate frames of the illuminated reference surface.
Der Lichtdetektor wertet die in dem von der Referenzoberfläche reflektierten Licht enthaltenen Bildinformationen aus und generiert hieraus relative Bewegungsdaten. Dies erfolgt im Wesentlichen durch den Vergleich zweier aufeinander folgender Bilder. Dabei können aus einer Wegverschiebung, mit dem sich ein Objekt oder Merkmal der Referenzoberfläche zwischen zwei entsprechenden Zeitpunkten bewegt hat, sowohl der Bewegungsweg als auch die Bewegungsgeschwindigkeit ermittelt werden. Dieser Weg bzw. diese Verschiebung ist mit der Relativbewegung des Verstellelementes korreliert, so dass die Auswerteeinheit eine relative Längs- und/oder Drehbewegung des Verstellelementes sowie dessen aktuelle Position ermitteln kann. Indem die Auswerteeinheit die Relativbewegungsdaten aufsummiert, kann hieraus auch die Absolutposition des Verstellelementes bezogen auf die Referenzfläche ermittelt werden, wenn eine beliebige Anfangsposition des Verstellelementes bekannt ist.The light detector evaluates the image information contained in the light reflected from the reference surface and generates relative motion data therefrom. This is done essentially by comparing two consecutive images. In this case, both the movement path and the movement speed can be determined from a displacement with which an object or feature of the reference surface has moved between two corresponding points in time. This path or this displacement is correlated with the relative movement of the adjusting element, so that the evaluation unit can determine a relative longitudinal and / or rotational movement of the adjusting element as well as its current position. By the evaluation unit adds up the relative movement data, the absolute position of the adjustment element relative to the reference surface can be determined therefrom, if any initial position of the adjustment element is known.
Die Auswerteeinheit kann Teil des Lichtdetektors sein. Auch kann der Lichtdetektor selbst bereits einen CMOS-Chip oder (digitalen Signal-)Mikroprozessor enthalten, der dann Teil der Auswerteeinheit sein kann. Der Mikroprozessor berechnet aus zwei aufeinander folgenden Bildern die relative Bewegung des optischen Sensors gegenüber der Referenzfläche und aus den berechneten Relativbewegungsdaten ermittelt die Auswerteeinheit die aktuelle Position des Verstellelementes.The evaluation unit can be part of the light detector. Also, the light detector itself may already contain a CMOS chip or (digital signal) microprocessor, which may then be part of the evaluation unit. The microprocessor calculates from two successive images the relative movement of the optical sensor with respect to the reference surface and from the calculated one Relative movement data, the evaluation determines the current position of the adjustment.
Der optische Sensor ermittelt die Bewegung des Verstellelementes direkt oder indirekt über ein hiermit und mit dem Antrieb gekoppeltes Koppelelement kontinuierlich und präzise. Für die Bestimmung der Absolutposition des Verstellelementes bzw. des Koppelelementes, das dann die Referenzoberfläche aufweist, eignet sich eine optische Markierung oder ein bestimmtes optisches Muster. Passiert der diese Markierung bzw. dieses Muster den optischen Sensor, so kann die Absolutposition des Verstellelementes direkt ermittelt und/oder eine hinterlegte Absolut- oder Anfangsposition korrigiert werden.The optical sensor determines the movement of the adjusting element directly or indirectly via a coupled thereto and with the drive coupling element continuously and precisely. For the determination of the absolute position of the adjusting element or of the coupling element, which then has the reference surface, an optical marking or a specific optical pattern is suitable. If this marking or pattern passes the optical sensor, then the absolute position of the adjusting element can be determined directly and / or a stored absolute or initial position can be corrected.
So weist in vorteilhafter Weiterbildung die Referenzfläche in Bewegungsrichtung eine Abfolge von optischen Oberflächenmustern auf. Diese können gleich oder unterschiedlich sein. Bei gleichen Oberflächenmustern ist zwischen diesen geeigneterweise ein von den beiden Oberflächenmustern verschiedenes optisches Übergangsmuster vorgesehen. Die Oberflächenmuster können hierbei einem definierten Längsweg innerhalb des Verstellweges des Verstellelementes zugeordnet sein.Thus, in an advantageous development, the reference surface in the direction of movement has a sequence of optical surface patterns. These can be the same or different. For the same surface patterns, there is suitably provided between them an optical transition pattern different from the two surface patterns. The surface patterns may in this case be assigned to a defined longitudinal path within the adjustment path of the adjustment element.
Im Falle einer Zylindermantelfläche als Referenzfläche sind einer bestimmten Anzahl von Kreissegmenten entsprechende Oberflächenabschnitte entlang der jeweiligen Kreisbögen zugeordnet. Diese können wiederum verschiedene Oberflächenmuster oder bestimmte Übergangsmuster zwischen gleichen Oberflächenmustern aufweisen.In the case of a cylinder jacket surface as the reference surface, a certain number of circle segments are assigned corresponding surface sections along the respective circular arcs. These in turn may have different surface patterns or certain transition patterns between like surface patterns.
Durch die Prägung oder Beaufschlagung der Referenzfläche mit unterschiedlichen Oberflächenmustern kann die aktuelle Position des Verstellelementes insbesondere beim Einschalten oder Wiedereinschalten des Antriebs nach vorherigem Antriebsstopps zumindest insoweit ermittelt werden, in welchem Bewegungsabschnitt innerhalb des gesamten Verstellweges sich das Verstellelement aktuell befindet. Eine weitergehende Präzisierung der aktuellen Position des Verstellelementes nach dem erneuten Einschalten des Antriebs bzw. dessen erneuter Spannungsversorgung kann in einfacher Art und Weise dadurch erreicht werden, dass die Oberflächenmuster weitere Merkmale oder Muster, beispielsweise eine in Längsrichtung verlaufende Diagonallinie oder im Falle einer Zylindermantelfläche eine alle Oberflächenmuster erfassende Schraubenlinie, enthält. Aus dem speziellen Oberflächenmuster kann dann der zugeordnete Längsabschnitt bzw. Drehwinkel oder Sektor ermittelt werden, während aus der Lage bzw. aus der Lageverschiebung der Diagonal- bzw. Schraubenlinienmarkierung im aktuellen Objektfeld des optischen Sensors die exakte Position innerhalb dieses Oberflächenmusters und somit die Absolutposition des Verstellelementes bestimmt werden kann.By embossing or impingement of the reference surface with different surface patterns, the current position of the adjusting element, in particular when switching on or restarting the drive after previous drive stop can be determined at least insofar as in which movement section within the entire adjustment, the adjustment is currently. A further refinement of the current position of the adjusting element after switching on the drive or its renewed power supply can be achieved in a simple manner that the surface pattern further features or patterns, for example, a longitudinally extending diagonal line or in the case of a cylinder jacket surface all Surface pattern sensing helix containing. The assigned longitudinal section or angle of rotation or sector can then be determined from the specific surface pattern, while the exact position within this surface pattern and thus the absolute position of the adjustment element can be determined from the position or from the positional shift of the diagonal or helical mark in the current object field of the optical sensor can be determined.
Die Referenzfläche kann eine den gesamten Verstellweg des Verstellelementes zwischen zwei Endpositionen repräsentierende Oberfläche des Verstellelementes selbst sein. Auch kann die Referenzfläche an einem antriebsseitigen oder abtriebsseitigen Koppelelement vorgesehen sein, dass sich innerhalb des Kraftflusses zwischen dem Antrieb und dem Verstellelement befindet. In diesem Fall ist der optische Sensor geeigneterweise ortsfest, während sich relativ hierzu die Referenzfläche synchron mit dem Verstellelement bzw. Koppelelement bewegt.The reference surface may be a surface of the adjustment element itself representing the entire adjustment path of the adjustment element between two end positions. Also, the reference surface may be provided on a drive-side or output-side coupling element that is located within the power flow between the drive and the adjusting element. In this case, the optical sensor is suitably stationary, while relative to the reference surface moves synchronously with the adjusting element or coupling element.
Bei einem Fensterhebersystem ist beispielsweise die Referenzfläche von einem Bowdenzug getragen, der über eine vom Antrieb angetriebene Seiltrommel geführt ist und einen mit einem Mitnehmer für die Fensterscheibe gekoppelten Gleiter entlang einer Führungsschiene bewegt.In a power window system, for example, the reference surface is supported by a Bowden cable, which is guided over a driven by the drive cable drum and moves a coupled with a driver for the window glass slider along a guide rail.
Eine sich in Längsrichtung erstreckende bandförmige Referenzfläche eignet sich vorteilhafterweise auch bei einer automatischen Sitzverstellung, indem die Referenzfläche in einer am Fahrzeugboden fixierten Unterschiene oder in einer entlang dieser geführten und den Fahrzeugsitz tragenden Oberschiene vorgesehen ist. Der optische Sensor ist dann mit der Oberschiene bzw. mit der Unterschiene verbunden oder in geeigneter Weise in diese integriert.A strip-shaped reference surface extending in the longitudinal direction is also advantageously suitable for automatic seat adjustment, in that the reference surface is provided in a lower rail fixed to the vehicle floor or in an upper rail guided along it and supporting the vehicle seat. The optical sensor is then connected to the upper rail or to the lower rail or integrated in a suitable manner in this.
Eine Zylindermantelfläche als Referenzfläche eignet sich besonders zur Erfassung von Drehbewegungen, beispielsweise der Antriebs- oder Motorwelle, einer Getriebeachse oder einer Spindel eines Spindelantriebs, insbesondere bei einem Sitzverstell-, Heckklappen- oder Ladebodenantrieb.A cylindrical surface as a reference surface is particularly suitable for detecting rotational movements, such as the drive or motor shaft, a transmission axis or a spindle of a spindle drive, especially in a Sitzverstell-, tailgate or loading floor drive.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Ein nach dem Mausprinzip arbeitender optischer Sensor
Der optischer Sensor
Die Referenzfläche R (
Der Mikroprozessor
Aufgrund der zweidimensionalen Bilderfassung liegen sowohl x-Koordinaten als auch y-Koordinaten der Bewegung vor, so dass beispielsweise aus der x-Koordinaten die Relativbewegung entlang des Verstellweges
Die vom optischen Sensor
Dabei sind Pi die aufsummierten Positionsdaten und Po ein definierter Anfangswert bzw. eine definierte Anfangsposition. Dieser Anfangswert Po kann eingelernt oder aber durch eine definierte Markierung M (
Während bei den Ausführungsbeispielen gemäß den
Die als Referenzfläche R wirksame Zylindermantelfläche bzw. der kreisringförmige Signalgeber
Die
Wie an dem Oberflächenmuster R5 in
Bei der Ausführungsformen nach den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stelleinrichtungsetting device
- 22
- Fensterscheibewindowpane
- 33
- Verstellwegadjustment
- 44
- Motor/AntriebMotor / drive
- 55
- Koppelelementcoupling element
- 66
- Seiltrommelcable drum
- 77
- BowdenzugBowden
- 88th
- Mitnehmertakeaway
- 99
- optischer Sensoroptical sensor
- 1010
- Signalleitungsignal line
- 1111
- Auswerteeinheitevaluation
- 1212
- Steuerleitungcontrol line
- 1313
- Schienensystemrail system
- 1414
- Oberschieneupper rail
- 1515
- Unterschienebottom rail
- 1616
- Verstellwegadjustment
- 1717
- Lichtquellelight source
- 1818
- Mikroprozessormicroprocessor
- 1919
- Sensorelementsensor element
- 2020
- Linselens
- 2121
- Motor-/WelleEngine / shaft
- AA
- Markierungmark
- DD
- BewegungsdatenTransaction data
- Fn F n
- ÜbergangsmusterTransition pattern
- FS F S
- Start-/NormierungsmusterStart / normalization pattern
- Mn M n
- Oberflächenmuster/-strukturSurface pattern / structure
- Pa P a
- Absolutpositionabsolute position
- P0 P 0
- Anfangspositionstarting position
- Pi P i
- Positionsdatenposition data
- RR
- Referenzoberflächereference surface
- Rn R n
- Oberflächenabschnittsurface section
- SS
- Steuerdatencontrol data
- Un U n
- Übergangcrossing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE200920018219 DE202009018219U1 (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | setting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE202009018219U1 true DE202009018219U1 (en) | 2011-04-21 |
Family
ID=43902361
Family Applications (1)
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DE200920018219 Expired - Lifetime DE202009018219U1 (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | setting device |
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2009
- 2009-11-20 DE DE200920018219 patent/DE202009018219U1/en not_active Expired - Lifetime
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
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