DE3527906C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Positionierung eines mittels einer Verstellvorrichtung, die einen Gleichstrommotor aufweist, verstellbaren Gegenstandes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes oder eines Teiles eines Fahrzeugsitzes, mit einem Impulsgeber, der eine der Anzahl von Umdrehungen des Gleichstrommotors entsprechende Anzahl von Impulsen für eine inkrementale Positionsbestimmung erzeugt.

Insbesondere bei Verstellvorrichtungen für Fahrzeugsitze oder Teile derselben ist es in der Regel schwierig, mit dem Antriebsmotor, bei dem es sich üblicherweise um einen Getriebemotor handelt, einen Impulsgeber zu verbinden, da diese Motoren und ihre Getriebe kein freies Wellenende haben, an das der Impulsgeber angekuppelt werden könnte. Außerdem ist in der Regel bereits aus Platzgründen die Anordnung eines Impulsgebers problematisch.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ("Feinwerktechnik und Meßtechnik" 91 (1983) 3, S. 113-115) wird der Stellwinkel der Rückenlehne eines Kraftfahrzeugsitzes digital inkremental über ein Fotodetektoren-Paket und eine mit Schlitzen versehene Scheibe am Zahnradmechanismus oder mittels eines flexiblen Kabels, dessen der Motordrehzahl entsprechende Sinuswellen über einen Schwellwertschalter in Impulse umgewandelt werden, abgefragt. Ein Komparator gibt der Veränderung des Stellwinkels entsprechend Impulse an einen Mikrocontroller weiter, der sie laufend zählt und daraus die Position der Rückenlehne ermittelt. Daher sind auch diese bekannten Lösungen mit den vorstehend erwähnten Nachteilen behaftet.

Für Verstellvorrichtungen der eingangs genannten Art unbrauchbar ist ferner eine bekannte Stelleinrichtung zur Drehwinkeleinstellung (DE 34 07 097 A1), die einen Drehwinkelgeber hat, der jedoch Drehwinkel nur im Bereich zwischen 0 und 180° zu erfassen vermag. Dies ist in Kombination mit einem innerhalb des Verstellbereiches eine Vielzahl von Umdrehungen machenden Motor ungenügend. Ungeeignet für Fahrzeugsitze ist ferner ein ebenfalls bekannter Positionsgeber (Kaiser, L., Henke, H.: Strom- und Positionssteuerungen mit linearen Hallsensoren, Feinwerktechnik und Meßtechnik 88 (1980) 6, S. 304-306), da dieser Positionsgeber ein sich über den gesamten Verstellbereich erstreckendes Magnetfeld benötigt, dessen lageabhängige Größe von einem Hallsensor erfaßt wird. Dieses Magnetfeld wird von Stahlteilen, die sich in der Nähe befinden, erheblich beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nicht nur für ungünstige Raumverhältnisse und beliebig große Verstellwege geeignet ist, sondern auch eine Zuordnung des Impulsgebers zum Antriebsmotor ohne Schwierigkeiten ermöglicht. Diese Aufgabe löst eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Überlegung zugrunde, daß die periodischen Schwankungen des Motorstromes, deren Anzahl pro Umdrehung der Motorwelle konstruktiv bedingt und deshalb unveränderlich ist, die Möglichkeit eröffnen, eine definierte Anzahl von Impulsen pro Umdrehung der Motorwelle zu erzeugen, ohne dabei die Motorwelle oder die Welle eines nachgeschalteten Getriebes als Antrieb für einen Impulsgeber oder als Teil eines Impulsgebers verwenden zu müssen. Die erfindungsgemäße Lösung erfordert deshalb keine Anschlußmöglichkeit für den Sensor an eine während des Laufens des Motors sich drehende Welle, weshalb sie allgemein verwendbar ist und sich auch für eine Nachrüstung eignet.

Besonders vorteilhaft ist eine direkte Auswertung der periodischen Schwankungen des Stromes, da es hierzu genügt, als Sensor für den Motorstromkreis einen Widerstand, also ein einfaches und kostengünstiges Bauteil, zu nehmen. Ein derartiger Stromsensor ist aber auch insofern besonders vorteilhaft, als er nicht am Motor oder in der Nähe des Motors zu sein braucht, sondern in dem Steuergerät oder dgl. liegen kann, von dem aus die Stromversorgung des Motors erfolgt. Zum Motor brauchen deshalb nur so viele Leitungen geführt zu werden, wie zu dessen Stromversorgung erforderlich sind. Bei Fahrzeugen sind dies in der Regel nur zwei Leitungen.

Um sicher das auf die periodischen Stromschwankungen zurückzuführende Ausgangssignal des Sensors weiterverarbeiten zu können, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Signalauswerteschaltung vorgesehen, die das Wechselspannungssignal vom Gesamtsignal trennt und, soweit erforderlich, digitalisiert, also in Impulse umformt. Impulse sind vor allem auch dann vorteilhaft, wenn die Positionsermittlung mit Hilfe eines Rechners erfolgt. Ist ein derartiger Rechner mit einem Anschluß für eine manuelle Eingabeeinheit versehen, dann können über diese Eingabeeinheit nicht nur die erforderlichen Befehle für die Verstellvorrichtung eingegeben werden, sondern beispielsweise auch diejenigen Informationen, die notwendig sind, um bestimmte Positionen zu speichern, damit der verstellbare Gegenstand automatisch in diese Positionen gebracht werden kann.

Sofern ein Rechner zur Verfügung steht, ist dieser vorteilhafterweise mit Steuerausgängen für den Lauf des Elektromotors in der einen bzw. anderen Drehrichtung versehen. Man kann dann an diese Steuerausgänge je einen Signalgeber anschließen, deren Ausgangssignale nicht nur für die Motorsteuerung verwendet werden, sondern auch einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler, für den das vom Sensor gelieferte Signal als Taktsignal verwendet wird, zugeführt werden.

Ein Stromsensor ermöglicht es ferner, den Strom daraufhin zu überwachen, ob er einen oberen Grenzwert überschreitet. Dieses Überlastsignal kann, gegebenenfalls zusammen mit einem korrespondierenden Unterlastsignal, ebenfalls dem Rechner zugeführt werden, welcher bei einer unzulässigen Überlast die Stromzufuhr zum Motor unterbrechen kann.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels.

Ein Gleichstrommotor 1 mit ausgeprägten Polen, der als Antrieb einer nicht dargestellten Verstellvorrichtung für einen Kraftfahrzeugsitz dient, an den diese Verstellvorrichtung entweder direkt angeflanscht oder über eine biegsame Welle angekuppelt ist, ist über zwei Verbindungsleitungen 2 an eine Stromversorgung 3 angeschlossen. Letztere enthält die als Relais oder als Transistor ausgeführten Schalter, mit deren die Drehrichtung des Motors durch eine entsprechende Polung gewählt und der Motor aus- und eingeschaltet werden kann. Die Stromversorgung 3 ist deshalb mit dem Bordnetz verbunden. Innerhalb der Stromversorgung 3 liegt in dem sich über den Gleichstrommotor 1 schließenden Strompfad ein niederohmiger Widerstand 4, welcher als Sensor für den Motorstrom dient. An dem Widerstand 4 wird eine dem Motorstrom proportionale Spannung abgegriffen, die zum einen einer Stromauswerteschaltung 15 zugeführt wird, welche ständig den Motorenstrom mit einem vorgebbaren Grenzwert vergleicht. Liegt der Motorstrom über diesem Grenzwert, dann gibt die Stromauswerteschaltung 15 ein digitalisiertes Überstrom-Signal an einen Zentral-Rechner 6 ab. Überschreitet hingegen der Motorstrom nicht den Grenzwert, dann liefert die Stromauswerteschaltung 15 ein digitalisiertes Unterstrom-Signal an den Zentral-Rechner 6. Die am Widerstand 4 abgegriffene Spannung wird auch einer Auswerteschaltung 7 zugeführt, welche die Gesamtspannung in einen Gleichspannungsanteil und einen diesem überlagerten Wechselspannungsanteil trennt, der darauf zurückzuführen ist, daß der Motorstrom, unabhängig von der Belastung des Motors, bei jeder Umdrehung der Motorwelle eine konstruktiv bedingte, definierte Anzahl periodischer Schwankungen erfährt. Das abgetrennte Wechselspannungssignal wird in der Auswerteschaltung 7 im erforderlichen Umfang verstärkt und in eine Folge von Impulsen mit konstanter Amplitude und einer der Motordrehzahl entsprechenden Frequenz umgewandelt. Diese Impulse werden dem Zentral- Rechner 6 zugeführt.

Der Zentral-Rechner 6, an den eine manuelle Eingabeeinheit 10 angeschlossen ist, enthält einen Vorwärts/Rückwärts-Zähler 11, dessen Takteingang das von einem der Auswerteschaltung 7 nachgeschalteten Analog/Digital-Wandler abgegebene Signal zugeführt wird.

Der Zentral-Rechner 6, mittels dessen auch andere, gegebenenfalls vorhandene Verstellvorrichtungen gesteuert werden können und der deshalb nicht nur die im Blockschaltbild dargestellten Eingänge und Ausgänge hat, hat für jeden zu steuernden Gleichstrommotor 1 zwei Steuerausgänge, an welche je ein Signalgeber 12 bzw. 13 angeschlossen ist. Der Signalgeber 12 erzeugt die für einen Lauf des Gleichstrommotors 1 in der einen Drehrichtung erforderlichen Signale, der Signalgeber 13 diejenigen für den Motorlauf in eine andere Richtung. Die Ausgangssignale der beiden Signalgeber 12 und 13 werden einer Motordrehrichtungssteuerung 14 zugeführt, mittels deren die in der Stromversorgung 3 enthaltenen Schalter angesteuert werden. Die Ausgangssignale der Signalgeber 12 und 13, welche einem Rechtslauf bzw. einem Linkslauf des Gleichstrommotors 1 entsprechen, werden auch dem einen bzw. anderen Zähleingang des Vorwärts/Rückwärts-Zählers 11 zugeführt.

Ausgehend von einer definierten Position des zu verstellenden Sitzes oder Sitzteiles, vorzugsweise der einen Endposition des Verstellbereiches, erfolgt mit der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung eine inkrementale Positionsmessung, weil der Drehung der Motorwelle um einen bestimmten Winkel ein Zählschritt des Zählers 11 entspricht und deshalb der Zählerinhalt die momentane Position repräsentiert. Um die sich aus dem Zählerstand ergebende Position in einen absoluten Positionswert oder in einen prozentualen Anteil des gesamten Verstellweges umsetzen zu können, braucht nur die Anzahl der Zählimpulse ermittelt zu werden, welche sich bei einer Verstellung über den gesamten Verstellweg ergibt. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist daher auch dann anwendbar, wenn keine näheren Angaben über den Gleichstrommotor 1, insbesondere auch keine Angaben darüber vorliegen, wieviele periodische Schwankungen der Motorstrom pro Umdrehung der Motorwelle erfährt und wie groß das Übersetzungsverhältnis eines eventuell vorhandenen Getriebes ist.

Der Zentral-Rechner 6 enthält vorzugsweise einen Speicher, in dem für jede anschließbare Verstellvorrichtung wenigstens eine auswählbare Position speicherbar ist. Durch eine entsprechende Eingabe über die manuelle Eingabeeinheit 10 kann dann eine automatische Einstellung auf die gespeicherte Position oder eine der gespeicherten Positionen erfolgen. Der Zentral-Rechner 6 hat im Ausführungsbeispiel ferner einen direkten Eingang für das am Widerstand 4 abgreifbare Sensorsignal.

Claims (12)

1. Schaltungsanordnung zur Positionierung eines mittels einer Verstellvorrichtung, die einen Gleichstrommotor aufweist, verstellbaren Gegenstandes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes oder eines Teiles eines Fahrzeugsitzes, mit einem Impulsgeber, der eine der Anzahl von Umdrehungen des Gleichstrommotors entsprechende Anzahl von Impulsen für eine inkrementale Positionsbestimmung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber einen Sensor (4) aufweist, der auf die während des Laufs des Gleichstrommotors (1) auch bei konstanter Last vorhandenen und durch den Lauf bedingten periodischen Schwankungen des Motorstromes anspricht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein die Größe des Motorstromes in ein entsprechendes Spannungssignal umsetzender Wandler (4) ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler ein im Motorstromkreis liegender Widerstand (4) ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalauswerteschaltung (7) den Wechselspannungsanteil vom Gesamtspannungssignal trennt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalauswerteschaltung (7) ein Analog/Digital-Wandler nachgeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Rechner (6) mit einem Eingang für das digitalisierte, der Anzahl der Umdrehungen des Gleichstrommotors (1) entsprechende Signal sowie einem Vorwärts/Rückwärts-Zähler (11).

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (6) mit einem Anschluß für eine manuelle Eingabeeinheit (10) versehen ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (6) Steuerausgänge für die Vorgabe des Laufs des Gleichstrommotors (1) in der einen bzw. der anderen Drehrichtung hat.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Steuerausgänge des Rechners (6) je ein Signalgeber (12, 13) angeschlossen ist, deren Signalausgänge mit den beiden Zähleingängen des Vorwärts/Rückwärts-Zählers (11) verbunden sind, an dessen Takteingang das digitalisierte, die Anzahl der Umdrehungen des Gleichstrommotors (1) repräsentierende Signal anliegt.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine dem Sensor (4) nachgeschaltete Stromauswerteschaltung (15) mit einem Ausgang für ein Überlast-Signal.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromauswerteschaltung (15) zusätzlich einen Ausgang für ein Unterlast-Signal aufweist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (6) für jeden Ausgang der Stromauswerteschaltung (15) einen Eingang aufweist.