CN100507777C - 用于自动操纵车门的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用来自动操纵车门特别是汽车后盖板的驱动装置，其中驱动装置(4)可通过一输出轴(5)与车门(1)或一传动装置(6)连接，传动装置作相应于车门(1)转动运动的转动运动，驱动装置(4)包括至少一个可与一电子分析装置(21)连接的、用来测量车门(1)当时的角度位置的第一传感器装置(7)。为了充分利用增量式工作的、但是在电流中断后不需要在到达车门(1)的终点位置后才重新校准的车门(1)的位置测量的优点，本发明建议，车门(1)的整个转角(α)分成至少三个相互衔接的区(转角区)(α1-α4)，其中各个转角区(α1-α4)可通过一适合于绝对值测量的第一传感器装置(7)测量。在各个区(α1-α4)内车门转角的测量借助于一包括至少一个增量式工作的测量值传感器的第二传感器装置进行。驱动装置(4)具有多个依次设置的传动级(10，12)，包括第一传动级(10)和第二传动级(12)，第一传感器装置(7)设置在第一传动级(10)和第二传动级(12)之间，并且设置一附加传动机构(30)，该传动机构具有一输出装置，该输出装置进行可由第一传感器装置(7)检测的、类似于输出轴的旋转运动。

Description

用于自动操纵车门的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用于自动操纵车门特别是汽车后盖板的驱动装置。
背景技术
在可自动操纵的车门中要求，借助于一个或几个传感器测量车门当时的位置，因为这些信息还对于速度控制和车门的终点位置停止或障碍识别是必要的。例如对于可自动操纵的后盖板在即将到达上、下终点位置时需要减速，从而使后盖板不以全部动能撞在末端止挡上。此外在关闭车门时使它在即将完全关闭之前缓慢地移向门的密封件是重要的，以便减小驾驶员或搭乘者受伤的危险。
车门当时的位置通常借助于转角传感器测量，该传感器安装在例如驱动装置的输出轴上或车门的铰链连接装置上。为了测量输出轴相应转角的绝对值主要采用电位计或模拟磁场传感器作为转角传感器。
对于模拟转角传感器证明它有以下缺点，即它带来比较高的成本，部分地具有大的磨损，此外需要大的结构空间。
原则上车门的转角虽然也可以用便宜得多的增量测量值传感器确定，但是这些测量值传感器有这样的缺点，即在先前电流中断时通常表征车门中间位置的数据会丢失。因此在电流中断后车门不可能从一中间位置出发受控制地运动。只有在(自动或手动进行)的车门关闭过程后，这时例如关闭信号用来形成新的基准，***才重新校准。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用来自动操纵车门的驱动装置，它利用增量式工作的位置测量的优点，但是这里在电流中断后不是在车门到达一个终点位置后才进行重新的校准。
按照本发明这个目的通过以下的特征实现。
本发明基本上建立在这样的设想的基础之上，即车门的整个转角可分成至少三个相互邻接的区(转角区)，其中各个转角区可通过一适合于绝对值测量的第一传感器装置测量。车门在单个区内的转角测量借助于一包括至少一个增量式工作的测量传感器的第二传感器装置进行。
按本发明的用来自动操纵车门的驱动装置，其中驱动装置可通过一根输出轴与车门或一传动装置连接，此传动装置进行与车门的转动运动相应的转动运动，其中驱动装置包括至少一个可与一电子分析装置连接的用来测量车门相应的角度位置的第一传感器装置，具有以下特征：
a)第一传感器装置包括一用于测量车门的至少三个相互邻接的转角区的绝对值的转角测量装置，这些转角区覆盖了在车门的关闭位置和车门的开启位置之间的整个转角，
b)驱动装置包括至少一个第二传感器装置，该第二传感器装置具有至少一个用于测量驱动装置的输出轴相对于相应转角区的起点或终点的相对位置的增量式测量值传感器，以及
c)驱动装置具有多个依次设置的传动级，包括第一传动级和第二传动级，第一传感器装置设置在第一传动级和第二传动级之间，并且设置一附加传动机构，该传动机构具有一输出装置，该输出装置进行可由第一传感器装置检测的、类似于输出轴的旋转运动。
因此在电流中断后在本发明的驱动装置中虽然不能识别车门准确的位置，但是能识别车门所在的相应的区。然后在这个区内车门可以以一规定的允许的最大速度通过驱动装置操纵，在超过一个区到下一个区时第二传感器装置的增量式电子装置便自动地重新校准，使得对于车门可重新实现按位置的速度控制。
各个区可以有利地分配一定的功能。例如可以设想，例如在末端区域不允许车门自动关闭(下部区域)或开启(上部区域)，或者驱动装置的输出轴的速度，因此还有车门的速度具有一精确规定的速度曲线。
下面公开其他特别有利的本发明的结构。
为了使各个区的用于绝对值测量的第一传感器装置低磨损地工作，已证明有利的是，采用一磁性测量装置，该磁性测量装置包括一例如安装在驱动装置的输出轴上的磁性盘，该磁性盘沿圆周方向看具有至少两个不同极性的磁性区。此外磁性测量装置包含至少两个探测磁性盘的磁性区的磁场传感器，其中磁性盘的磁性区和磁场传感器这样地相互布置，使得在驱动装置的输出轴从起始位置旋转到终点位置或反过来时得到至少三个相互衔接的角度区，其中对于每个角度区存在一不同的、表示这个角度区特征的、磁场传感器相对于磁性区的配置。
此外实际表明，磁性盘的磁性区和磁场传感器的数量和布局应该这样选择，使得驱动装置的输出轴从其起始位置向其终点位置旋转时可进行至少四个相互衔接的转角区的绝对值测量。
驱动装置的在其上安装传感器装置的旋转轴不一定非是驱动装置的输出轴不可。因此例如在具有多个依次设置的传动级的驱动装置时，由于空间的原因第一传动机构的磁性盘设置在两个传动级之间证明是合适的。然而在这种布局时必须设置一附加传动机构30，它具有一输出轴装置，该输出轴装置进行一可由第一传感器装置检测的、类似于输出轴的旋转运动。这例如可以借助于一摆动盘传动机构进行，如果磁性盘做成摆动盘的话。
用于测量车门的转角区的绝对值的第一传感器装置安装在驱动装置的输出轴上，并测量其转动运动。
第一传感器装置包含至少一个安装在驱动装置的输出轴上或安装在附加传动机构的输出装置上的第一磁性盘，沿圆周方向看，该第一磁性盘具有至少两个不同极性的磁性区，并包含至少两个探测第一磁性盘的磁性区的磁场传感器，其中第一磁性盘的磁性区和磁场传感器这样地相互布置，即在驱动装置的输出轴或附加传动机构的输出装置从起始位置向终点位置或倒过来地旋转时产生至少三个相互邻接的角度区，其中对于每个角度区得到一个不同的、表示这个角度区特征的、磁场传感器相对于磁性区的配置。
第一磁性盘的磁性区和磁场传感器的数量和布局这样选择，使得在驱动装置的输出轴或附加传动机构的输出装置从其起始位置向其终点位置旋转时可对至少四个相互邻接的转角区的绝对值进行测量。
不同极性的两个磁性区扇形地设置和磁场传感器这样地相互并排设置，使得在起始位置首先所有三个磁场传感器都受第一磁性区的磁场的作用，然后在驱动装置的输出轴或附加传动机构的输出装置旋转时磁场传感器依次到达第二磁性区。
磁场传感器沿第一磁性盘的外边缘并离第一磁性盘一定距离地设置。
磁场传感器以一个规定的距离定位在第一磁性盘的侧面上。
所述附加传动机构设计成一摆动盘传动机构，第一传感器装置的第一磁性盘做成该摆动盘传动机构的摆动盘，其中第一磁性盘可旋转地安装在一与输出轴旋转固定连接的、做成偏心轮的凸轮上，并局部在一固定在壳体上的内齿轮上滚动。
第二传动级是一行星齿轮传动机构，其壳体做成用于摆动盘传动机构的内齿轮。
磁场传感器是霍尔传感器。
附图说明
本发明其他的细节和优点由以下借助于附图说明的实施例得到。附图表示：
图1在汽车车顶纵梁区域内的开启的后盖板连同一平行于铰链轴延伸的本发明的驱动装置的示意图；
图2本发明的具有一包括一磁性盘和磁场传感器的用于后盖板转角绝对值测量的第一传感器装置的驱动装置的侧视图；
图3一沿图2中用III-III表示的剖分线的横剖视图以及用来表示其相对于磁性盘的位置的磁场传感器的虚线图示；
图4第一传感器装置的磁性盘的第二个实施例的俯视图，和磁场传感器的用来表示其相对于磁性盘的位置的图示；
图5相应于图4的装置的侧视图。
具体实施方式
在图1中用1表示汽车的后盖板，它可绕相应汽车的车顶纵梁3上的铰链轴2转动。后盖板1从其用I表示的关闭位置到其在图1中所示的开启位置II的转动运动借助于一驱动装置4实现，驱动装置的纵轴平行于铰链轴2延伸，并且它借驱动装置4的输出轴5(图2)操纵一与后盖板1连接的杠杆装置6。
如由图1可见，在车门的开启位置和关闭位置之间所需要的整个转角α分成四个转角区α1、α2、α3、α4。在这些区内后盖板1处在其向开启或关闭位置的运动时或正好停止在一中间位置上时，借助于两个内置在驱动装置4内的传感器装置7、8测量，对此后面还要详细说明。
在图2中表示本发明的驱动装置4。它包括一电动机9、一连接在电动机9后面的用来降低电动机9输出轴转速的第一传动级10、一操纵离合器11、一第二传动级12，其输出轴5相同于驱动装置4的输出轴并进行相应于后盖板1转动运动的转动运动，并且它可通过杠杆装置6与后盖板1(图1)连接。在操纵离合器11和第二传动级之间在一壳体31内设置两个用来测量驱动装置4的输出轴5的位置由此也测量后盖板1的位置的传感器装置7、8。
第一传感器装置7用于后盖板1四个区α1、α2、α3、α4的绝对值测量。它包括一在操纵离合器11的输出轴13上与它可旋转地连接的第一磁性盘14，例如在图3中所示，并且它，沿圆周方向看，具有两个不同极性的磁性区15，16。其中在图3中用15表示的区构成北极，用16表示的磁性区构成南极。
此外第一传感器装置7具有三个磁场传感器(例如霍尔传感器)17-19，它们按规定距离定位在第一磁性盘14侧面上，并在图3中用虚线表示的方块表示。磁场传感器17-19与壳体固定地设置在支架20上(图2)，此外在支架上固定一电子分析装置21，它通过相应的导线22与磁场传感器17-19连接。
第一磁性盘14做成摆动盘(Taumelscheibe)。为此它可旋转地安装在输出轴13的做成偏心轮的凸轮32上并在其外圆周上具有齿33，它局部与做成内齿轮的壳体31的相应齿34啮合(图3)。这样在输出轴13旋转时使磁性盘14通过凸轮32的带动在壳体31的内齿轮上滚动。由此造成磁性盘14相对于操纵离合器11的输出轴13较慢的摆动式旋转，磁性盘的旋转这样选择，使它相当于第二传动级12输出轴5的旋转速度。
现在如果通过开动电动机9或手动操作后盖板1，使第一磁性盘14以相当于输出轴5的转速旋转。三个磁场传感器17-19提供一相应于接收的磁场的逻辑信号。如果传感器17-19之一位于磁性区15内，那么便由这个传感器给电子分析单元21传递例如一逻辑信号“1”。如果相应的传感器位于磁性区16内，那么给电子分析单元21传送一个“0”。
因为在所示实施例中首先三个传感器17-19都在磁性区15之内。第一个区α1通过逻辑信号111表示。在第一磁性盘14向箭头100(图3)方向旋转时起初只有第一个传感器17到达第一磁性盘14的磁性区16，而另两个传感器18，19还留在磁性区15内，从而对于第二个区α2得到逻辑信号011。第三个区α3通过逻辑信号001，最后第四个区α4通过信号000明确确定。
在电子分析装置21的电源中断后，后盖板1所在的相应的区立即被重新识别，因为表征这个区的信号值施加于分析装置21的输入端。
使用做成增量式测量值传感器的第二传感器装置8来精确确定后盖板1在各个区α1-4内的位置。在图2中所示的实施例中第二传感器装置包括一带有许多均匀分布地设置在圆周上的磁铁24的第二磁性盘23。第二磁性盘23直接固定在操纵离合器11的输出轴13上。此外第二传感器装置8包括一磁场传感器(例如霍尔传感器)25，它同样固定在与壳体固定在一起的支架20上，并与电子分析装置21导电连接。当第一传感器装置7检测出相邻各区的转换时，最好总是进行第二传感器装置8的校准。
因此在电流中断后车门首先在相应的借助于第一传感器装置7检测的区α1-α4内用规定的最大允许速度通过驱动装置4操纵。在越过这个区进入下一个区时包含在电子分析装置21内的第二传感器装置8的增量式电子装置便自动重新校准，接着后盖板1重新进行与位置有关的速度控制。
当然本发明并不局限于上述实施例。例如两个传感器装置可以直接安装在驱动装置4的输出轴5上，从而可以取消摆动盘传动机构。
其次摆动盘传动机构30可以用简单的方法内置在第二传动级内，如果这个传动级是行星齿轮传动机构的话，其壳体本来做成内齿轮。这时内齿轮和行星齿轮传动机构的行星轮之间的内啮合可以不同于内齿轮和磁性盘(或磁性盘支架)之间的啮合。
此外第一传感器装置的磁场传感器也可以沿磁性盘外边缘并与它离开一定距离地设置。此外磁性盘也可以具有超过两个磁性区，而探测磁性区的传感器的数量也可以例如仅仅是两个。
由图4和5可以看到一相应的实施例。其中在这种情况下磁性盘14′具有5个磁性区，其中例如用26表示的磁性区分别构成一北极区，用27表示的磁性区分别构成南极区。如果在接收磁性区26时给第一磁场传感器28配置“0”，而在这种情况下给相应的第二磁场传感器29配置“1”，那么各个区通过数字信号值00、10、11、01明确地确定。
附图标记清单
1               后盖板、车门
2               铰链轴
3               车顶纵梁
4               驱动装置
5               输出轴(驱动装置)，旋转轴
6               杠杆装置、传动装置
7               (第一)传感器装置
8               (第二)传感器装置
9               电动机
10              (第一)传动级
11              操纵离合器
12              第二传动级
13              输出轴(操纵离合器)、旋转轴
14、14′        (第一)磁性盘
15              磁性区(北极)
16              磁性区(南极)
17-19           磁场传感器
20              支架
21              (电子)分析装置
22              导线
23              第二磁性盘
24              磁铁
25              磁场传感器
26              磁性区(北极)
27              磁性区(南极)
28              第一磁场传感器
29              第二磁场传感器
30              摆动盘传动机构、附加传动机构
31              壳体、内齿轮
32              凸轮
33、34          齿
100             箭头
I               车门/后盖板的关闭位置
II              车门/后盖板的开启位置α1-α4转角区，区域

Claims (11)

1.一种用来自动操纵车门的驱动装置，其中驱动装置(4)可通过一根输出轴(5)与车门(1)或一传动装置(6)连接，此传动装置进行与车门(1)的转动运动相应的转动运动，其中驱动装置(4)包括至少一个可与一电子分析装置(21)连接的用来测量车门(1)相应的角度位置的第一传感器装置(7)，具有以下特征：
a)第一传感器装置(7)包括一用于测量车门(1)的至少三个相互邻接的转角区(α1-α4)的绝对值的转角测量装置，这些转角区覆盖了在车门(1)的关闭位置(I)和车门的开启位置(II)之间的整个转角(α)，
b)驱动装置(4)包括至少一个第二传感器装置(8)，该第二传感器装置具有至少一个用于测量驱动装置(4)的输出轴(5)相对于相应转角区(α1，α2，α3)的起点或终点的相对位置的增量式测量值传感器，以及
c)驱动装置(4)具有多个依次设置的传动级(10，12)，包括第一传动级(10)和第二传动级(12)，第一传感器装置(7)设置在第一传动级(10)和第二传动级(12)之间，并且设置一附加传动机构(30)，该传动机构具有一输出装置，该输出装置进行可由第一传感器装置(7)检测的、类似于输出轴的旋转运动。
2.按权利要求1所述的驱动装置，其特征为：用于测量车门(1)的转角区(α1，α2，α3)的绝对值的第一传感器装置(7)安装在驱动装置(4)的输出轴(5)上，并测量其转动运动。
3.按权利要求1所述的驱动装置，其特征为：第一传感器装置(7)包含至少一个安装在驱动装置(4)的输出轴(5)上或安装在附加传动机构(30)的输出装置上的第一磁性盘(14；14′)，沿圆周方向看，该第一磁性盘具有至少两个不同极性的磁性区(15，16；26，27)，并包含至少两个探测第一磁性盘(14；14′)的磁性区(15，16；26，27)的磁场传感器(17-19；28，29)，其中第一磁性盘(14；14′)的磁性区(15，16；26，27)和磁场传感器(17-19；28，29)这样地相互布置，即在驱动装置(4)的输出轴(5)或附加传动机构(30)的输出装置从起始位置向终点位置或倒过来地旋转时产生至少三个相互邻接的角度区(α1-α4)，其中对于每个角度区(α1-α4)得到一个不同的、表示这个角度区特征的、磁场传感器(17-19；28，29)相对于磁性区(15，16；26，27)的配置。
4.按权利要求3所述的驱动装置，其特征为：第一磁性盘(14；14′)的磁性区(15，16；26，27)和磁场传感器(17-19；28，29)的数量和布局这样选择，使得在驱动装置(4)的输出轴(5)或附加传动机构(30)的输出装置从其起始位置向其终点位置旋转时可对至少四个相互邻接的转角区(α1-α4)的绝对值进行测量。
5.按权利要求4所述的驱动装置，其特征为：不同极性的两个磁性区(15，16)扇形地设置和磁场传感器(17-19)这样地相互并排设置，使得在起始位置首先所有三个磁场传感器(17-19)都受第一磁性区(16)的磁场的作用，然后在驱动装置(4)的输出轴(5)或附加传动机构(30)的输出装置旋转时磁场传感器(17-19)依次到达第二磁性区(15)。
6.按权利要求3至5之任一项所述的驱动装置，其特征为：磁场传感器(28，29)沿第一磁性盘(14′)的外边缘并离第一磁性盘一定距离地设置。
7.按权利要求3至5之任一项所述的驱动装置，其特征为：磁场传感器(17-19)以一个规定的距离定位在第一磁性盘(14)的侧面上。
8.按权利要求3至5之任一项所述的驱动装置，其特征为：所述附加传动机构设计成一摆动盘传动机构(30)，第一传感器装置(7)的第一磁性盘(14)做成该摆动盘传动机构(30)的摆动盘，其中第一磁性盘(14)可旋转地安装在一与输出轴(13)旋转固定连接的、做成偏心轮的凸轮(32)上，并局部在一固定在壳体上的内齿轮(31)上滚动。
9.按权利要求8所述的驱动装置，其特征为：第二传动级(12)是一行星齿轮传动机构，其壳体做成用于摆动盘传动机构的内齿轮。
10.按权利要求3至5之任一项所述的驱动装置，其特征为：磁场传感器(17-19；28，29)是霍尔传感器。
11.按权利要求1或2所述的驱动装置，其特征为：所述车门是汽车后盖板。
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