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In
der Vergangenheit wurde zur Ansteuerung eines Gebläsemotors üblicherweise
ein als Spannungsteiler dienendes Widerstandsnetzwerk verwendet,
wie es z. B. die
DE
3328250 A1 beschreibt. Die unterschiedlichen Schaltzustände wurden
mittels eines Drehschaltknopfes ausgewählt. Anders ausgedrückt, wurde
in der Vergangenheit die Schaltvorrichtung unmittelbar im Lastkreis
integriert, wobei der gesamte Laststrom in dem Widerstandsnetzwerk
und an dem Drehknopf vorlag. Nachdem diese Lösung bei Schaltvorgängen zu
sehr hohen Strom- und Spannungsspitzen
führte,
wurden in den letzten Jahren sog. elektronische Schaltvorrichtungen
vorgeschlagen.
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Bei
einer elektronischen Schaltvorrichtung, wie sie beispielhaft aus
der
US 4347468 A bekannt ist,
werden, maßgeblich
abhängig
von Benutzereinstellungen, in einem Steuerkreis Spannungs- oder Stromniveaus
gebildet, in deren Abhängigkeit
ein Lastkreis angesteuert wird. Diese Lösung erfordert jedoch eine
sehr exakte Abstimmung zwischen Schaltkreis und Lastkreis. Des Weiteren
ist ein zügiges
Kommutieren zwischen unterschiedlichen Leistungsstufen des Gebläsemotors
nicht realisierbar.
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Die
DE 298 14 321 U1 beschreibt
eine Schaltvorrichtung, umfassend einen Steuerkreis mit einer Eingabevorrichtung
zum Eingeben von Benutzereinstellungen, einen Lastkreise mit einer
Einrichtung zum Bereitstellen unterschiedlicher Leistungsstufen,
und eine Kopplungseinrichtung, die den Lastkreis mit dem Steuerkreis
koppelt, wobei die Kopplungseinrichtung eine elektromechanische
Einrichtung ist. Aus der
DE
197 07 548 C1 ist eine Kopplungseinrich tung bekannt, die
mit Schaltpulsen arbeitet. Die Dauer der Schaltpulse muss relativ
genau sein, damit die Leistungsstufen präzise angesteuert werden können.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltvorrichtung
für einen
Gebläsemotor in
einem Fahrzeug anzugeben, die ein schnelles Umschalten oder Kommutieren
von Leistungsstufen des Gebläsemotors
ermöglicht,
wobei die Vorrichtung bezüglich
Aufbau und Konzeption einfach ausgebildet und tolerant gegenüber Schwankungen
der Schaltpulsdauer sein sollte.
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Erfindungsgemäß wird die
obige Aufgabe durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Die
Erfindung schlägt
die Weiterbildung einer bekannten Schaltvorrichtung für einen
Gebläsemotor in
einem Fahrzeug vor, die einen Steuerkreis mit einer Eingabeeinrichtung
zum Eingeben von Benutzereinstellungen, einen Lastkreis mit einer
Einrichtung zum Bereitstellen unterschiedlicher Leistungsstufen des
Gebläsemotors,
und eine Kopplungseinrichtung, die den Lastkreis mit dem Steuerkreis
mittels Schaltpulsen koppelt, umfasst. Die Kopplungseinrichtung ist
eine elektromechanische Einrichtung. Diese bekannte Schaltvorrichtung
wird von der Erfindung in der Weise weitergebildet, dass die Kopplungseinrichtung
zwei Zahnräder
umfasst, wobei in bestimmten Positionen ein verzahnter Eingriff
stattfindet, während
in anderen Positionen kein Eingriff vorliegt. Die Kopplung mittels
Schaltpulsen kann im Vergleich zu diskreten Strom und/oder Spannungspegeln
ein deutlich schnelleres Kommutieren oder Umschalten zwischen Leistungsstufen
bzw. Schaltstufen des Gebläsemotors
erzielt werden. Ferner ist es mittels der Schaltpulse möglich, den
Einfluß von
Rauschen zu minimieren, so dass die gesamte Einrichtung weniger
störungsanfällig ist.
Schließlich
besteht bei der Verwendung von Schaltpulsen kein Bedarf für eine sehr
exakte Einstellung zwischen Steuerkreis und Lastkreis, da die Erfassung
von einzelnen, zeitlich begrenzten Schaltpulsen einfacher und bei
höherer Toleranz
möglich
ist als die Erfassung von diskreten Strom- und/oder Spannungspegeln.
Anders ausgedrückt,
wird erfindungsgemäß eine diskontinuierliche Kopplung
zwischen Steuerschaltkreis und Lastkreis bereitgestellt, wobei eine
Kopplung effektiv nur dann gegeben ist, wenn eine Änderung
der Schaltstufe des Lastkreises respektive des Gebläsemotors
erforderlich und/oder gewünscht
ist.
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Durch
das Vorsehen eines wechselseitigen Eingriffs bei bestimmten Rotationspositionen
und von Nichteingriff bei anderen Rotationspositionen der zwei Zahnräder wird
eine hohe Toleranzbreite bereitgestellt, da selbst ein ungenauer
elektronischer Ansteuerpuls zu einem definierten mechanischen Steuerpuls
führen
wird.
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Vorteilhafterweise
ist die Kopplungseinrichtung eine elektromechanische Einrichtung.
Eine elektromechanische Einrichtung ermöglicht einen robusten Aufbau
und bietet eine noch weiter reduzierte Störungsanfälligkeit bezüglich Strom-
und/oder Spannungsspitzen und anderen, im Fahrzeugbordnetz vorliegenden
Rauschphänomenen.
Als elektromechanische Einrichtungen kommen neben den später beschriebenen
Elektromotor-Getriebeanordnungen auch einfache Pulsschaltrelais
in Frage. Hierbei sollte erwähnt
werden, dass die elektromechanische Einrichtung sowohl elektrische
bzw. elektronische Schaltpulse bereitstellen kann, wie auch mechanische
Schaltpulse.
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Es
ist jedoch bevorzugt, daß die
elektromechanische Einrichtung mechanische Schaltpulse erzeugt,
die z. B. den Schaltzustand eines Widerstandsnetzwerkes um eine
Schaltstufe erhöhen
oder senken können.
Der mechanische Schaltpuls könnte z.
B. auch dazu dienen, ein Potentiometer schrittweise zu verdrehen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die elektromechanische Einrichtung eine Linearbewegung generieren,
wobei ein jeweiliger Hub entsprechend einen Schaltpuls darstellt.
Beispielhaft sei hier ein Hebel erwähnt, der exzentrisch bezüglich der Antriebswelle
eines Elektromotors gelagert ist und an seinem anderen Ende z. B.
in einem Langloch geführt
wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
die elektromechanische Einrichtung einen Elektromotor, insbesondere
einen Stell- und/oder Schrittmotor. Durch die Verwendung eines Elektromotores wird
eine besonders einfache Form einer elektromechanischen Einrichtung
bereitgestellt, bei der ein jeweils anliegendes Steuersignal, insbesondere
ein anliegender Steuerimpuls, eine bestimmte Rotation bewirkt.
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Bei
einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform wird eines der Zahnräder lediglich
einen Zahn aufweisen. Wenn dementsprechend steuerkreisseitig ein
Elek tromotor vorgesehen ist, der ein Zahnrad mit lediglich einem
Zahn antreibt, wird dieser Zahn bei einer jeweiligen Umdrehung des
Elektromotors einen mechanischen Schaltpuls erzeugen, nämlich dann,
wenn dieser Zahn mit einem entsprechend ausgerichteten Zahnrad in
Eingriff tritt.
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Vorteilhafterweise
liegt der verzahnte Eingriff in einem Rotationsbereich von ca. 30° eines der Zahnräder vor,
während
die verbleibenden 330° einen
Freilauf bilden und somit einen Zeitgebungstoleranzbereich bereitstellen.
Alternativ könnten
jedoch auch andere Zähnezahlen
oder Winkelbereiche gewählt
werden, z. B. zwei, drei oder vier gleichmäßig um eines der Zahnräder verteilte
Zähne,
die jeweils über
einen bestimmten Rotationsbereich einen Eingriff bereitstellen,
während
andere Rotationsbereiche einen Freilauf ermöglichen.
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Schließlich ist
es bevorzugt, daß die
Eingabeeinrichtung Signale empfängt,
indikativ für
den Zustand des Lastkreises, insbesondere des Gebläsemotors,
den Batteriezustand oder für
andere Fahrzeugzustände.
Durch das Bereitstellen von weiteren Signalleitungen kann einerseits
der Betriebszustand des Gebläsemotors überprüft werden,
so daß eine Regelung
möglich
ist. Des weiteren können
bestimmte Batterie- und/oder Fahrzeugzustände es veranlassen, daß der Gebläsemotor
nicht betrieben wird, z. B. bei niedriger Batteriespannung, oder
bei maximaler Drehzahl betrieben wird, z. B. im Entfrostungsmodus. Die
zusätzlichen
Signalleitungen erlauben des weiteren, eine Beschädigung des
Gebläsemotors,
z. B. durch Überspannung
oder Überstrom
zu vermeiden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden detaillierten Beschreibung einer derzeit bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung, in welcher gilt:
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1 zeigt
blockschaltdiagrammartig eine Schaltvorrichtung als bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung.
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In 1 ist
eine Schaltvorrichtung als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung blockdiagrammartig
dargestellt. Die Vorrichtung umfasst ein Eingabeelement 2,
z. B. in der Form eines Drehknopfes oder auch eines Plus-Minus-Drucktasters.
Die erfolgte Benutzereinstellung wird über eine Signalleitung in ein
Steuerelement 4 eingegeben. In dem Steuerelement 4 werden
des weiteren Signale empfangen bezüglich dem Batterieladezustand,
der Position des Zündschlüssels sowie
bezüglich
anderer Fahrzeugzustände,
wie z. B. eine Entfrostungsmodus-Einstellung
oder der Betrieb einer Standheizung etc. Anhand der Benutzereinstellungen
und der sonstigen Signale gibt das Steuerelement 4 ein
Signal an ein weiteres Steuerelement 6 weiter. Das Steuerelement 6 dient
zur Steuerung einer Antriebssteuerung 8 für einen
Motor 10, der in der gezeigten Ausführungsform über eine H-Brückenschaltung
angeschlossen ist.
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Der
Motor 10 der gezeigten Ausführungsform ist mit einem Zahnrad
bereitgestellt, welches einen Zahn aufweist. Somit wird ein diskontinuierliches Signal,
wie bei 11 angedeutet, zu einer als Motorsteuereinrichtung
ausgebildeten Einrichtung 12 geführt. Dementsprechend enthält die Motorsteuereinrichtung 12 Schaltpulse,
welche in der gezeigten Ausführungsform
mechanisch ausgebildet sind, indem das Zahnrad des Motors 10 bei
einer Umdrehung einen Schaltpuls über ein zweites Zahnrad bereitstellt,
welches in der Motorsteuereinrichtung 12 integriert ist.
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Die
Motorsteuereinrichtung 12 stellt unterschiedliche Schaltstufen
für einen
Gebläsemotor 14 bereit,
so daß dieser
entsprechend der Schaltstufe angetrieben werden kann.
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Zur Überwachung
der Gebläsemotordrehzahl
wird die an dem Gebläsemotor 14 anliegende Spannung über eine
Leitung 15 in das Steuerelement 6 zurückgeführt, so
daß eine
Rückkopplungsregelung
bereitgestellt werden kann. Die Leitung 15 kann auch dazu
verwendet werden, einen Überspannungsschutz
oder einen Überstromschutz
für den Gebläsemotor 14 bereitzustellen.
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Durch
die Verwendung eines Motors 10 mit zugeordnetem Zahnrad,
welches eine vorbestimmte Zahl an Zähnen, z. B. einen, aufweist,
können
mechanische Schaltpulse zur. Kopplung zwischen Lastkreis 12, 14 und
Steuerkreis 2, 4, 6, 8, 9, 10 zuverlässig erhalten
werden, wobei bezüglich
der Zeitgebung eine hohe Toleranzbreite besteht. Die Toleranzbreite ergibt
sich insbesondere aus dem Verhältnis
an Drehwinkel mit Eingriff und Drehwinkel ohne Eingriff, welches
z. B. bei einem Zahn etwa 30° zu
330° betragen
kann.
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Obwohl
die Erfindung im Vorangegangenen vollständig unter Bezugnahme auf eine
derzeit bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben wurde, sollte der Fachmann erkennen, dass
verschiedene Modifikationen im Umfang der beigefügten Ansprüche möglich sind. Ein wesentliches
Merkmal der Erfindung ist eine diskontinuierliche oder über Schaltpulse
erfolgende Kopplung zwischen Lastkreis und Steuerkreis. Die Schaltpulse
können sowohl
elektronisch als auch mechanisch vorliegen und stellen eine Unempfindlichkeit
bezüglich
Störungen,
wie z. B. Rauschen, bereit. Demzufolge stellt die erfindungsgemäße Lösung eine
Schaltvorrichtung bereit, die kostengünstig bei hoher Toleranzbreite und
mit hoher Zuverlässigkeit
betreibbar ist.