DE60118849T2

DE60118849T2 - Stellungs- und Geschwindigkeitsbestimmung für ein Schliesselement

Info

Publication number: DE60118849T2
Application number: DE60118849T
Authority: DE
Inventors: Enrico Lake Orion Fin
Original assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Current assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2021-08-08
Also published as: DE60118849D1; ES2262611T3; US6430872B1; EP1180443A1; EP1180443B1; BR0104407A

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine einfache und genaue Art und Weise der Feststellung der Position und/oder Geschwindigkeit eines Schließelements wie z.B. eines Fahrzeugschließelements, insbesondere einer Glasscheibe.
Fahrzeuge sind mit beweglichen Schließelementen wie Fenstern, Schiebedächern, Glasschiebedächern bzw. transparenten Schiebedächern usw. versehen. Im Stand der Technik werden diese Vorrichtungen typischerweise durch einen Elektromotor in Gang gesetzt, der das Schließelement über irgendeine Art mechanischer Verbindung antreibt. Ein wichtiger Punkt bei solchen Verbindungen ist der, dass die Schließelemente zum Schließen typischerweise auf Betätigung eines Schalters motorisch angetrieben werden. So kann ein Bediener eines Fahrzeugs einen Schalter betätigen, um das Schließelement dazu zu bringen, sich in eine vollständig geschlossene Position zu bewegen. Unter diesen Bedingungen ist es wünschenswert, die Position der sich bewegenden Scheibe zu jedem Zeitpunkt während des Schließmanövers zu kennen, um beispielsweise die normale Annäherung an das Ende des Verfahrwegs zu erkennen, gegenüber dem Vorhandensein eines Hindernisses in der Bahn.
Vor kurzem hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung einen einzigartigen linearen Motorantrieb für ein Fahrzeugschließelement erfunden. Diese Erfindung ist in der am 04. Februar 2000 eingereichten, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung mit der Anmeldenr. 09/498,401 und dem Titel "Integral Linear Motor" offenbart. Diese Erfindung beinhaltet einen beweglichen Magneten, der sich mit dem Schließelement bewegt, und einen mit Strom versorgten linearen Stator, der durch eine Vielzahl von leiterartig angeordneten Sprossen gebildet ist. Die in der oben erwähnten Anmeldung offenbarte Bauart des Motors kann modifiziert werden, so dass eine Rückmeldung über Position und/oder Geschwindigkeit bereitgestellt wird.
Die DE 195 40 769 , in der die Merkmale des Oberbegriffs des Produktanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 8 offenbart sind, bezieht sich auf ein Schließsystem für ein Fahrzeugschiebedach auf dem allgemeinen Gebiet der Erfindung.
Zusammenfassung der Erfindung
In einer offenbarten Ausführungsform dieser Erfindung ist der Stator für einen Linearmotor zum Antreiben eines Fahrzeugschließelements so ausgestaltet, dass die Sprossen eindeutig identifizierbar sind. Auf diese Weise kann eine Steuerung die bestimmte Position des Schließelements feststellen und/oder kann auch eine Geschwindigkeitsinformation bestimmen. Aus der Geschwindigkeits- und Positionsinformation kann die Steuerung auch eine entsprechende Erfassungsvorrichtung dahingehend unterstützen, das Vorhandensein eines Hindernisses zu erkennen.
In einer Ausführungsform wird der Abstand zwischen den Sprossen so modifiziert, dass die Abstände zweier benachbarter Sprossen individuell verschieden sind. Auf diese Weise kann die Steuerung den Abstand zwischen zwei benachbarten Sprossen erfassen und genau wissen, wo sich das Schließelement in seiner Bewegungsbahn befindet. Dies kann auch dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit des sich bewegenden Schließelements zu bestimmen. Ist die Geschwindigkeit bekannt, kann über eine entsprechende Erfassungsvorrichtung auch ein Hindernis festgestellt werden. So lässt sich ein in der Bahn des Schließelements befindliches Hindernis frühzeitig vorhersagen, und zwar bevor das Schließelement das Hindernis einzuklemmen beginnt. Es wäre festzuhalten, dass das Hindernis typischerweise ein Körperteil eines Fahrgastes ist; von daher ist es wünschenswert, das Hindernis so früh wie möglich festzustellen.
In anderen Ausführungsformen kann die Form von Drähten an den einzelnen Sprossen modifiziert werden, so dass jede Sprosse individuell erkannt werden kann.
Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich am besten aus der nun folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, wovon eine kurze Beschreibung erfolgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht des zugrunde liegenden Linearmotors zum Antreiben eines Schließelements.
2 zeigt eine erste Ausführungsform dieser Erfindung.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Ein Fahrzeugschließsystem 20 ist in 1 dargestellt und hat ein bewegliches Schließelement 21, das durch ein Paar bewegbarer Magneten 22 in Bewegung versetzt wird. Die Magneten sind entlang eines Paars von Linearmotorstatoren 24 bewegbar. Wie man sehen kann, haben die Statoren ein Paar Seitenteile 25 und eine Vielzahl von Sprossen 26, die quer zwischen den Seitenteilen 25 verlaufen. Über die Anschlüsse 28 wird Strom zugeführt, womit ein Linearmotor geschaffen ist. Der grundlegende Aufbau ist in der oben erwähnten US-Patentanmeldung mit der Anmeldenr. 09/498,401 offenbart. Wenn ein Bediener das Schließelement 21 in eine offene oder geschlossene Position bewegen möchte, sollte klar sein, dass man Strom fließen lässt und die Magnete 22 in Bewegung versetzt werden. So bewegt sich auch das Schließelement 21.
2 zeigt eine Anordnung 30, bei der der bewegliche Magnet 32 auch einen Sensor 34 trägt. Der Sensor 34 steht mit der Steuerung 36 in Verbindung. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Sensor 34 ein Hall-Effekt-Sensor sein. Der Stator 38 hat eine Vielzahl von Sprossen, die hier als 40, 42, 44 und 46 gezeigt sind. Wie gezeigt bestehen zwischen benachbarten Paaren von Sprossen 40, 42, 44 und 46 jeweils ungleiche Abstände d₁, d₂, d₃. Die Abstandsgröße der Abstände d₁ bis d₃ ist übertrieben dargestellt, um die Gegebenheit der Unterschiede darzustellen. Wenn sich der Magnet 32 am Stator 38 entlang bewegt, wirkt der Magnet mit jeder Sprosse 40, 42, 44 und 46 zusammen. Es wäre festzuhalten, dass in der realen Ausführung sehr viel mehr Sprossen vorgesehen sind. Die Wechselwirkung zwischen den Magneten und Sprossen erzeugt einen magnetischen Effekt, der vom Sensor 34 erfasst werden kann. Der Sensor 34 kann wieder ein Hall-Effekt-Sensor sein. Die einzelnen Abstände d₁, d₂, und d₃ sind voneinander verschieden. Der Sensor kann bestimmen, welcher Abstand zwischen den Sprossen besteht und somit genau wissen, welche Position der Magnet im Laufe des Verfahrwegs des Schließelements 21 gerade einnimmt. Außerdem kann die Steuerung 36, wenn sich der Magnet durch jeden Abstand hindurchbewegt und durch Feststellen der Zeitpunkte, an denen er jeweils an den Sprossen vorbeifährt, auch die Geschwindigkeit feststellen.
3 zeigt eine andere Ausführungsform 50 mit einem Stator 58 zum Antreiben des Magneten 32 mit seinem Sensor 34 und der Steuerung 36. Die gezeigten Sprossen 60, 62, 64 und 66 sind dahingehend unterschiedlich, dass jede von ihnen eine individuelle Größe hat, durch die das Signal verändert wird. Auch hier sind die veranschaulichten Unterschiede übertrieben dargestellt. Der Sensor 34 kann feststellen, an welcher Sprosse gerade vorbeigefahren wird. Unter Betrachtung dieses eindeutig identifizierbaren Signals kann die Steuerung wiederum die genaue Lage des Schließelements feststellen.
In der Steuerung sind eine Vielzahl von erwarteten Signalen für jede der Sprossen (3) oder für jeden der Abstände (2) gespeichert. Dann kann der erfasste Abstand oder die erfasste Breite mit erwarteten Abständen bzw. Breiten verglichen werden, so dass die Steuerung feststellen kann, welche Sprosse irgendeinem erfassten Signal zugeordnet ist. Auf diese Weise kann die Steuerung die Lage des Schließelements feststellen.
Zusammenfassend gesagt macht sich die vorliegende Erfindung den einzigartigen Motoraufbau der früher eingereichten Patentanmeldung zunutze, wobei der Stator so modifiziert wird, dass eine genaue Rückmeldung über Position und/oder Geschwindigkeit bereitgestellt wird. Dadurch wird auch die Vorhersage eines Hindernisses möglich.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen offenbart wurden, wird ein auf diesem Gebiet tätiger Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen in den Umfang dieser Erfindung fallen. Aus diesem Grund sollten die nun folgenden Ansprüche genau durchgesehen werden, um den wahren Umfang und Gehalt dieser Erfindung zu bestimmen.

Claims

System zum Antreiben eines Schließelementes, mit: einem Schließelement (21), das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegbar ist; einem Motor zum Antreiben des Schließelementes (21), wobei der Motor zumindest einen Magneten (22) umfasst, der sich mit dem Schließelement (21) bewegt; dadurch gekennzeichnet, dass der Motor darüber hinaus zumindest einen linearen Stator (24) umfasst, der eine Vielzahl von beabstandeten Teilen (40, 42, 44, 46) aufweist, die eindeutig identifizierbar sind, so dass ein dem sich bewegenden Magneten (22) zugeordneter Sensor (34) unter Erfassung eines Signals feststellen kann, an welchem Teil (40, 42, 44, 46) gerade vorbeigefahren wird, und es mit einer Anzahl möglicher Signale vergleichen kann; und einer Steuerung (36) zum Feststellen einer Position des Schließelementes (21) basierend auf dem Vergleich zwischen dem erfassten Signal und den möglichen Signalen.
System nach Anspruch 1, bei dem die Teile (40, 42, 44, 46) eine Vielzahl von Sprossen (26) sind, die sich zwischen seitlich beabstandeten Seitenteilen (25) erstrecken.
System nach Anspruch 2, bei dem benachbarte Sprossen (26) durch ungleiche Abstände (d₁, d₂, d₃) beabstandet sind, so dass der Sensor (34) den Abstand zwischen zwei Sprossen (26) bestimmen und damit die Lage des Schließelementes (21) feststellen kann.
System nach Anspruch 2, bei dem die einzelnen Sprossen (26) so gefertigt sind, dass sie unterschiedlich sind.
System nach Anspruch 4, bei dem jeder Sprosse (26) ein Draht zugeordnet ist und jeder Draht eine andere Breite hat, so dass jede Sprosse individuell erkannt werden kann.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Sensor (34) ein Hall-Sensor ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuerung (36) basierend auf einer aus den Positionsdaten bestimmten Geschwindigkeit eine Blockierung vorhersagen kann.
Verfahren zum Feststellen der Position eines sich bewegenden Schließelementes (21), folgende Schritte umfassend: 1) Bereitstellen eines Linearmotors, der eine Vielzahl von eindeutig identifizierbaren, beabstandeten Teilen (40, 42, 44, 46) umfasst, die entlang einer Bahn in der Bewegungsrichtung des sich bewegenden Schließelementes (21) in Abständen angeordnet sind, und einer Steuerung (36) zum Feststellen, an welchem aus der Vielzahl von Teilen (40, 42, 44, 46) das sich bewegende Schließelement (21) gerade vorbeifährt; und 2) Erfassen eines den Teilen (40, 42, 44, 46) zugeordneten Signals, wenn sich das Schließelement (21) bewegt, und Vergleichen des erfassten Signals mit erwarteten Signalen, um eine Lage des sich bewegenden Schließelementes (21) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem sich der Abstand (d₁, d₂, d₃) zwischen benachbarten Teilen (40, 42, 44, 46) zwischen Gruppen dieser Teile (40, 42, 44, 46) ändert, so dass die Steuerung (36) feststellen kann, welches Teil einem bestimmten erfassten Signal zugeordnet ist, und somit eine Lage des sich bewegenden Schließelementes (21) feststellen kann.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, oder Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Schließelementes (21) ein Fahrzeugschloss ist.