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Title:
CIRCUIT ARRANGEMENT OF AN ELECTROMOTOR COMPRISING TWO TERMINALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/037662
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the circuit arrangement of an electromotor comprising two terminals, in which the electromotor can be actuated for operation in both rotational directions. When no current is supplied to the electromotor, one of the rotational directions of said motor is blocked and the other rotational direction can be adopted.

Inventors:
Deinzer, Rudolf (Lippertshofen 8, Neumarkt, 92318, DE)
Jehn, Rainer (Regensburger Strasse 271, Ingolstadt, 85055, DE)
Application Number:
PCT/EP2001/011491
Publication Date:
May 10, 2002
Filing Date:
October 05, 2001
Export Citation:
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Assignee:
CONTI TEMIC MICROELECTRONIC GMBH (Sieboldstrasse 19, Nürnberg, 90411, DE)
Deinzer, Rudolf (Lippertshofen 8, Neumarkt, 92318, DE)
Jehn, Rainer (Regensburger Strasse 271, Ingolstadt, 85055, DE)
International Classes:
H02P3/12; H02P7/03; (IPC1-7): H02P3/12
Foreign References:
GB2344477A2000-06-07
EP0978401A12000-02-09
DE4027767A11992-03-12
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 004, no. 015 (E - 170) 5 February 1980 (1980-02-05)
Attorney, Agent or Firm:
Mader, Wilfried (Conti Temic microelectronic GmbH, Patente & Lizenzen Sieboldstrasse 19, Nürnberg, 90411, DE)
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Description:
Schaltungsanordnung eines zwei Anschlüsse aufweisenden Elektromotors Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung eines zwei Anschlüsse aufweisen- den Elektromotors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In modernen Kraftfahrzeugen werden eine Vielzahl von Elektromotoren verwendet, die hauptsächlich im Bereich Komfort Stellfunktionen übernehmen. Dabei ist jeder Elektromotor mit einer Schaltungsanordnung verbunden, durch die der Elektromotor gemäß den vom Kraftfahrer oder von übergeordneten Steuergeräten angeforderten Stellfunktionen geschaltet wird. Dazu sind auf der Schaltungsanordnung mehrere Schalter angeordnet, die den Vorlauf, den Rücklauf sowie das Sperren des Elektro- motors bewirken.

Das Sperren des ruhenden Elektromotors erfolgt in einfacher Weise elektronisch, in dem die zwei Anschlüsse des Elektromotors kurz geschlossen werden. Dabei wirkt bei einer von außen erzwungenen Drehung der Ankerwelle des Elektromotors nach der Lenz'schen Regel die generierte elektrische Leistung ihrer Ursache entgegen, wodurch die Drehung der Ankerwelle maximal gedämpft wird.

Diese Dämpfung ist ausreichend um die Drehung der Ankerwelle des Elektromotors zu verhindern, wenn beispielsweise über Zahnräder mit der Ankerwelle verbundene Teile geringer Masse beim Beschleunigen oder beim Verzögern eines Kraftfahrzeu- ges auf die Ankerwelle einwirken.

Dabei wird die Schaltungsanordnung entsprechend aufwendiger, wenn das Sperren des ruhenden Elektromotors nur für eine Drehrichtung der Ankerwelle bewirkt wer- den soll, während die jeweils anderen Drehrichtung der Ankerwelle ohne Dämpfung zu drehen bleiben soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung eines zwei An- schlüsse aufweisenden Elektromotors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die das Sperren der Ankerwelle des ruhenden Elektromotors lediglich für eine der beiden Drehrichtungen bewirkt. Dabei soilte die Schaltungsanordnung einfach Aufgebaut und kostengünstig zu produzieren sein..

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Pa- tentanspruchs 1 gelöst, wonach die Schaltungsanordnung des Elektromotors die folgenden Bestandteile aufweist : Ein Anschluß des Elektromotors ist mit einem ersten Stromzweig verbunden, und der andere Anschluß des Elektromotors ist mit einem zweiten Strom- zweigverbunden.

Beide Stromzweige weisen an dem dem Elektromotor entgegengesetzten En- de jeweils einen Umschalter auf, durch die der erste und der zweite Strom- zweig zum Betrieb des Elektromotors entsprechend der gewünschten Dreh- richtung mit einer Stromquelle oder mit einem Massezweig verbunden wer- den.

Zum Sperren des Elektromotors ist eine erste Diode in Sperrichtung zwischen dem ersten Stromzweig und dem Massezweig geschaltet, wodurch ein für ei- ne Drehrichtung des Elektromotors wirksamer Freilaufkreis entsteht.

Zudem ist zum Sperren des Elektromotors eine zweite Diode in Sperrichtung zwischen dem zweiten Stromzweig und dem Massezweig geschaltet, wodurch ein weiterer, für die andere Drehrichtung wirksamer Freilaufkreis entsteht.

'Zudem wird ein Schalter benötigt, der Abhängig davon, welch Drehrichtung gesperrt und welche Drehrichtung des Elektromotors ohne Dämpfung zu dre- hen bleiben soll, in der Schaltungsanordnung enthalten. ist : Entweder ist in dem ersten Stromzweig zwischen dem ersten Umschalter und dem Anschluß der ersten Diode an dem ersten Stromzweig der Schalter angeordnet, wodurch eine Drehrichtung des Elektromotors ge- sperrt ist,

# oder es ist in dem zweiten Stromzweig zwischen dem zweiten Umschalter und der Diode des zweiten Stromzweigs der Schalter angeordnet, wo- durch die andere Drehrichtung des Elektromotors gesperrt ist.

Der erste und der zweite Umschalter sowie der Schalter können vorteilhaft durch Relais gebildet werden.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eines zwei Anschlüsse aufweisenden Elektromotors ermöglicht mit einem einfachen Aufbau die Sperrung genau einer Drehrichtung der Ankerwelle des ruhenden Elektromotors und ist dabei kostengün- stig herzustellen.

Im folgenden ist die Schaltungsanordnung eines zwei Anschlüsse aufweisenden Elektromotors, der die Zahnstange eines Gurtbringers des Anschnallgurtes eines Personenkraftwagens antreibt, im Zusammenhang mit drei Figuren dargestellt und erläutert.

Es zeigen : Figur 1 das Schaltbild der Schaltungsanordnung eines zwei Anschlüsse auf- weisenden Elektromotors, Figur 2a/2b Schaltbilder der Schaltungsanordnung mit dem Schalter im ersten Stromzweig fur jeweils eine erzwungene Drehrichtung der Ankerwelle mit Darstellung der gegebenenfalls resultierenden Stromflüsse, Figur 3a/3b Schaltbilder der Schaltungsanordnung mit dem Schalter im zweiten Stromzweig für jeweils eine erzwungene Drehrichtung der Ankerwelle mit Darstellung der gegebenenfalls resultierenden Stromflüsse.

Bei zweitürigen Personenkraftwagen sind die Fahrzeugtüren derart groß Dimensio- niert, daß die beispielsweise in der B-Säule integrierten Anschnallgurte der vorde- ren Fahrzeugsitze von dem Kraftfahrer und dem Beifahrer nur mit. Mühe gegriffen und herangezogen werden können. Zur Erhöhung des Komforts können derartige Personenkraftwagen mit Gurtbringern ausgestattet werden, die beispielsweise nach

dem Ansprechen einer Sitzbelegungserkennung und dem Schließen der Türen den Anschnallgurt in eine leicht zu greifende Position führen.

Dazu wird von einem Elektromotor, auf dessen Ankerwelle ein Zahnrad befestigt ist, eine Zahnstange aus-und eingefahren, die ein den Anschnallgurt führendes U- förmiges Kopfstück aufweist. Die Weglänge, um welche die Zahnstange vom Elek- tromotor aus-und eingefahren wird, wird von einem dem Gurtbringer zugeordneten Steuergerät geregelt, das mit Sensoren zur Bestimmung der Position der Zahnstan- ge verbunden ist.

Insbesondere durch Störungen dieser Sensoren kann es vorkommen, daß die Zahn- stange in einem der Steuergerät unbekannten Zustand verbleibt. Dabei ist es wich- tig, daß die Zahnstange des Gurtbringers leicht in seine Ruheposition zurückgescho- ben, d. h. eingefahren werden kann, die von dem Steuergerät wieder erkannt wird.

Im Gegensatz dazu darf die Zahnstange des Gurtbringers nicht bei der Verzögerung des Personenkraftwagens selbsttätig ausfahren. Dazu werden die Anschlüsse des Elektromotors für diese Drehrichtung der Ankerwelle über einen Freilaufkreis kurz geschlossen.

In der Figur 1 ist die Schaltungsanordnung des zwei Anschlüsse aufweisenden Elek- tromotors zum aus-und einfahren der Zahnstange des Gurtbringers dargestellt.

Die Schaltungsanordnung besteht aus dem zwei Anschlüsse aufweisenden Elektro- motor 1, der die nicht dargestellte Zahnstange des Gurtbringers antreibt. Ein An- schluß des Elektromotors 1 mit einem ersten Stromzweig 3 verbunden, während der andere Anschluß des Elektromotors 1 mit einem zweiten Stromzweig 4 verbunden ist.

Der erste Stromzweig 3 weist an seinem dem Elektromotor 1 entgegengesetzten Ende einen ersten Umschalter 5 auf, während der zweite Stromzweig 4 entspre- chend einen zweiten Umschalter 6 aufweist. Mittels der beiden Umschalter 5,6 werden zum Betrieb des Elektromotors 1 der erste und der zweite Stromzweig 3,4 entsprechend der gewünschten Drehrichtung der Ankerwelle gegen eine Strom- quelle 7 oder gegen einen Massezweig 2 geschaltet. Dabei wird immer einer der beiden Umschalter 5,6 mit der Stromquelle 7 verbunden, während der jeweils ande- re der beiden Umschalter 5,6 mit dem Massezweig 2 verbunden wird.

Zum Sperren des Elektromotors ist eine ersten Diode 8 in Sperrichtung zwischen dem ersten Stromzweig 3 und dem Massezweig 2 geschaltet. Zudem ist eine zweite Diode 9 in Sperrichtung zwischen dem zweiten Stromzweig 4 und dem Massezweig 2 geschaltet. Durch die beiden Dioden 8,9 werden zwei Freilaufkreise gebildet, die bei ruhenden, nicht bestromten Elektromotor 1 einen Kurzschluß der beiden An- schüsse des Elektromotors 1 bewirken, so daß sich die Ankerwelle bei einer über die Zahnstange einwirkenden Kraft nicht dreht.

Für die Möglichkeit, daß durch die Freilaufkreise lediglich eine der beiden Drehrich- tungen der Ankerwelle gesperrt wird, ist abhängig von der zu sperrenden Drehrich- tung des ruhenden Elektromotors 1-ein Schalter 10 in dem ersten Stromzweig 3 oder dem zweiten Stromzweig 4 angeordnet.

Dabei wird der Schalter 10 zum Sperren der einen Drehrichtung der Ankerwelle in dem ersten Stromzweig 3 zwischen dem Umschalter 5 und dem Anschluß der ersten Diode 8 am ersten Stromzweig 3 angeordnet.

Alternativ kann der Schalter 10 zum Sperren der anderen Drehrichtung der Anker- welle in dem zweiten Stromzweig 4 zwischen dem Umschalter 6 und dem Anschluß der zweiten Diode 9 am zweiten Stromzweig 4 angeordnet werden.

Die verschiedenen notwendigen Kombinationen der Stellungen der beiden Umschal- ter 5,6 und des Schalters 10, die als Relais ausgebildet sind, sind in einem Logik- baustein gespeichert, der Teil der Schaltungsanordnung ist.

Bei geschlossenem Schalter 10 und mit auf den Massezweig 2 geschalteten beiden Umschaltern 5,6 bildet sich für beide Drehrichtungen der Ankerwelle des Elektro- motors 1 in der Schaltungsanordnung eine leitende Verbindung zwischen den An- schlüssen des Elektromotors 1 über den ersten Stromzweig 3, dem Schalter 10, dem Umschalter 5, dem Massezweig 2, dem Umschalter 6 und dem zweiten Strom- zweig 4 aus, so daß eine erzwungene Drehung der Ankerwelle für beide Drehrich- tungen gedämpft wird.

In den Figuren 2a und 2b ist der gegebenenfalls resultierende Stromfluß in der Schaltungsanordnung bei im ersten Stromzweig 3 angeordnetem Schalter 10 für beide über. die Zahnstange erzwungene Drehrichtungen der Ankerwelle des nicht bestromten Elektromotors 1 dargestellt. Die Position des Schalters 10 im ersten

Stromzweig 3 legt dabei fest, welche der beiden Drehrichtungen der Ankerwelle beim Einwirken einer äußeren Kraft gesperrt bleibt.

Figur 2a zeigt die Schaltungsanordnung für eine Drehrichtung der Ankerwelle des Elektromotors 1, die beispielsweise dem Einschieben des Gurtbringers entspricht, und die als Drehung im Uhrzeigersinn dargestellt ist. Dabei bildet der mit dem er- sten Stromkreis 3 verbundene Anschluß des Elektromotors 1 den Pluspol und der mit dem zweiten Stromzweig 4 verbundene Anschluß des Elektromotors 1 den Mi- nuspol. Es bildet sich aufgrund der sperrenden zweiten Diode 9 in der Schaltungs- anordnung keine leitfähige Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen des Elek- tromotors 1 aus, so daß sich die Zahnstrange ohne gedämpft zu werden leicht ein- schieben läßt.

Figur 2b zeigt den (technischen) Stromfluß in der Schaltungsanordnung für die an- dere Drehrichtung der Ankerwelle des Elektromotors 1, die beispielsweise dem Ausfahren des Gurtbringers bei der Verzögerung des Personenkraftwagens ent- spricht, und die als Drehung gegen den Uhrzeigersinn dargestellt ist. Dabei bildet der mit dem ersten Stromzweig 3 verbundene Anschluß des Elektromotors 1 den Minuspol und der mit dem zweiten Stromzweig 4 verbundene Anschluß des Elek- tromotors 1 den Pluspol. Es bildet sich in der Schaltungsanordnung eine leitfähige Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen des Elektromotors 1 über den zwei- ten Stromzweig 4, den Umschalter 6, dem Massezweig 2, der leitenden ersten Diode 8 und dem ersten Stromzweig 3 aus, so daß sich die Zahnstrange bei einer Drehung der Ankerwelle maximal gedämpft wird und nicht selbsttätig ausfahren kann.

Aufgrund des spiegelsymmetrisch zur Verfugung stehenden Bauraumes sowie Auf- grund der Kabelführung wird der Gurtbringers des Fahrersitzes gegenüber den Gurt- bringer des Beifahrersitzes um 180 Grad verdreht in den Personenkraftwagen ein- gebaut. Dadurch kehrt sich auch die Drehrichtung des Ankerwelle um, bei welcher der Gurtbringer beispielsweise ausfährt. Dementsprechend wird von dem Logikbau- stein der Schaltungsanordnung anstelle des ersten Umschalters 5 der zweite Um- schalter 6 mit der Stromquelle verbunden. Zudem besteht die Notwendigkeit, daß die andere Drehrichtung der Ankerwelle des Elektromotors 1 beim Einwirken einer äußeren Kraft gesperrt wird.

In den Figuren 3a und 3b ist der gegebenenfalls resultierende Stromfluß in der Schaltungsanordnung bei im zweiten Stromzweig 4 angeordnetem Schalter 10 für beide über die Zahnstange erzwungene Drehrichtungen der Ankerwelle des nicht bestromten Elektromotors 1 dargestellt. Die Position des Schalters 10 im zweiten Stromzweig 4 bedingt nun, daß die andere als in den Figuren 2a und 2b dargestell- ten Drehrichtung der Ankerwelle gesperrt wird.

Figur 3a zeigt den Stromfluß der Schaltungsanordnung für eine Drehrichtung der Ankerwelle des Elektromotors 1, die nun dem Ausfahren des Gurtbringers als Folge einer Verzögerung des Personenkraftwagens entspricht, und die als Drehung im Uhrzeigersinn dargestellt ist. Dabei bildet wieder der mit dem ersten Stromkreis 3 verbundene Anschluß des Elektromotors 1 den Pluspol und der mit dem zweiten Stromkreis 4 verbundene Anschluß des Elektromotors 1 den Minuspol. Es bildet sich in der Schaltungsanordnung eine leitfähige Verbindung zwischen den beiden An- schlüssen des Elektromotors 1 über den ersten Stromzweig 3, den Umschalter 5, dem Massezweig 2, der leitenden zweiten Diode 9 und dem zweiten Stromzweig 4 aus, so daß sich die Zahnstrange maximal gedämpft, wird und nicht selbsttätig aus- fahren kann.

Figur 3b zeigt die Schaltungsanordnung für die andere Drehrichtung der Ankerwelle des Elektromotors 1, die nun dem Einfahren des Gurtbringers entspricht, und die als' Drehung gegen den Uhrzeigersinn dargestellt ist. Dabei bildet der mit dem ersten Stromkreis 3 verbundene Anschluß des Elektromotors 1 den Minuspol und der mit dem zweiten Stromkreis 4 verbundene Anschluß des Elektromotors 1 den Pluspol.

Es bildet sich aufgrund der sperrenden zweiten Diode 9 in der Schaltungsanordnung keine leitfähige Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen des Elektromotors 1 aus, so daß sich die Zahnstrange ohne gedämpft zu werden leicht einschieben faßt.

Durch die beschriebene Schaltungsanordnung eines zwei Anschlüsse aufweisenden Elektromotors 1 kann entsprechend der Position des Schalters 10 genau eine von außen erzwungenen Drehrichtung der Ankerwelle gesperrt werden, wobei die jeweils andere Drehrichtung der Ankerwelle ohne gedämpft zu werden drehbar bleibt. Dabei ist die Schaltungsanordnung einfach und kostengünstig zu realisieren.