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Patent Searching and Data


Title:
ELECTROMECHANICAL DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/056352
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electromechanical drive, which is actuated by a current supply and is displaced against a stop in order to be disconnected. According to the invention, once the current supply has ended and the electromechanical drive is briefly short-circuited, a timed disconnection takes place.

Inventors:
KLEINMANN ARMIN (DE)
LINDMAYER MARTIN (DE)
PADO ATTILA (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/012287
Publication Date:
June 01, 2006
Filing Date:
November 16, 2005
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
KLEINMANN ARMIN (DE)
LINDMAYER MARTIN (DE)
PADO ATTILA (DE)
International Classes:
H02P3/12; E05F15/16
Foreign References:
DE19618484A11997-08-28
US4313676A1982-02-02
DE4131984A11993-04-01
Attorney, Agent or Firm:
Nili, Karim (Intellectual Property Management IPM - C106, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Elektroτnechanischer Antrieb (15), der durch Bestromung bewegt wird und zum Abschalten gegen einen Anschlag (14,16) gefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ende der normalen Bestromung und einem kurzen Kurzschließen des elektromechanischen Antriebs (15) eine getaktete Abschaltung erfolgt.
2. Elektromechanischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die getaktete Abschaltung der Antrieb (15) für eine Zeitdauer T angetrieben und danach kurzgeschlossen und dann nmal für eine Zeit titn in Ansteuerrichtung bestromt und jeweils danach kurzgeschlossen wird.
3. Elektromechanischer Antrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauern ti , t2 und tn gleich oder unterschiedlich sind.
4. Elektromechanischer Antrieb nach den Ansprüchen 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer t1# t2 oder tn im Bereich von 5ms 20ms liegt.
5. Verwendung des Elektromechanischen Antriebs nach einem der Ansprüche 14 als Antrieb (15) in einer Zentralverriegelung eines Kraftfahrzeuges.
Description:
Elektroraechanischer Antrieb

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Antrieb gemäß den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßer Antrieb ist beispielsweise aus der DE 10028040 Al bekannt. Solche Antriebe werden zum Betreiben von Vertellantrieben zum Bewegen angetriebener Elemente in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einer Fensterscheibe, eines Schiebedaches und/oder eines Sitzes eingesetzt. Es ist ein Verfahren beschrieben zum Einfahren eines durch einen Elektromotor innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsstrecke zwischen zwei jeweils als Endanschlag ausgebildeten Block¬ positionen angetriebenen Elements in eine Blockposition, wobei beim Einfahren des angetriebenen Elements in zumindest eine der beiden Blockpositionen das angetriebene Element vor Erreichen der mechanisch definierten Blockposition abgebremst wird. Bei Fensterheberantrieben in Kraftfahrzeugen ist die eine Blockposition durch die Geschlossen-Stellung der Scheibe und die andere Blockposition durch die geöffnete Scheiben¬ stellung definiert. Ein Abbremsen der Scheibenbewegung vor Erreichen der unteren, die Offenstellung der Scheibe kenn¬ zeichnenden Blockposition wird durchgeführt, um die Scheibe möglichst sanft an ihren unteren Endanschlag zu bringen. Zum einen soll dadurch ein Zurückspringen der Scheibe nach oben sowie ein Nachfedern der mechanischen Kraftübertragungsmittel zwischen dem Elektromotor und der Scheibe verhindert werden. Zum anderen dient ein sanftes Einfahren der Scheibe in die

untere Blockposition zur Vermeidung störender Anschlagge¬ räusche, woraus ein Benutzer möglicherweise einen Defekt in seiner Fensterhebereinrichtung vermuten könnte. Zum Abbremsen des angetriebenen Elements wird der Elektromotor stromlos geschaltet und in einen Generatorbetrieb umgeschaltet, um über das von dem Elektromotor durch sein Auslaufen generierte Stromsignal die abnehmende Drehzahl des Ankers des Elektro¬ motors beim Auslaufen beobachten zu können, und dass in Abhängigkeit von der Größe des im Generatorbetrieb detektier- ten Stromsignals der Elektromotor zum letztendlichen Einfah¬ ren des angetriebenen Elements in die Blockposition erneut bestromt wird. Aus der CH-PS 501 334 ist eine Einrichtung zur elektrischen Bremsung eines Kollektormotors bekannt geworden, bei dem durch eine Steuerung des Tastverhältnisses durch die Wicklung zunächst ein Strom fließt, dessen Wert kleiner ist als der Strom durch den Bremswiderstand, da wegen den kurzen Steuerimpulsen die Kommutierung des Motorstromes in den Erregerkreisen nicht vollständig durchgeführt ist. Das Tastverhältnis wird nun so groß gewählt, dass die Rückwirkun¬ gen auf den Bremswiderstand sehr klein sind, d.h. der Bremswiderstand ist fast mit seinem vollem Wert wirksam. Wenn ein elektromechanischer Antrieb gegen einen festen Anschlag gefahren wird, so werden die beteiligten Bauteile in ihren Lagerstellen verspannt. Wird der Antrieb abgeschaltet, entspannen sich diese Bauteile und leiten ihrerseits mechanische Energie in den Antrieb ein. Dies kann dazu führen, dass sich der Antrieb Undefiniert in Gegenrichtung bewegt. Um dies zu verhindern ist ein langsames Abschalten durch kontinuierliche Reduzierung der anliegenden Spannung oder leistungsgesteuertes Abschalten beispielsweise durch eine Phasenanschnitt-Steuerung bekannt. Diese Verfahren sind alllerdings unter Kostengründen und Gründen der elektromag¬ netischen Verträglichkeit für Kraftfahrzeuge nicht vertrag-

lieh. Es ist auch möglich durch Kurzschließen unmittelbar nach Bestromung den Motor als Bremse auszunutzen. Hierbei ist von Nachteil, dass der Kurzschluss mit hoher Güte und exaktem Tirning erfolgen muss. Dies erfordert einen hohen Aufwand an Hard- und Software. Das elektromechanische Bauteil kann daher nicht beliebig in verschiedenen Umgebungen einge¬ setzt werden. Auch ist eine Auslegung der Hardware mit wirt¬ schaftlicheren Komponenten meist nicht möglich.

Die Aufgabe der Erfindung ist elektromechanische Systeme zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch die gattungsbildenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dabei ist von Vorteil, dass wenn der elektromechanische Antrieb gegen einen festen Anschlag gefahren wird, sich das System schrittweise entspannt, so dass keine störenden mechanischen Reaktionen auftreten und der elektromechanische Antrieb immer direkt am Anschlag anliegt. Es wird die unge¬ wollte Einleitung von Reaktionskräften in das elektromecha¬ nische System verhindert. Die Ansteuerungslogik des elektro- mechanischen Antriebs ist dabei unabhängig von der elektri¬ schen Umgebung wie der Verkabelung oder der Hardware. Dadurch ist die einfache Verwendbarkeit des Bauteils in mehreren Bauteilen und Baureihen und eine kostenoptimale Auswahl der Treiber für die Ansteuerung möglich.

Dabei zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung eines elektromechanischen Antriebs,

Fig. 2 Zeitdiagramm zur Ansteuerung des elektro¬ mechanischen Antriebs.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektro- tnechanischen Antriebs 15 wie er vorrangig in einer Zentralverriegelung verwendet wird. In einem Steuergerät 10 sind die Steuerungskurven wie in Fig. 2 dargestellt für den elektromechanischen Antrieb 15 abgelegt. Das Steuergerät 10 steuert den elektromechanischen Antrieb 15 in zwei Richtungen jeweils gegen einen Anschlag 14,16. Befindet sich der elektromechanische Antrieb 15 an einem Anschlag 14 ist die Zentralverriegelung geschlossen, befindet sie sich bei dem anderen Anschlag 16 ist die Zentralverriegelung geöffnet. Der elektromechanische Antrieb 15 wird dabei mit voller Energie entweder an den Anschlag 14 oder an den Anschlag 16 für eine vorgegebene Zeitdauer gefahren, um die Endposition sicher zu stellen. Am Ende der Bewegung wird die interne Mechanik gegen die Lagerstellen gedrückt. Nach Abschalten der elektrischen Spannung versucht das mechanische System den elektromechani¬ schen Antrieb 15 zurückzubewegen. Um dem entgegenzuwirken erfolgt nach einer vorgegebenen Fahrdauer T von 500ms die getaktete Abschaltung nach der Steuer-Kennlinie in Fig. 2. Der Bewegungsvorgang der getakteten Abschaltung dauert unter Normalbedingungen 250ms. Die Massen sind gering, so dass der Antrieb nur minimal nachläuft. Nach dem Ende der normalen Bestromung wird der Antrieb für eine kurze Zeit kurzgeschlos¬ sen. Das mechanische System des elektromechanischen Antriebs 15 entspannt sich und bewegt sich in entgegen der Betäti¬ gungsrichtung. Nun wird das System ein- oder mehrmals sehr kurz in Betätigungsrichtung angesteuert. Zwischen den An¬ steuerungen wird der elektrische Antrieb jeweils kurzge¬ schlossen. Danach kann es sinnvoll sein, den Antriebsmotor nochmals kurz zu schließen, um die im System verbliebenen Restspannungen abzubauen und eine weitere ungewollte Bewegung des Antriebs zu verhindern. Durch den kurzen Bremszyklus und die folgende kurze Ansteuerung wird ein Abbau der mechani-

sehen Spannungen sowie eine leichte Positionskorrektur erreicht.

Fig. 2 zeigt ein Zeitdiagramm zur Ansteuerung des elektro- mechanischen Antriebs mit n Abschaltzyklen. Der elektromecha¬ nische Antrieb aus Fig. 1 wird dabei mit voller Energie gegen einen der beiden Anschläge gefahren. Nach dem Ende der normalen Bestromung nach der vorgegebenen Fahrdauer T und einem kurzen Kurzschließen wird der elektrische Antrieb nochmals mindestens ein- oder mehrmals kurz mit der Zeitdauer tχ-t n in Ansteuerrichtung angesteuert und anschließend kurzgeschlossen. Dadurch wird die Mechanik mit minimalem Energieeintrag an den gewünschten Anschlag angelegt. Durch die kurzen Ansteuerzeiten entspannt sich das System schrittweise und der Energieeintrag ist so minimal, dass keine störenden mechanischen Reaktionen auftreten. Eine Unterstützung erfolgt durch daran anschließendes Kurz¬ schließen des elektromechanischen Antriebsmotors. Je nach mechanischen Gegebenheiten muss die Zeitdauer ti-t n anders gewählt werden. Die Zeitdauer ti ist dabei 5ms, 10ms, 20ms oder auch mehr. Alternativ erfolgt die getaktete Abschaltung auch mit unterschiedlichen Zeitdauern tj.-t n/ da die mechani¬ schen Bauteile bei der ersten Ansteuerung bereits etwas entspannt sind, so dass es sinnvoll ist, die t - t n kleiner zu wählen. Dies wird für jeden elektromechanischen Antrieb einmalig ermittelt und für alle baugleichen Antriebe in dem Steuergerät 10 hinterlegt. Das Zeitfenster für die getaktete Abschaltung ist dabei nicht zu klein zu wählen, damit die im elektromechanischen Antrieb befindlichen mechanischen Kräfte abgebaut werden und der Antrieb mit minimalem Energieeintrag an den gewünschten Anschlag anlegt. Das Zeitfenster ist dabei aber auch nicht zu gross zu wählen. So führt 10-maliges Takten zu einem Summen, das der Fahrer als negativ empfindet.