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Dokumentenidentifikation DE102006020799A1 08.11.2007
Titel Verriegelungseinrichtung mit einem bürstenlosen Gleichstrom-Antriebsmotor
Anmelder Huf Hülsbeck & Fürst GmbH & Co. KG, 42551 Velbert, DE
Erfinder Gornik, Christian, 45549 Sprockhövel, DE;
Hansen-Rüther, Dirk, 58256 Ennepetal, DE
Vertreter Zenz, Helber, Hosbach & Partner GbR, 45128 Essen
DE-Anmeldedatum 03.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006020799
Offenlegungstag 08.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.11.2007
IPC-Hauptklasse E05B 47/06(2006.01)A, F, I, 20060503, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02K 29/08(2006.01)A, L, I, 20060503, B, H, DE   H02P 6/08(2006.01)A, L, I, 20060503, B, H, DE   B60R 25/02(2006.01)A, L, I, 20060503, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung, insbesondere eine elektronische Lenkungsverriegelung (1), weist ein Sperrglied (7) auf, das zumindest eine Verriegelungsposition und eine Freigabeposition einnehmen kann. Die Verriegelungseinrichtung (1) weist ferner einen Stellantrieb mit einem Antriebsmotor (9) und einem den Antriebsmotor (9) mit dem Sperrglied (7) koppelnden Getriebe (10) und eine elektronische Steuereinrichtung (11) zum Ansteuern des Antriebsmotors (9) auf, wobei die Steuereinrichtung (11) eine Schaltungsanordnung zum Erfassen zumindest der Verriegelungsposition oder der Freigabeposition und eine Referenzeinrichtung, die ein Referenzsignal erzeugen kann, wenn das Sperrglied eine Referenzposition erreicht hat, aufweist. Erfindungsgemäß ist der Antriebsmotor (9) ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einem Spulen aufweisenden Stator, einem Permanentmagnete aufweisenden Rotor und Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors. Die Sensoren sind mit der Steuereinrichtung (11) gekoppelt. Die Steuereinrichtung (11) steuert die Spulen des Stators in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Sensoren derart an, daß stets überprüft wird, ob ein von einem Muster einer Ansteuerung der Spulen zu bewirkender Drehschritt des Rotors erfolgte, bevor eine zweite Ansteuerungsart der Spulen, die einen nachfolgenden Drehschritt bewirken soll, vorgenommen wird. Die Steuereinrichtung (11) verfolgt auf der Basis der Ausgangssignale der Sensoren und des Referenzsignals den von ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine elektro-mechanische Verriege lungseinrichtung, insbesondere eine Verriegelungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein Sperrglied, das zumindest eine Verriegelungsposition und eine Freigabeposition einnehmen kann, einen Stellantrieb zum Bewegen des Sperrglieds mit einem Antriebsmotor und einem den Antriebsmotor mit dem Sperrglied koppelnden Getriebe und eine elektronische Steuereinrichtung zum Ansteuern des Antriebsmotors aufweist, wobei die Steuereinrichtung eine Schaltungsanordnung zum Erfassen zumindest der Verriegelungsposition oder der Freigabeposition und eine Referenzeinrichtung, die ein Referenzsignal erzeugen kann, wenn das Sperrglied eine Referenzposition erreicht hat, aufweist.

Eine derartige elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung ist beispielsweise eine elektronische Lenkungsverriegelung (ELV). Ein Sperrbolzen der Lenkungsverriegelung stellt das Sperrglied dar, welches in der Verriegelungsposition in eine Sperrnut der Lenksäule einrastet. In der Freigabeposition ist der Sperrbolzen von der Lenksäule entfernt positioniert, so daß die Lenksäule gedreht werden kann.

Sowohl bei der Verriegelungsposition als auch bei der Freigabeposition braucht es sich nicht um einen exakt festgelegten Punkt auf dem von dem Sperrglied zurückgelegten Weg zu handeln; vielmehr können sowohl die Verriegelungsposition als auch die Freigabeposition irgendeine Position in einem vorgegebenen Bewegungsintervall umfassen.

Als Stellantrieb wird bei einer ELV üblicherweise ein Bürsten aufweisender Gleichstrommotor verwendet, der über ein Getriebe (auf der Motorachse befestigte Schnecke und mit einem Zahnkranz versehenes Steuerglied) auf den Sperrbolzen einwirkt. Der Antriebsmotor und die elektronische Steuereinrichtung müssen sowohl ein sicheres Betätigen des Sperrbolzens unter verschiedenen Belastungen als auch ein sicheres Erfassen sowohl der Verriegelungsposition als auch der Freigabeposition unter verschiedenen Störeinflüssen gestatten. Zu diesem Zweck weist eine ELV üblicherweise eine Reihe von Sensoren zum Erfassen der Position des Sperrbolzens oder der Position eines mit dem Sperrbolzen gekoppelten Getriebeteils (zum Beispiel des Steuerglieds) auf. Mit Hilfe der Sensoren wird nicht nur die jeweilige Position des Sperrbolzens erfaßt; es werden daraus auch Steuersignale für den Antriebsmotor abgeleitet. So wird üblicherweise ein sowohl bei Erreichen der Verriegelungsposition als auch bei Erreichen der Freigabeposition erzeugtes Sensorausgangssignal verwendet, um den Antriebsmotor abzuschalten. In der Regel sind zur Erhöhung der Sicherheit der Erfassung des Erreichens der Freigabeposition mehrere Sensoren derart am Sperrbolzen und/oder am Steuerglied angeordnet, daß sie parallel und redundant das Erreichen der Freigabeposition erfassen. Der Gleichstrommotor wird in der Regel mit einer relativ hohen Leistung angetrieben, um den Sperrbolzen auch dann aus der Verriegelungsposition in die Freigabeposition bringen zu können, wenn Klemmkräfte auf den Sperrbolzen einwirken. Zusätzlich kann beim Bewegen des Sperrbolzens in die Freigabeposition ein weiterer Sensor vorgesehen sein, der die Annäherung an die Freigabeposition erfaßt, woraufhin die Motorleistung reduziert oder auch der Motor ganz abgeschaltet werden kann, so daß das Getriebe durch trägheitsbedingtes Nachlaufen die gewünschte Freigabeendposition erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem genannten Stand der Technik eine sichere Ansteuerung des Antriebsmotors und ein sicheres Erfassen zumindest der Freigabeposition bei geringer Baugröße und geringem konstruktiven Aufwand zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektromechanische Verriegelungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einem Spulen aufweisenden Stator und einem Permanentmagnete aufweisenden Rotor und mit Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors ist, daß die Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors mit der Steuereinrichtung gekoppelt sind, daß die Steuereinrichtung die Spulen des Stators in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors derart ansteuert, daß stets überprüft wird, ob ein von einer ersten Ansteuerungsart der Spulen zu bewirkender Drehschritt des Rotors erfolgte, bevor eine zweite Ansteuerungsart der Spulen, die einen nachfolgenden Drehschritt bewirken soll, vorgenommen wird, und daß die Steuereinrichtung auf der Basis der Ausgangssignale der Sensoren und des Referenzsignals den von dem Rotor zurückgelegten Weg verfolgt und daraus Signale ableitet, die zumindest ein Erreichen der Verriegelungsposition oder der Freigabeposition des Sperrglieds anzeigen.

Die elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung ist vorzugsweise eine elektronische Lenkungsverriegelung, kann aber auch ein elektronisch angesteuertes Türschloß oder eine andere Verriegelungseinrichtung sein. Die Steuereinrichtung weist eine Schaltungsanordnung auf, die zumindest die Verriegelungsposition oder die Freigabeposition erfaßt. Wird bei einer Ausführungsform nur eine der beiden Positionen erfaßt, so ist die Ansteuerung so ausgebildet, daß bei Nicht-Erfassen des Erreichens der jeweiligen Position davon ausgegangen wird, daß das Sperrglied die jeweils andere Position eingenommen hat. Vorzugsweise werden (insbesondere bei einer elektronischen Lenkungsverriegelung) jedoch zumindest sowohl die Verriegelungsposition als auch die Freigabeposition erfaßt. Die elektronische Steuereinrichtung weist eine Referenzeinrichtung auf, die ein Referenzsignal ausgeben kann, wenn das Sperrglied eine Referenzposition erreicht hat. Die Referenzposition kann gleich der Freigabeposition oder der Verriegelungsposition sein; es kann sich aber auch um eine dritte Position (z. B. zwischen Verriegelungs- und Freigabeposition oder auch jenseits der Freigabeposition) handeln.

Durch Verwendung eines bürstenlosen Gleichstrommotors kann gegenüber dem herkömmlichen Gleichstrommotor bei vergleichbarer Leistung und vergleichbarem Wirkungsgrad eine deutlich geringere Baugröße erzielt werden. Darüber hinaus wird die Geräuschentwicklung durch den Antriebsmotor deutlich reduziert. Die Verwendung des bürstenlosen Gleichstrommotors führt aufgrund fehlender Abreißfunken der Bürstenkontakte herkömmlicher Motoren auch zu einer geringeren Störstrahlung. Bei der erfindungsgemäßen Ansteuerung durch die Steuereinrichtung, bei der der nächste Drehschritt erst dann angesteuert wird, wenn der vorhergehende Drehschritt erfolgreich war, kann eine sichere Erfassung der Position des Rotors und somit des Getriebes und des Sperrglieds erreicht werden. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit des Antriebs auf einfache Weise von der Annäherung an bestimmte Positionen (Verriegelungsposition, Freigabeposition) abhängig gemacht werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung besteht darin, daß die Anzahl der benötigten zusätzlichen Positionssensoren bei gleicher Sicherheit der Positionserfassung reduziert werden kann. Andererseits kann bei gleicher Anzahl der verwendeten Sensoren aufgrund der Redundanz der Positionserfassung die Sicherheit erhöht werden.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung umfaßt die Referenzeinrichtung einen mechanischen Positionssensor und eine das Ausgangssignal des Positionssensors empfangende Auswerteschaltung. Beispielsweise kann ein Mikroschalter (oder ein Hall-Sensor) so angeordnet sein, daß er dann, wenn das Sperrglied eine vorgegebene Position (beispielsweise eine Freigabeposition) erreicht, ein dies anzeigendes Signal ausgibt. Es ist aber auch eine Ausführungsform der Referenzeinrichtung denkbar, bei der keine Sensoren verwendet werden, die die Position des Sperrglieds oder eines Getriebebestandteils direkt erfassen. Bei einer solchen, bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Verriegelungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe derart ausgebildet ist, daß ein Weiterbewegen des Antriebsmotors in einer Richtung nach Erreichen eines Anschlags nicht möglich ist und daß die Referenzeinrichtung eine Schaltung zum Auswerten der Ausgangssignale der Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors umfaßt, so daß das Erreichen des Anschlags durch eine ausbleibende Weiterrotation des Rotors festgestellt wird. Bei einer ELV beispielsweise könnte das Getriebe so ausgebildet sein, daß es in der Freigabeposition oder in einer Position jenseits davon, in der das Sperrglied noch weiter von der Verriegelungsposition entfernt ist, einen Anschlag erreicht, so daß auch nach einem fortgesetzten Bestromen der Spulen des Antriebsmotors keine Weiterrotation möglich ist. Dies wird durch die Sensoren des Motors festgestellt, woraufhin eine Auswerteschaltung ein Referenzsignal ausgibt, daß das Erreichen des Anschlags als Referenz anzeigt.

Ein solches Aktivieren der Referenzeinrichtung durch Anfahren des Anschlags in einer Position jenseits der Freigabeposition braucht nicht bei jedem Wechsel zwischen der Verriegelungsposition und der Freigabeposition ausgeführt zu werden; die Referenzeinrichtung braucht lediglich bei der ersten Inbetriebnahme oder bei nachfolgenden Kalibrierungen (beispielsweise nach einem Stromausfall) ausgeführt zu werden. Die Steuereinrichtung kann sich die aktuelle Position des Rotors bzw. des Getriebes und des Sperrglieds auch über längere Zeiträume hinweg merken. Auch eine manuelle Erzeugung des Referenzsignals, durch Betätigen einer Taste beispielsweise, durch einen Installateur ist denkbar. Vor der Inbetriebnahme wird beispielsweise eine vorgegebene mechanische Position angefahren und dann die Erzeugung des Referenzsignals ausgelöst.

Die Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors des bürstenlosen Gleichstrommotors sind vorzugsweise drei Hall-Sensoren, die beispielsweise in drei benachbarten sogenannten "Nuten" zwischen benachbarten Spulenpaketen des Stators angeordnet sind. Vorzugsweise wird ein Außenläufer-Motor verwendet, bei dem der Stator von dem Rotor umgeben ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Spulen des Stators derart ansteuert, daß die Spulen in der ersten Ansteuerungsart zunächst mit einer geringeren Leistung angesteuert werden und dann, wenn bei dem Überprüfen festgestellt wird, daß der Drehschritt nicht erfolgte, die erste Ansteuerungsart mit einer höheren Leistung wiederholt wird. Mit dem Begriff "Ansteuerungsart" ist im Kontext der Ansteuerung der Spulen des Stators des bürstenlosen Gleichstrommotors ein bestimmtes Muster der Beschaltung der Spulenwicklungen gemeint, mit dem ein gewünschter Drehschritt bewirkt werden soll. Innerhalb dieses Musters der Beschaltung der Spulen kann die Größe des Stroms und – bei gepulsten Strömen – die Modulation der Impulse variiert werden. Vorzugsweise werden die Spulen mit Impulsen eines Stroms vorgegebener Stromstärke angesteuert und wird die Leistung der Spulenansteuerung durch eine Modulation der Impulsbreite und/oder des Impulsabstands eingestellt.

Weitere vorteilhafte und/oder bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer elektronischen Lenkungsverriegelung, die von einem bürstenlosen Gleichstrommotor angetrieben wird; und

2 eine schematische Darstellung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit die Position des Rotors erfassenden Sensoren und deren Kopplung mit einer Steuereinrichtung.

Die in 1 gezeigte elektronische Lenkungsverriegelung 1 ist mit ihrem Gehäuse 2 an einem eine Lenksäule 3 umgebenden Mantelrohr 4 angeformt. In den Abschnitt, in dem das Gehäuse 2 der elektronischen Lenkungsverriegelung 1 an dem Mantelrohr 4 angeformt ist, ist auf der Lenkspindel 3 eine Sperrhülse 5 befestigt. Die Sperrhülse 5 weist mehrere entlang ihres Umfangs gleichmäßig verteilte, in axialer Richtung der Lenkspindel verlaufende Sperrnuten 6 auf. Wenn ein Sperrbolzen 7 derart an die Lenksäule 3 herangefahren wird, daß er in eine der Sperrnuten 6 eingreift, so läßt sich die Lenksäule 3 nicht mehr drehen. Diese Position des Sperrbolzens 7 wird somit als Verriegelungsposition bezeichnet. Wenn der Sperrbolzen 7 in Richtung der Pfeile 8 von der Lenksäule 3 weg bewegt wird, so verläßt der Sperrbolzen 7 eine der Sperrnuten 6, was eine Drehbewegung der Lenksäule 3 freigibt. Der Sperrbolzen 7 wird dabei soweit von der Lenksäule 3 wegbewegt, daß ein versehentliches Einrasten in eine der Sperrnuten 6 sicher vermieden werden kann. Die Position, in der der Sperrbolzen 7 bei Freigabe der Lenksäule 3 verbleibt, wird als Freigabeposition bezeichnet.

Der Sperrbolzen 7 wird von einem Motor 9 über ein Getriebe 10 bewegt. In dem Gehäuse 2 können Sensoren angeordnet sein, die eine bestimmte Lage oder Position des Sperrbolzens 7 und/oder eines Getriebebauteils des Getriebes 10 erfassen, die einer Referenzposition entspricht, wobei als Referenzposition beispielsweise diejenige Position verwendet werden kann, bei der der Sperrbolzen 7 am weitesten von der Lenksäule wegbewegt ist und/oder einen Anschlag erreicht hat. Wie weiter unten ausgeführt wird, können bei einigen Ausführungsbeispielen diese Sensoren auch entfallen, wobei die Erfassung der Referenzposition in diesem Fall mit Hilfe der Sensoren des bürstenlosen Gleichstrommotors erfaßt wird.

Der in dem Gehäuse 2 angeordnete Antriebsmotor 9 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor vom Außenläufer-Typ, bei dem sich ein Rotor um einen feststehenden Stator dreht. Der an dem Gehäuse 2 befestigte Stator weist Spulenpakete auf, deren Anzahl vorzugsweise ein Vielfaches von drei ist, wobei die Spulenpakete in drei Gruppen unterteilt sind, die entlang des Statorumfangs verschachtelt angeordnet sind.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit der einfachsten Form der Anordnung von Spulenpaketen, wobei dort aus Gründen der Veranschaulichung ein bürstenloser Gleichstrommotor vom Innenläufer-Typ dargestellt ist. Der bürstenlose Gleichstrommotor 9 weist einen Stator 12 auf, auf dem drei Spulen 13 angeordnet sind. Die Spulen 13 sind gleichmäßig um einen Rotor 14 herum angeordnet. Der Rotor weist gleichmäßig entlang seines Umfangs verteilte Permanentmagnete auf. Die drei Spulenpakete bzw. drei Gruppen von Spulenpaketen werden durch drei Ansteuerstromsignale U, V und W angesteuert. Die Steuerströme U, V und W werden von Ausgangstreiberschaltungen einer Steuereinrichtung 11 erzeugt. Die Spulen 13 werden derart mit Steuerströmen U, V und W beaufschlagt, daß sich schrittweise eine gewünschte Drehung des Rotors 14 einstellt. Die jeweilige Lage des Rotors 14 wird durch drei Sensoren 15, beispielsweise Hall-Sensoren, erfaßt. Die Ausgangssignale der Sensoren 15 werden über die Leitungen 16 Auswerteschaltungen der Steuereinrichtung 11 zugeführt.

Ausgehend von einer bekannten Anfangslage kann die Steuereinrichtung 11 mit Hilfe der Ausgangssignale der Sensoren 15 verfolgen, in welcher Position sich der Rotor 14 befindet und wie viele Umdrehungen der Rotor 14 ausgeführt hat, wobei aus diesen Daten abgeleitet werden kann, welche Position der eine bekannte Lagebeziehung zu dem Rotor 14 aufweisende Sperrbolzen 7 gerade einnimmt. Wenn ausgehend von einer bekannten Referenzposition sämtliche Bewegungen des Rotors und somit des Sperrbolzens 7 von der Steuereinrichtung 11 verfolgt bzw. nachgehalten werden, so kann auf die die Position des Sperrbolzens 7 oder eines Bauteils des Getriebes 10 erfassenden Positionssensoren verzichtet werden. Die Sensorausgangssignale der Sensoren 15 werden aber nicht nur verwendet, um die Position des Rotors zu erfassen; sie dienen außerdem zur Ableitung der für eine bestimmte Weiterbewegung erforderlichen Ansteuersignale U, V und W. Die Ableitung der Steuerströme aus den Ausgangssignalen der Rotorpositionserfassungssensoren ist aus dem Stand der Technik der bürstenlosen Gleichstrommotoren bekannt und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden.

Um eine möglichst genaue Verfolgung der Bewegung des Rotors und somit des Sperrbolzens 7 zu ermöglichen, wird der Gleichstrommotor bei der erfindungsgemäßen Anordnung praktisch einzelschrittweise betrieben. Um eine vorgegebene Drehbewegung zu erreichen und gleichzeitig die Positionsänderung des Rotors genau zu verfolgen, werden zunächst die Spulen in einer vorgegebenen Weise angesteuert. Anschließend wird mit Hilfe der Sensorausgangssignale ermittelt, ob die gewünschte Drehbewegung stattgefunden hat, bevor in einem nächsten Zyklus das nächste Ansteuerungsmuster der Spulen erzeugt wird.

Bei der Steuereinrichtung 11 eines bevorzugten Ausführungsbeispiels handelt es sich um einen Mikrocontroller mit Eingangsports für die Sensorausgangssignale und mit (gegebenenfalls mit Treiberschaltungen versehenen) Ausgabeports zum Erzeugen der Ansteuerströme. Die Steuerabläufe sind in einem Programm hinterlegt, welches in einem in dem Controller enthaltenen Speicher abgelegt ist. Darüber hinaus enthält der Mikrocontroller Speicher, in denen die aktuelle Position des Rotors bzw. des Sperrbolzens und Daten gespeichert sind, die die vorangegangene Bewegung kennzeichnen. Die Programme umfassen ferner Unterprogramme für das Anfahren der Freigabeposition bzw. der Verriegelungsposition des Sperrbolzens 7 sowie für zusätzliche Überwachungsfunktionen.

Die Steuereinrichtung 11 ist so konfiguriert (beispielsweise durch eine entsprechende Programmierung des Mikrocontrollers), daß bei jedem Zyklus des Anlegens eines bestimmten Musters der Spulenansteuerströme und des anschließenden Überprüfens des Weiterrückens des Rotors mit Hilfe der Sensoren eine Pause eingefügt wird, so daß mit Hilfe einer unterschiedlichen Länge dieser Pause eine unterschiedliche Drehgeschwindigkeit einstellbar ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, daß der Sperrbolzen bei Annäherung an die Freigabeposition und/oder die Verriegelungsposition langsamer bewegt wird, um eine genauere Positionierung zu erreichen. Darüber hinaus kann nicht nur das Muster der Beaufschlagung der Spulen mit den Ansteuerströmen (welches die jeweils angesteuerten Spulen und die Stromrichtung definiert) eingestellt werden; es ist auch möglich, den Stromverlauf innerhalb eines Musters zu variieren. Beispielsweise kann die Größe des Ansteuerstroms variiert werden, um unterschiedliche Leistungen einzustellen. Darüber hinaus ist es möglich, die Spulenleistung dadurch zu steuern, daß anstelle eines konstanten Strom ein aus Impulsfolgen zusammengesetzter Strom angesteuert wird, wobei in diesem Fall die Motorleistung durch die Impulsbreite und/oder den Impulsabstand gesteuert wird. Dadurch ist gegenüber der herkömmlichen Lenkungsverriegelung eine erhebliche Energieeinsparung möglich, da der Motor zunächst mit einer geringeren Leistung angesteuert werden kann, woraufhin der Erfolg des Ansteuerns mit Hilfe der Rotorsensoren überprüft wird. Wird dabei festgestellt, daß sich der Rotor nicht in der gewünschten Weise weiterbewegt hat, so kann die Motorleistung schrittweise erhöht werden, bis sich der gewünschte Erfolg einstellt. Somit kann bei einer Lenkungsverriegelung die Motorleistung an die tatsächlich vorliegenden mechanischen Bedingungen (beispielsweise Einklemmen des Sperrbolzens) angepaßt werden.


Anspruch[de]
Elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung, aufweisend:

ein Sperrglied, das zumindest eine Verriegelungsposition und eine Freigabeposition einnehmen kann,

einen Stellantrieb zum Bewegen des Sperrglieds mit einem Antriebsmotor und einem den Antriebsmotor mit dem Sperrglied koppelnden Getriebe und

eine elektronische Steuereinrichtung zum Ansteuern des Antriebsmotors, wobei die Steuereinrichtung eine Schaltungsanordnung zum Erfassen zumindest der Verriegelungsposition oder der Freigabeposition und eine Referenzeinrichtung, die ein Referenzsignal erzeugen kann, wenn ds Sperrglied eine Referenzposition erreicht hat, aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Antriebsmotor ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einem Spulen aufweisenden Stator und einem Permanentmagnete aufweisenden Rotor und mit Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors ist,

daß die Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors mit der Steuereinrichtung gekoppelt sind,

daß die Steuereinrichtung die Spulen des Stators in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors ansteuert, daß stets überprüft wird, ob ein von einem Muster einer Ansteuerung der Spulen zu bewirkender Drehschritt des Rotors erfolgte, bevor eine zweite Ansteuerungsart der Spule, die einen nachfolgenden Drehschritt bewirken soll, vorgenommen wird, und

daß die Steuereinrichtung auf der Basis der Ausgangssignale der Sensoren und des Referenzsignals den von dem Rotor zurückgelegten Weg verfolgt und daraus Signale ableitet, die zumindest ein Erreichen der Verriegelungsposition oder der Freigabeposition des Sperrglieds anzeigen.
Elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzeinrichtung einen mechanischen Positionssensor und eine das Ausgangssignal des Positionssensors empfangende Auswerteschaltung umfaßt. Elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor ein Mikroschalter oder ein Hall-Sensor ist. Elektromechanische Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ds Getriebe derart ausgebildet ist, daß ein Weiterbewegen des Antriebsmotors in einer Richtung nach Erreichen eines Anschlags nicht möglich ist, und daß die Referenzeinrichtung eine Schaltung zum Auswerten der Ausgangssignale der Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors umfaßt, so daß das Erreichen des Anschlags durch eine ausbleibende Weiterrotation des Rotors festgestellt wird. Elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzposition der Freigabeposition entspricht. Elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren zum Erfassen der Position des Rotors drei Hall-Sensoren umfassen. Elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß der bürstenlose Gleichstrommotor ein Außenläufer-Motor ist, bei dem der Stator von dem Rotor umgeben ist. Elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Spulen des Stators deart ansteuert, daß die Spulen in der ersten Ansteuerungsart zunächst mit einer geringeren Leistung angesteuert werden und dann, wenn bei dem Überprüfen festgestellt wird, daß der Drehschritt nicht erfolgte, die erste Ansteuerungsart mit einer höheren Leistung wiederholt wird. Elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen mit Impulsen eines Stroms vorgegebener Stromstärke angesteuert werden und die Leistung der Spulenansteuerung durch eine Modulation der Impulsbereite und/oder des Impulsabstands eingestellt wird. Elektro-mechanische Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied in eine Lenksäule eines Kraftfahrzeugs eingreift und daß die Steuereinrichtung zumindest das Erreichen sowohl der Freigabeposition als auch der Verriegelungsposition erfaßt.






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