Anordnung zur Steuerung eines drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Antriebs einer Bidruckpumpe in einem pneumatischen System einer Zentralverriegelungsanlage eines Kraftfahrzeuges

Abstract

 In einer Anordnung zur Steuerung eines drehrichtungs­umkehrbaren elektrischen Antriebsmotors (5) einer Bidruck­pumpe (6) in einem pneumatischen System (6-9) einer Zentralverriegelungsanlage eines Kraftfahrzeugs ist ein Druckschalter (10) vorgesehen, der den Antriebsmotor zunächst stoppt, wenn die Bidruckpumpe (6) einen vor­gegebenen Arbeitsdruck erzeugt hat. Mit einer Druckschalt­einrichtung, welche einen abgewandelten Druckschalter (10) sowie eine modifizierte Steuerelektronik (3) aufweisen kann, wird der Antriebsmotor anschließend im Gegenlauf betrieben, so daß die Bidruckpumpe (6) Luft in entgegen­gesetztem Sinne wie bei der vorangehenden Erzeugung des Arbeitsdrucks aus dem pneumatischen System absaugt oder in dieses hineinpumpt, bis annähernd Atmosphärendruck in dem pneumatischen System herrscht. Das Erreichen dieses Belüftungsdrucks wird von der Druckschalteinrichtung (Druckschalter 10, Steuerelektronik 3) erfaßt, die den Antriebsmotor in diesem Fall endgültig abschaltet, bis ein neuer Steuerbefehl vorliegt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung eines drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Antriebs einer Bidruckpumpe in einem pneumatischen System einer Zentral­verriegelungsanlage eines Kraftfahrzeugs nach dem Ober­begriff des Anspruchs 1.

[0002] Zu dem pneumatischen System der Zentralverriegelungs­anlage des Kraftfahrzeugs gehört eine Saug- und/oder Druckleitung mit Zweigleitungen, die zu je einem Arbeits­zylinder mit einem Kolben führen, der ein Türschloß oder ein Kofferraumschloß betätigt. Mit dem Kolben sind Hand­haben, insbesondere Verriegelungsknöpfe verbunden, mit denen die zugeordneten Schlösser auch direkt, d.h. nicht über das pneumatische System, betätigt werden können. Dabei besteht jedoch das Problem, daß die Handhaben nur schwer, wenn überhaupt, verstellbar sind, solange in dem pneumatischen System noch ein Arbeitsdruck herrscht, der zum Verschieben der Kolben in eine gewünschte Arbeits­stellung notwendig war. Das pneumatische System wird daher nach jedem Arbeitszyklus,in dem die Kolben durch den Arbeitsdruck in eine Endstellung gefahren wurden, ent­lüftet. Bei dem Entlüften wird das pneumatische System durch Druckausgleich mit der umgebenden Atmosphäre an­nähernd auf Atmosphärendruck eingestellt.

[0003] Ohne weitere Maßnahmen erfolgt die Entlüftung durch Un­dichtigkeiten des pneumatischen Systems, insbesondere in der Bidruckpumpe. Die Bidruckpumpe, die je nach Dreh­richtung als Saug- oder Druckpumpe wirkt, kann als Flügelzellenpumpe mit einem Pumpenrotor ausgebildet sein, in dem abdichtende Schieber angeordnet sind, welche durch die Zentrifugalkraft nach außen an eine Wand der Pumpen­kammer gedrückt werden, wenn die Pumpe genügend schnell dreht.

[0004] Zur Belüftung des pneumatischen Systems am Ende eines Arbeitszyklus, in dem die Kolben in den Arbeits­zylinder durch Arbeits-Überdruck oder Arbeits-Unterdruck in eine gewünschte Endstellung gebracht sind, ist es bekannt, den Antrieb der Bidruckpumpe so zu steuern, daß nach dem Stoppen des Antriebs der Bidruckpumpe am Ende eines Arbeitszyklus der Antrieb selbsttätig im Gegenlauf zum Belüften des pneumatischen Systems aktiviert wird (DE-OS 31 51 010). Der Gegenlauf erfolgt jedoch nach der Auslegung der Anordnung nur über eine sehr kurze Zeit­spanne, typischerweise 0,2 - 0,3 sek., in der die Arbeits­drehzahl (Nenndrehzahl) der Flügelzellenpumpe nicht er­reicht wird. Damit soll die auf die Schieber einwirkende Zentrifugalkraft so gering gehalten werden, daß diese nicht an die Wand der Pumpenkammer angedrückt werden und somit einen Druckausgleich zwischen dem Umgebungsdruck und dem Druck in dem pneumatischen System gestatten. -

[0005] Diese Belüftungswirkung der als Flügelzellenpumpe aus­gebildeten Druckpumpe ist von der Lage der Schieber in dem Pumpenrotor bezüglich der Wand der Pumpenkammer abhängig, die nicht zuverlässig eingestellt werden kann. Insbesondere setzt es die gewünschte Lage des Schieber zum Belüften voraus, daß die Bidruckpumpe mit annähernd horizontal liegendem Rotor in dem Kraftfahrzeug eingebaut wird, damit wenigstens der eine oder andere Schieber unter der Einwirkung der Schwerkraft in den Rotor zurückfallen kann. Außerdem hängt aber das Zurückgleiten wenigstens eines der Schieber in den Rotor von der Neigung des Kraftfahrzeugs ab.

[0006] Zuverlässiger kann das pneumatische System dadurch belüftet werden, daß dieses durch ein Magnetventil abgeschlossen wird, welches während der Arbeitszyklen der Pumpe ge­schlossen ist, dazwischen jedoch geöffnet wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Magnetventil parallel zu der Pumpe angesteuert wird. Das Magnetventil und dessen Ansteuerung gestalten jedoch den Aufbau des pneumatischen Systems komplizierter.

[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung zur Steuerung des drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Antriebs der Bidruckpumpe der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß bei einem ein­fachen Aufbau des pneumatischen Systems die Belüftung mit Sicherheit und kurzzeitig erfolgt.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ausbildung der Anordnung zur Steuerung mit dem in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmal gelöst.

[0009] Durch die Druckschalteinrichtung wird der Druck in dem pneumatischen System erfaßt und der Gegenlauf der Bidruck­pumpe während der Belüftungsphase dann abgeschaltet, wenn der vorgegebene Belüftungsdruck erreicht ist. Das Erreichen des Belüftungsdrucks wird somit gesichert und stellt sich nicht nur zufällig und/oder nach einem längeren Zeitabschnitt ein. Vorteilhaft ist dabei, daß die Art der Bidruck­pumpe vorgeschrieben ist, da deren Belüftungswirkung nicht von einem Lösen der Schieber von der Wand der Pumpenkammer abhängt. Vielmehr soll die Bidruckpumpe den Druck in dem pneumatischen System in entgegengesetztem Sinne wie in dem vorangehenden abgeschlossenen Arbeitszyklus auf- oder abbauen. Die Einbaulage der Bidruckpumpe und die Neigung des Kraftfahrzeugs sind unkritisch. Ein gesondertes pneu­matisches Bauteil, wie ein Magnetventil, ist entbehrlich.

[0010] Besonders vorteilhaft ist, daß die Bidruckpumpe zum Be­lüften die Luft aktiv in das pneumatische System oder aus diesem heraus fördert, wenn die Anordnung nach Anspruch 2 ausgebildet ist. Dadurch wird die Zeit, in welcher der Arbeitsdruck bis zum Erreichen ungefähr des Umgebungsdrucks auf- oder abgebaut wird, entscheidend verkürzt.

[0011] In wenig aufwendiger Weise wird die Druckschalteinrichtung durch Ausgestaltung des Druckschalters nach Anspruch 3 realisiert. Damit kann eine gesonderte Druckschalt­einrichtung, die das Erreichen des Belüftungsdrucks erfaßt und entsprechende Schaltvorgänge auslöst, ent­fallen. Vielmehr brauchen an einem herkömmlichen Druck­schalter, der zum Überwachen des vorgegebenen Arbeits­drucks in dem pneumatischen System und Auslösen ent­sprechender Schaltvorgänge ohnehin vorgesehen ist, nur ein oder zwei zusätzliche Kontakte zum Signalisieren des Belüftungszustands angeordnet zu werden.

[0012] Bei einem pneumatischen System, das mit Überdruck und Unterdruck als Arbeitsdrücken arbeitet, die mit einer Bidruckpumpe erzeugt werden, ist der Druckschalter zweckmäßig nach Anspruch 4 weiter­gebildet. Damit wird erreicht, daß der Gegenlauf des Antriebs gestoppt wird, wenn der Atmosphärendruck um einen Toleranzbereich in dem pneumatischen System durch den Gegenlauf eingestellt ist. Damit kann die Stabilität des Steuerungsablaufs verbessert werden, und die Gegen­laufzeit wird minimiert, da dieser bereits dann gestoppt wird, wenn die dem Arbeitsdruck am nächsten kommende Toleranzgrenze des Toleranzbereichs erreicht wird.

[0013] Zu diesem Zweck hat sich die Begrenzung des Toleranz­bereichs durch die Anordnung der Belüftungsdruckkontakte auf Atmosphärendruck plus/minus 10⁴Pa als besonders zweckmäßig erwiesen.

[0014] Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit drei Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Anordnung zur Steuerung mit dem pneumatischen System,

Fig. 2 einen Druckschalter im Schnitt, und

Fig. 3 Belüftungskurven der Anordnung und des Drucksystems gemäß Fig. 1 im Vergleich zu konventionellen Belüftungskurven.

[0015] In Fig. 1 sind mit 1 und 2 Schloßschalter einer Fahrertür (FTS) bzw. Beifahrertür (BTS) bezeichnet, die an eine Steuerelektronik einer Zentralverriegelungsanlage eines Kraftfahrzeugs angeschlossen sind. Die Ausbildung der Steuerelektronik, die mit einem integrierten Schaltkreis (IC) ausgebildet ist, ergibt sich aus der nachfolgenden Funktionsbeschreibung. Zu der Steuerelektronik gehört ein Treiber für ein Relais 4, welches je nach dem, ob der zuletzt betätigte Schloßschalter auf positives oder negatives Potential geschaltet ist, über eine Leitung DSP oder eine Leitung DSN beaufschlagt wird, um einen Antriebsmotor 5 einer Bidruckpumpe 6 über entsprechende gekennzeichnete Leitungen zum Linkslauf oder Rechtslauf zu speisen.

[0016] Die Bidruckpumpe 6, die je nach Drehrichtung einen Über­druck bis zu 1 5 mal 10⁴Pa oder einen Unterdruck bis zu 5 mal 10⁴Pa erzeugen kann, gehört zu dem pneumatischen System, welches ferner eine Leitung 7 umfaßt, an die Stell­glieder 8 zur Betätigung zugeordneter Schlösser angeschlossen sind. Die Stellglieder können in herkömmlicher Weise aus einem Arbeitszylinder mit Kolben bestehen, der mit einem Verriegelungsknopf oder sonstigem manuellen Betätigungs­element verbunden ist.

[0017] Die Leitung 7 des pneumatischen Systems steht ferner über eine Leitung 9 mit einem Druckschalter 10 in Verbindung.

[0018] Den Aufbau eines solchen Druckschalters zeigt Fig. 2. Er umfaßt eine Membrane 11, die über einen Stößel 12 auf eine Kontaktfeder 13 einwirkt. An dem einer Lagerstelle 14 der Kontaktfeder entgegengesetzten Ende sind - im Ruhe­zustand der Membrane, d.h., wenn diese mit Atmosphärendruck beaufschlagt wird - symmetrisch feststehende Belüftungs­druck-Kontakte 15 und 16 angeordnet. Desgleichen sind, jedoch näher zur Lagerstelle der Kontaktfeder symmetrisch zwei feststehende Arbeitsdruck-Kontakte 17 und 18 ange­bracht. Die Abstände der Belüftungsdruck-Kontakte und der Arbeitsdruck-Kontakte zu der Kontaktfeder in der Ruhe­ stellung sind so groß, daß bei einem Differenz-Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck von 5 mal 10⁴Pa sowohl der Arbeitsdruck-Kontakt 17 als auch der Belüftungskontakt 15 geschlossen sind. Fällt der Druck in dem Raum 19 ab, so öffnet der Arbeitsdruck-Kontakt 17,während der Belüftungs­druck-Kontakt 15 noch geschlossen bleibt, bis ein Differenz­überdruck von 1 mal 10⁴Pa unterschritten wird. Umgekehrt sind bei einem Differenzunterdruck von etwa 5 mal 10⁴Pa der Arbeitsdruck-Kontakt 18 und der Belüftungsdruck-­Kontakt 16 geschlossen. Letzterer Belüftungsdruck-Kontakt wird erst dann geöffnet, wenn in dem Raum 19 ein Differenzunterdruck von 1 mal 10⁴Pa unterschritten wird. Die Arbeitsdruck-Kontakte 17 und 18 sind somit in der Lage, das Erreichen des Arbeits-Überdrucks oder Arbeits-­Unterdrucks in dem pneumatischen System über Leitungen 20, 21, zu melden. Die Belüftungsdruck-Kontakte 15 und 16 melden hingegen das Erreichen des Atmosphärendrucks in dem Raum 19 in dem Toleranzbereich eines Differenzüber­drucks von 1 mal 10⁴Pa bzw. -1 mal 10⁴Pa über Leitungen 22, 23.

[0019] Wenn der Schloßschalter 1 oder 2 an der Fahrertür bzw. Beifahrertür in die in Fig. 1 dargestellte Position durch Schlüsseldrehung geschaltet wird, ist das +Potential von Klemme 30 zu der Steuerelektronik 3 durchgeschaltet.

[0020] Durch das zu dem Steuergerät durchgeschaltete positive Potential wird über eine Logik der Treiber so gesteuert, daß über die Leitung DSP zwischen dem Treiber 3 und dem Relais 4 ein das Relais erregender Strom geführt wird. Das Relais schaltet den Antriebsmotor 5 über die Leitung DSP zwischen dem Relais 4 und dem Antriebsmotor 5 so an die Versorgungsspannung an Klemme 30, daß die Bidruckpumpe in einer druckerhöhenden Drehrichtung angetrieben wird. Der Druck steigt dann in dem pneumatischen System, d.h. insbesondere in der Leitung 7 und den Stellgliedern 8 so an, daß die Stellglieder die Verriegelungen in die ge­wünschte Position fahren. Dieser Druckanstieg ist in Fig. 3 zwischen t₀ und t₁ dargestellt (a). Zugleich wird über die Rückführleitung 9 der Raum 19 des Druckschalters - siehe Fig. 2 - mit dem Überdruck beaufschlagt, so daß die Kontaktfeder 13 in Richtung auf den Arbeitsdruck-Kontakt 17 verstellt wird. In dem angenommenen Beispiel schließt der Kontakt 17 bei einem Differenz-Überdruck von 5 mal 10⁴Pa und gibt ein entsprechendes Signal über die Leitung 20 an die Steuerelektronik ab, welche das Relais 4 umsteuert, so daß nun der Antriebsmotor 5 nach einem Zwischenstopp in Gegenrichtung läuft, derart, daß die Luft aus dem pneumatischen System abgesaugt wird und der Luftdruck hierin rasch fällt. Dies ergibt sich aus der Belüftungskurve b in Fig. 3, d.h. zwischen t₁ und t₂. Zu dem Zeitpunkt t₂ wird die obere Toleranzschwelle erreicht, bei welcher der Druck in dem pneumatischen System ungefähr dem Umgebungsdruck entsprechen soll. Bei diesem Druckzustand ist nicht nur der Arbeits-Kontakt 17 wieder geöffnet, sondern auch der Belüftungsdruck-Kontakt, der bei einem Druckabfall erst später öffnet, da er noch bei kleinen Auslenkungen der Kontaktfeder 13 aufgrund des größeren Abstands - Hebelarms - der Belüftungsdruck-­Kontakte 15 und 16 zu der Lagerstelle 14 geschlossen gehalten wird. Wenn also der Belüftungsdruck-­Kontakt 15 ungefähr bei Atmosphärendruck in dem Raum 19 öffnet, gibt er ein entsprechendes Signal über die Leitung 22 an die Steuerelektronik ab, die über den Treiber sowie über das Relais 4 den Antriebsmotor endgültig abschaltet, es sei denn, dieser wird sofort wieder nach Maßgabe der Stellung der Schloßschalter 1 und 2 aktiviert, beispiels­weise um die Türen möglichst sofort wieder zu verriegeln. Dieser Betriebszustand ist in Fig. 3 ab t₂ angenommen.

[0021] In diesem Fall wird einerder Schloßschalter 1 und 2 auf Massepotential gelegt, so daß der Antriebsmotor 5 durch die Leitung DSN zwischen der Steuerelektronik 3 und dem Relais 4 sowie zwischen dem Relais 4 und dem Antriebsmotor jetzt in einer Richtung anläuft oder weiterläuft, in welcher der Druck in dem pneumatischen System verringert wird. Dieser Druckabfall ist in Fig. 3 wiederum ab t₀ dargestellt(c), und zwar bis zu dem Zeitpunkt t₃, bei dem der Differenz-Unter­druck 5 mal 10⁴Pa beträgt. Durch diesen Unterdruck ist die Membrane 11 soweit in den Raum 19 durch die Wirkung des äußeren Luftdrucks gedrückt, daß die Kontaktfeder 13 den Arbeitsdruck-Kontakt 18 schließt. Der Belüftungsdruck-­Kontakt 16 war schon zuvor bei kleineren Unterdrücken geschlossen. - Infolgedessen wird über die Leitung 21 jetzt ein Signal an die Steuerelektronik 3 abgegeben, welches die Drehrichtung des Antriebsmotors 5 umsteuert, so daß die Bidruckpumpe rasch den Druck in dem pneumatischen System wieder aufbaut. Dieser Durckanstieg findet in der Belüftungskurve d in Fig. 3 solange statt, bis wiederum eine Toleranzschwelle, hier die negative Toleranzgrenze um den Atmosphärendruck bei t₄ erreicht ist. In diesem Fall öffnet der zuvor geschlossene Belüftungsdruck-­Kontakt 16. Das Signal, welches damit über die Leitung 23 in die Steuerelektronik 3 eingespeist wird, befiehlt das Abschalten des Antriebsmotors über den Treiber und über das Relais 4, wenn nicht wiederum der nächste Steuerbefehl von den Schloßschaltern abgegeben ist.

[0022] In Fig. 3 ist der rasche Belüftungsvorgang des pneumatischen Systems mit den Belüftungskurven b - Druckabfall beim Belüften - und Belüftungskurve d - Druckanstieg beim Belüften - im Vergleich zu herkömmlich erreichten Belüftungs­kuven bʹ bzw. dʹ veranschaulicht. Die Belüftung des pneu­ matischen Systems entlang den Belüftungskurven bʹ und dʹ erfolgt also nicht mit auf Nenndrehzahl oder Arbeitsdreh­zahl im Gegenlauf betriebener Bidruckpumpe, sondern ledig­lich nach Abschalten der Bidruckpumpe, wenn die ent­sprechenden Arbeitsdrücke erreicht sind. Der Druckanstieg entsprechend den Kurven a, aʹ bzw. c, cʹ während der Verriegelungsphase bzw. Entriegelungsphase hat in beiden Vergleichfällen den gleichen zeitlichen Verlauf.

[0023] Mit der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt also die Belüftung des pneumatischen Systems in kürzester Zeit, und zwar weitgehend unabhängig von der Temperatur und dem Druck der umgebenden Atmosphäre.

[0024] Allgemein gehört zu der erfindungsgemäßen Druckschaltein­richtung nicht nur der Druckschalter, sondern auch die modifizierten Teile der Steuerelektronik, die nach Maßgabe der von dem Druckschalter erzeugten Signale den Antriebs­motor in der beschriebenen Weise umschaltet.

Ansprüche

1. Anordnung zur Steuerung eines drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Antriebs einer Bidruckpumpe in einem pneumatischen System einer Zentralverriegelungsanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Druckschalter, der bei Erreichen eines vorgegebenen Arbeitsdrucks in dem pneumatischen System den Antrieb der Bidruckpumpe zunächst stoppt, worauf der Antrieb selbsttägig im Gegenlauf zum Belüften des pneumatischen Systems akti­viert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine derartige Druckschalteinrichtung (Druckschalter 10, Steuerelektronik 3) in druckleitender Verbindung mit dem pneumatischen System steht, daß die Druck­schalteinrichtung erst beim Erreichen eines vorgegebenen Belüftungsdrucks den Gegenlauf des Antriebs (Antriebs­motor 5) abschaltet.

2. Anordnung nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch,
eine derartige Ausbildung der Druckschalteinrichtung (Druckschalter 10, Steuerelektronik 3), daß der Antrieb (Antriebsmotor 5) der Bidruckpumpe (6) im Gegenlauf auf Nenndrehzahl beschleunigt wird.

3. Anordnung mit einem einen Arbeitsdruck-Kontakt auf­weisenden Druckschalter, der über eine Steuerelektronik mit dem umkehrbaren elektrischen Antrieb in Verbindung steht, nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet
daß der Druckschalter (10) ferner mindestens einen Belüftungsdruck-Kontakt (15 bzw. 16) aufweist, der so angeordnet und an die Steuerelektronik (3) angeschlossen ist, daß diese den Antrieb (Antriebsmotor 5) erst bei Erreichen des vorgegebenen Belüftungsdrucks abschaltet.

4. Anordnung mit einem Druckschalter, der je einen Arbeitsdruck-Kontakt für Arbeitsüberdruck und Arbeits­unterdruck aufweist, nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckschalter (10) mit zwei Belüftungsdruck-­Kontakten (15, 16) versehen ist, die so angeordnet und an die Steuerelektronik (3) angeschlossen sind, daß diese den Antrieb erst dann abschaltet, wenn der Belüftungsdruck in einem vorgegebenen Belüftungsdruck­bereich erreicht ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Belüftungsdruckbereich durch die Anordnung der Belüftungsdruck-Kontakte (15, 16) auf Atmosphärendruck plus/minus 10⁴Pa eingestellt ist.

Zeichnung