DE19961268C1

DE19961268C1 - Vorrichtung zum Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe

Info

Publication number: DE19961268C1
Application number: DE19961268A
Authority: DE
Inventors: Ekrem Ayran
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-18
Filing date: 1999-12-18
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2019-12-19
Also published as: AU6569800A; WO2001044612A1; US20020184825A1

Abstract

Zum zwangsführungslosen, lediglich bahngesteuerten Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe (2, 3) sind eine Anzahl von mittels einer speicherprogrammierbaren Bahnsteuerung (4) ansteuerbare Antriebseinheiten (L n , T n ) vorgesehen, die die Fahrzeugscheibe (2, 3) entlang einer Soll-Bahn (S S , S F ) antreiben, die auf einer die Fahrzeugaußenkontur nachbildenden tonnenartig gewölbten Hüllfläche (1) verläuft. Als Antriebseinheiten werden vorzugsweise lediglich Linearantriebe (L 1...n ) eingesetzt, deren Ansteuerung zweckmäßigerweise anhand von in die Grundebenen (zx, zy,xy) projizierten Bahnverläufen (S xz , S yz , S xy ) erfolgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter Fahrzeug scheibe wird hierbei insbesondere eine fahrer- oder beifahrerseitig des Fahrzeugs in eine Fahrzeugtür versenkbare Seitenscheibe oder eine im Fondbereich eben falls in eine Fahrzeugtür oder in die Fahrzeugkarosserie versenkbare Fondscheibe verstanden, wobei die Scheibe in zwei Richtungen gekrümmt oder gewölbt ist.

Eine derartige Fahrzeugscheibe ist mittels eines nachfolgend als Fensterheber bezeichneten Scheibenhebemechanismus häufig automatisch anhebbar und ab senkbar, indem eine Bedienperson dazu lediglich einen entsprechenden Kipp schalter im Fahrzeuginneren betätigt. Aufgrund der heute üblichen stromlinienför migen und somit aerodynamisch besonders günstigen Fahrzeugaußenkontur sind auch die seitlichen Fahrzeugscheiben in der Regel mehrfach gekrümmt, so dass deren Führung zur Erzeugung eines störungsfreien Bewegungsablaufs oder Ab zugs beim Anheben und Absenken konstruktiv sehr aufwendig ist. Entsprechen des gilt für eine z. B. bei einem Kombi-Fahrzeug automatisch anhebbare und ab senkbare Heckscheibe.

So wird bei einem in der Praxis angewandten Konstruktionsverfahren des Fen sterhebers die Fahrzeugaußenkontur durch eine tonnenartig gewölbte Hüllfläche simuliert, anhand derer der Biegungs- oder Krümmungsverlauf von die Fahrzeug scheibe führenden Rahmenteilen ermittelt wird. In der die Außenkontur des Fahr zeugs nachbildenden fiktiven Hüllfläche - zumindest im Bereich der zu bewegen den Fahrzeugscheiben - sind die Achsen eines kartesischen Koordinatensystems festgelegt. Dabei verlaufen die x-Achse in Fahrzeuglängsrichtung und die y-Achse in Fahrzeugquerrichtung sowie die z-Achse senkrecht zu der durch die y-Achse und die y-Achse aufgespannten Ebene. Die (-)x-Achse zeigt in Fahrtrichtung und die (-)y-Achse zeigt aus Sicht des in Fahrtrichtung sitzenden Fahrers nach links.

Die x-z-Ebene liegt in der Mitte des Fahrzeugs, wobei die (-)z-Achse nach unten zeigt.

Bisherige Fensterheber sind als sogenannte Kreuzarm-, Kreuzband- oder Kreuz gelenk-Fensterheber oder als sogenannte Seilfensterheber realisiert. Während z. B. aus der DE 28 43 300 C2 und aus der US 4221079 bekannte Kreuzarm- Fensterheber vorwiegend für eine manuelle Betätigung eingesetzt werden, wer den beispielsweise aus der EP 0 064 135 A1 und aus der EP 0 724 060 A1 be kannte Seilfensterheber elektromotorisch betrieben. Bei diesen bekannten Aus führungen wird die Fahrzeugscheibe zwischen Profilleisten und/oder in Führungs kulissen zwangsgeführt. Eine entsprechende Scheibenführung mit einer besonde ren Ausbildung von Führungsschienen eines doppelsträngigen Seilfensterhebers unter Berücksichtigung der Lage der Fahrzeugscheibe auf der fiktiven Hüllfläche ist aus der DE 195 04 781 C1 bekannt. Zum Abziehen, d. h. zum Absenken und auch zum Anheben der Fondscheibe sind dabei mechanisch besonders komplexe bahngeführte Fensterheber vorgesehen, wie diese beispielsweise aus der US 3646707 und aus der US 4121381 bekannt sind.

Diese Art der Zwangsführung erfordert einen erheblichen konstruktiven und mon tagetechnischen Aufwand, zumal entsprechend gebogene oder geformte Füh rungsschienen bzw. Führungskulissen bereitgestellt werden müssen, deren Krümmungs- oder Biegungsradien zunächst entsprechend der erforderlichen Bahnbewegung der Fahrzeugscheibe konstruiert werden müssen. Dabei ist insbe sondere die exakte Führung einer rahmenlosen Fahrzeugscheibe besonders schwierig realisierbar, wenn z. B. bei einem Cabriolet kein Türrahmen zur Zwangsführung der aus der Tür oder aus der Fahrzeugkarosserie nach oben ver fahrenen Fahrzeugscheibe vorhanden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Anheben und Absenken einer gekrümmten Fahrzeugscheibe anzugeben, mit der unter Vermeidung der genannten Nachteile eine sowohl in konstruktiv als auch in ferti gungstechnisch einfacher Art und Weise eine möglichst störungsfreie Bewegung, d. h. ein möglichst störungsfreier Abzug, der Fahrzeugscheibe, insbesondere auch bei einer rahmenlosen Fahrzeugscheibe ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des An spruchs 1. Dazu ist eine speicherprogrammierbare Bahnsteuerung vorgesehen, die eine Anzahl von mit der Fahrzeugscheibe gekoppelten Antriebseinheiten der art ansteuert, dass sich die Fahrzeugscheibe auf einer vorgegebenen Soll-Bahn bewegt. Die Soll-Bahn entspricht dabei der Abzugsrichtung oder des Abzugsver laufs entlang einer die jeweilige Fahrzeugaußenkontur nachbildenden tonnenartig gewölbten Hüllfläche.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege ben.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass der Konstruktions- und insbesondere der Fertigungs- und Herstellungsaufwand eines Fensterhebers da durch reduziert werden kann, dass die Fahrzeugscheibe zwangsführungslos und insbesondere seil- und kreuzbandlos lediglich bahngesteuert bewegt wird. Die Bewegung erfolgt zweckmäßigerweise nummerisch gesteuert entlang einer vor gegebenen (Soll)Bahn, deren diese bildenden Bahnpunkte durch den jeweiligen Ort im Raum definierende Koordinaten bestimmt sind.

Der Erfindung liegt zudem die Erkenntnis zugrunde, dass ein dreidimensionaler Bahnverlauf einer Fahrzeugscheibe durch eine Koordination von Einzelbewegun gen in den Grundebenen eines kartesischen Koordinatensystems realisiert wer den kann. Die steuerungstechnisch vergleichsweise einfach beherrschbaren zweidimensionalen Bahnverläufe in den Grundebenen können wiederum aus ei ner Projektion der Soll-Bahn auf die jeweilige Grundebene ermittelt werden, was programmtechnisch einer mathematisch exakt berechenbaren Koordinatentrans formation der Soll-Bahn-Koordinaten in die Ebenen-Koordinaten entspricht. Die Einzelbewegungen in den Grundebenen können allein durch Linearantriebe reali siert werden, die einfach ansteuerbar und - im Vergleich zu einem mehrgelenki gen Arm - auch programmiertechnisch einfach beherrschbar sind. Die sich durch die koordinierten Einzelbewegungen ergebende Gesamtbewegung entspricht so mit der Soll-Bahn, entlang der sich die Fahrzeugscheibe bewegt.

Als Antriebseinheiten werden somit vorteilhafterweise lediglich Linearantriebe ein gesetzt, die elektrisch, pneumatisch oder auch hydraulisch betrieben sein können.

Ein pneumatischer Betrieb bietet sich bei Fahrzeugen mit pneumatischer Zentral verriegelung an, da dort die erforderlichen Aggregate bereits vorhanden sind.

Die aufgrund der tonnenartig gewölbten Hüllfläche im Raum gekrümmt verlaufen de Soll-Bahn der demzufolge ebenfalls gewölbten Fahrzeugscheibe kann durch eine beliebige Anzahl von Punkten definiert sein, deren (kartesischen) Koordina ten im auf die Hüllfläche bezogenen Koordinatensystem bestimmt sind. Zur Rea lisierung des der Soll-Bahn entsprechenden Abzugsverlaufs der Fahrzeugscheibe werden eine Anzahl von Antriebseinheiten eingesetzt, deren Antriebsachsen den drei translatorischen Freiheitsgraden der Fahrzeugscheibe in Richtung der x-, y- und z-Achse sowie den drei rotatorischen Freiheitsgraden um diese drei Achsen entsprechen.

Eine Bewegung oder Verschiebung der Fahrzeugscheibe nach oben und nach unten wird dabei zweckmäßigerweise realisiert durch einen ersten Linearantrieb, dessen Antriebsachse in Richtung der z-Achse verläuft. An diesem Linearantrieb ist zweckmäßigerweise eine zweite Antriebseinheit in Form wiederum eines Line arantriebs angeordnet, dessen Antriebsachse von der in z-Richtung verlaufenden Antriebsachse mit bewegt wird. Die entsprechende Antriebseinheit greift dann zweckmäßigerweise an der Scheibenunterkante an.

Mittels dieser beiden von der Bahnsteuerung anhand speicherprogrammierter Pa rameter gesteuerten Linearantriebe wird bereits eine kombinierte und koordinierte Bewegung der Fahrzeugscheibe entlang der zumindest annähernd parallel zur z- Achse der Hüllfläche verlaufenden ersten Antriebsachse und der parallel zur y- Achse der Hüllfläche verlaufenden zweiten Antriebsachse erreicht. Mit diesen bei den Antrieben kann die Fahrzeugscheibe somit bereits in z-Richtung, d. h. in Ab zugsrichtung herauf und herunter sowie gleichzeitig in y-Richtung, d. h. seitlich hin und her bewegt werden. Als Parameter zur Ansteuerung der Antriebseinheiten dienen insbesondere die Antriebsgeschwindigkeit und die jeweilige Aktivierungs zeit, d. h. der Startzeitpunkt und die Dauer eines anhand entsprechender Stell größen der Bahn- oder Antriebssteuerung erzeugten Ansteuerimpulses.

Für eine Bewegung in Richtung der x-Achse kann eine weitere Antriebseinheit vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise wird die Bewegung in Richtung der x- Achse dadurch substituiert werden, dass die in Richtung der z-Achse wirksame Antriebseinheit in der xz-Ebene entsprechend angestellt ist und dabei schräg zur z-Achse verläuft. Diese Substitution ist allein deshalb zweckmäßig, weil die Bewe gung in Richtung der x-Achse in der Praxis eine im Vergleich zur in z-Richtung durchfahrenen Weg- oder Bahnstrecke nur geringe Verschiebung im Bereich eini ger Millimeter oder weniger Zentimeter ist.

Zur Realisierung einer Drehbewegung der Fahrzeugscheibe um die z-Achse kann eine weitere, rotatorisch wirksame Antriebseinheit vorgesehen sein. Zweckmäßi gerweise wird jedoch auch diese Drehbewegung um die z-Achse substituiert. Da zu ist vorzugsweise die erste Antriebsachse aus zwei in Richtung der x-Achse der Hüllfläche zueinander beabstandete Parallelachsen gebildet, die entlang der z- Achse in Richtung der y-Achse entsprechend gegeneinander versetzt verlaufen. Werden die beiden wiederum zweckmäßigerweise durch Linearantriebe realisier ten Antriebsachsen während deren Bewegung in Richtung der z-Achse mit unter schiedlichen Geschwindigkeiten verfahren, so ist gleichzeitig eine Rotationsbewe gung um die y-Achse realisiert.

Eine weitere Antriebseinheit, die bevorzugt direkt an der Scheibenunterkante an greift, bewirkt eine Drehung der Fahrzeugscheibe um die x-Achse derart, dass die Scheibenoberkante in Richtung zum Fahrzeuginnenraum verschwenkt und somit an eine obere Scheibendichtung angedrückt wird. Die vorteilhafterweise durch mindestens einen Linearantrieb ausgeführte dritte Antriebseinheit wird dabei zweckmäßigerweise von der zweiten der beiden zueinander orthogonal verlaufen den Antriebsachsen mitbewegt, die ihrerseits von der ersten Antriebseinheit mit bewegt ist. Der die dritte Antriebseinheit repräsentierende Linearantrieb greift da zu an der Scheibenunterkante der Fahrzeugscheibe an, die dabei zweckmäßiger weise schwenkbeweglich gehalten ist.

Die dritte Antriebseinheit kann auch durch zwei übereinander angeordnete Linear antriebe realisiert werden, die an zwei an der Scheibenunterkante übereinander liegenden Punkten angreifen. Bei dieser Antriebskonfiguration kann die zweite Antriebsachse entfallen, da eine Bewegung in y-Richtung durch diese beiden dann von der ersten Antriebsachse mitbewegten Linearantriebe realisierbar ist. Werden beide Linearantriebe in Richtung der y-Achse und dabei unterschiedlich weit verfahren, so werden die translatorische Bewegung in y-Richtung und gleich zeitig eine rotatorische Bewegung um die x-Achse erreicht.

Eine besonders vorteilhafte Antriebskonfiguration umfaßt zwei in x-Richtung zu einander beabstandete Antriebsachsen, von denen jede zwei übereinander ange ordnete und an der Scheibenunterkante an übereinander liegenden Punkten an greifende Linearantriebe trägt. Mit dieser Antriebskonfiguration ist eine Bewegung der Fahrzeugscheibe mit allen sechs Freiheitsgraden in einfacher Art und Weise realisierbar, was insbesondere für die üblicherweise mehrfach gekrümmte Soll- Bahn einer Fondscheibe von erheblichem Vorteil ist.

Dabei können durch Schrägstellung der Antriebsachsen in Richtung der z-Achse die translatorischen Bewegungen in z- und x-Richtung gleichzeitig realisiert wer den. Durch Verfahren dieser beiden Antriebsachsen mit unterschiedlichen Ge schwindigkeiten wird die rotatorische Bewegung um die y-Achse erzielt. Werden zudem die paarweise übereinander angeordneten Linearantriebe synchron in y- Richtung und dabei innerhalb der Paare unterschiedlich weit sowie mit unter schiedlicher Geschwindigkeit in Richtung der y-Achse verfahren, so werden die translatorische Bewegung in y-Richtung und gleichzeitig die rotatorischen Bewe gungen um die x-Achse und um die z-Achse erreicht.

Die Bahnsteuerung umfasst zweckmäßigerweise einen speicherprogrammierba ren Prozessor, in den die vorzugsweise kartesischen Koordinaten der die Soll- Bahn beschreibenden Punkte eingegeben oder eingebbar sind. Der Prozessor ist zweckmäßigerweise ausgangsseitig mit einer Steuereinrichtung verbunden, die ihrerseits ausgangsseitig mit den entsprechenden Antriebseinheiten verbunden ist. Die Steuereinrichtung ist zweckmäßigerweise als offener Steuerkreis ausge führt, der die entsprechenden Steuersignale für die einzelnen Antriebseinheiten liefert. Der Steuerkreis kann jedoch auch geschlossen und somit als Regelkreis ausgeführt sein, um Abweichungen der Ist-Bewegung von der Soll-Bahn zu korri gieren.

Die Steuereinrichtung ermittelt anhand der durch die kartesischen Koordinaten definierten Punkte der Soll-Bahn entsprechende Steuer- oder Führungsgrößen für die oder jede Antriebseinheit. Die Ermittlung der Steuergrößen erfolgt dabei zweckmäßigerweise anhand einer der Projektion der dreidimensionalen Soll-Bahn auf die xy-Ebene, xz-Ebene und/oder yz-Ebene entsprechenden Koordinaten transformation und einer Drehung um die oder jede Koordinatenachse. Diese transformierten Koordinaten bilden somit zweidimensionale Bahnverläufe in der jeweiligen Ebene. Die einzelnen Punkte, aus denen sich diese transformierten (zweidimensionalen) Bahnverläufe innerhalb der jeweiligen Ebene zusammenset zen, werden von der jeweiligen Antriebsachse mit der durch die Steuereinrichtung ermittelten Geschwindigkeit zum jeweils ermittelten Zeitpunkt angefahren. Dabei wird die jeweilige Antriebseinheit mittels der aus den (transformierten) Koordina ten der in der x-y-Ebene, in der z-x-Ebene und/oder in der z-y-Ebene verlaufenden Bahn abgeleiteten Stellgröße derart angesteuert, dass die aus den Einzelbewe gungen der Antriebsachsen resultierende Gesamtbewegung der Fahrzeugscheibe entlang der Soll-Bahn verläuft.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch Bereitstellung einer speicherprogrammierbaren oder numerischen Steuerung für eine Anzahl von Antriebseinheiten, die eine Fahrzeugscheibe auf einer vorgege benen Soll-Bahn antreiben, ein Anheben und Absenken der Fahrzeugscheibe le diglich bahngesteuert und somit zwangsführungslos erfolgt. Die dazu vorgesehe ne Vorrichtung ermöglicht in einfacher Art und Weise eine Anpassung des Bewe gungsablaufs einer gekrümmten Fahrzeugscheibe an eine beliebige tonnenartig gewölbte Hüllfläche, in dem die lediglich einmal ermittelten Koordinaten der die entsprechende Soll-Bahn beschreibenden Punkte in die Bahnsteuerung einpro grammiert werden. Die Bahnsteuerung ermittelt dann anhand dieser Koordinaten die jeweiligen Stell- oder Führungsgrößen für die einzelnen Antriebseinheiten in einem vorzugsweise offenen Steuerkreis.

Für die bahngesteuerte Bewegung der Fahrzeugscheibe entlang der Soll-Bahn werden vorteilhafterweise lediglich Linearantriebe eingesetzt. Durch geeignete Einzelansteuerung der Linearantriebe sind auch komplexe Antriebskonfiguratio nen programmier- und steuertechnisch beherrschbar, indem die Programmierung und Steuerung durch Abbildung oder Projektion der Soll-Bahn auf die Grundebe nen des Kartesischen Koordinatensystems mittels entsprechender Koordinaten transformation erfolgt.

Der Einsatz von Linearantrieben ermöglicht, insbesondere gegenüber einem mehrgelenkigen Arm mit mehreren Rotationsantrieben, die Realisierung unter schiedlicher Antriebskonfigurationen für verschiedene Bahnbewegungen nach Art des Baukastenprinzip oder einer Modulbauweise. Dies ist insbesondere in Verbin dung mit einer Ansteuerung der Linearantriebe anhand von in die Grundebenen projizierten Bahnverläufen einerseits für die Bahnsteuerung einer Fondscheibe entlang einer komplizierten Soll-Bahn von Vorteil. Andererseits ermöglicht dies die Bereitstellung einer Vielzahl von Gleichteilen zur einfachen und zeitsparenden Anpassung der jeweiligen Antriebskonfiguration an unterschiedliche Fahrzeugau ßenkonturen. Die speicherprogrammierbare Bahnsteuerung ermöglicht zudem eine besonders einfache und zeitsparende Korrektur von Fertigungstoleranzen durch eine Dateneingabe vor Ort, d. h. am bereits gefertigten Fahrzeug. Letztend lich läßt sich praktisch jede Scheibenbewegung, realisieren insbesondere auch bei neuen Tür- oder Dichtungskonzepten.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine tonnenartig gewölbte fiktive Hüllfläche mit in der oberen Flä chenhälfte einer gekrümmten Seiten- und Fondscheibe eines Fahr zeugs sowie die Koordinaten einzelner Punkte von Soll-Bahnen der beiden Fahrzeugscheiben,

Fig. 2 eine erste Antriebskonfiguration mit einem von zwei zueinander or thogonalen Antriebsachsen mitbewegten Linearantrieb,

Fig. 3 eine zweite Antriebskonfiguration mit zwei entlang einer gemeinsa men Antriebsachse geführten Linearantrieben,

Fig. 4 eine dritte Antriebskonfiguration mit zwei gemäß Fig. 3 ausgeführten Antrieben,

Fig. 5a-5c den Bahnverlauf der Seitenscheibe sowie dessen Projektion auf die zx- bzw. zy-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems, und

Fig. 6a-6c den Bahnverlauf der Fondscheibe sowie dessen Projektion auf die zx- bzw. zy-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems.

Entsprechende Teils sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen verse hen.

Die in Fig. 1 dargestellte tonnenartig gewölbte Hüllfläche 1 simuliert die Außen kontur eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs, insbesondere eines Personen kraftwagens. Auf der oberen Flächenhälfte 1a der Hüllfläche 1 sind - bezogen auf das dargestellte kartesische Koordinatensystem x, y, z - sowohl in z-Richtung als auch in x-Richtung gekrümmte Fahrzeugscheiben 2, 3 sichtbar. Diese sind die fah rerseitige Seitenscheibe 2 und Fondscheibe 3, die beim Anheben und Absenken entlang der bis in die untere Flächenhälfte 1b der Hüllfläche 1 verlaufenden Soll- Bahnen S_S bzw. S_F verfahren werden sollen.

Die Soll-Bahn S_S der Seitenscheibe 2 ist durch neun Punkte beschrieben, die in der in Fig. 1 links unten abgebildeten Tabelle T_S in der mit NR bezeichneten Spalte aufgeführt sind. In den weiteren Spalten dieser Tabelle T_S sind die zuge hörigen x-, y- und z-Koordinaten aufgeführt. Die dort beispielhaft angegebenen Koordinaten beziehen sich auf das üblicherweise in die Fahrzeugmitte gelegte Koordinatensystem x, y, z. Die entsprechende Tabelle T_F mit sieben die Soll- Bahn S_F repräsentierenden Punkten ist in Fig. 1 rechts unten abgebildet. Da sich bei der Kinematikdefinition einer Fahrzeugscheibe 2, 3 die Schachtdichtung als Ausgangsposition für die Definition der Soll-Bahn S_S, S_F erkanntermaßen als be sonders vorteilhaft erwiesen hat, ist auch im Ausführungsbeispiel der jeweilige Start- oder Ausgangspunkt P_S, P_F innerhalb der Hüllfläche 1 in den Bereich der virtuellen Schachtdichtung gelegt.

Der im Ausführungsbeispiel gewählte Ausgangspunkt P_S, P_F ist einer von mehre ren möglichen Ausgangspunkten, anhand dessen die jeweilige Soll-Bahn S_S bzw. S_F sowie deren Koordinaten x, y, z ermittelt wird. So können auch ein Punkt im Be reich der oberen rechten Scheibenecke, ein Punkt im Bereich der linken unteren Scheibenecke und/oder ein Punkt im Bereich der rechten unteren Scheibenecke gewählt werden, wobei letztere dann auf der durch die Scheibendichtung reprä sentierten virtuellen Linie liegen sollten.

Die die einzelnen Punkte der jeweiligen Soll-Bahn S_S, S_F repräsentierenden Ko ordinaten x, y, z werden in einen speicherprogrammierbaren Prozessor 4a einer in Fig. 2 schematisch dargestellten Bahnsteuerung 4 über einen Dateneingang E_P eingegeben. An einen Prozessorausgang A_P des Prozessors 4a ist eine Steuer einrichtung 4b eingangsseitig angeschlossen, die eine Anzahl von mit An triebseinheiten verbindbaren Steuerausgänge A₁ bis A_n aufweist. Die Antriebsein heiten sind in den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 2 bis 4 als Linearan triebe L_n ausgeführt. Die Linearantriebe L_n weisen entsprechende Steuereingänge auf, an die in nicht näher dargestellter Art und Weise der jeweilige Steueraus gang A_n der Bahnsteuerung 4 anschließbar ist. Zur Steuerung der einzelnen Line arantriebe L_1...n generiert die Steuereinrichtung 4b entsprechende Steuer- oder Führungsgrößen F_1...n, die von der Bahnsteuerung 4 anhand der jeweiligen Soll- Bahn S_S, S_F sowie aus den Anfahrgeschwindigkeiten v und den Anfahrzeitpunk ten t, mit bzw. zu denen die einzelnen Punkte (x, y, z) auf der Soll-Bahn S_S, S_F an zufahren sind, ermittelt werden.

Die in den Fig. 2 und 3 ausschnittsweise dargestellte Fahrzeugscheibe 2, 3 ist an einem Tragprofil 6 gehalten, das die Fahrzeugscheibe 2, 3 an deren Scheiben unterkante 7 trägt und an dieser vorzugsweise adhäsiv gehalten ist. An diesem Tragprofil 6 greift eine Antriebseinheit in Form eines Linearantriebs L₃ an, dessen in Richtung der y-Achse verlaufende Antriebsachse T₃ freiendseitig über ein Dreh gelenk 8 an das Tragprofil 6 angelenkt ist.

Der Linearantrieb L₃ ist Teil einer insgesamt drei Linearantrieben L₁ bis L₃ aufwei senden Antriebskonfiguration 9a. Die Antriebsachse T₁ des Linearantriebs L₁ ver läuft in Richtung der z-Achse, während die Antriebsachse T₂ des von dem ersten Linearantrieb L₁ mitbewegten zweiten Linearantriebs L₂ in Richtung der y-Achse verläuft. Die Linearantriebe L_1,2 bzw. deren Antriebsachsen T_1,2 sind im Ausfüh rungsbeispiel durch profilierte Schienen realisiert, wobei die Antriebsachse T₁ des Linearantriebs L₁ z. B. in einer (nicht dargestellten) Fahrzeugtür ortsfest gehalten ist.

Mittels der speicherprogrammierbaren Bahnsteuerung 4 werden die Linearantrie be L₁ bis L₃ anhand der die jeweilige Soll-Bahn S₂ bzw. S₃ repräsentierenden Ko ordinaten x, y, z derart angesteuert, dass durch koordinierte Bewegung der An triebsachsen T₁ bis T₃ eine der Soll-Bahn S_2,3 entsprechende Gesamtbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 erfolgt. Die Hauptbewegung erfolgt dabei mittels des Linearantriebs L₃ entlang der Antriebsachse T₁ in Richtung der z-Achse. Die Ge schwindigkeit v₁ der Bewegung sowie die Zeitpunkte t, zu denen die Linearbewe gung der Antriebsachsen T₁ gestartet und gestoppt wird, sind dabei von der Bahnsteuerung 4 vorgegebene Parameter. Gleichzeitig oder auch zeitlich versetzt erfolgt eine Linearbewegung der Antriebsachse T₂ mit ebenfalls vorgegebener Geschwindigkeit v₂ in Richtung der y-Achse mittels des Linearantriebs L₂. Zu ei nem ebenfalls von der Bahnsteuerung 4 vorgebbaren Zeitpunkt t und mit vorge gebener Geschwindigkeit v₃ erfolgt eine Linearbewegung entlang der Antriebs achse T₃ mittels des Linearantriebs L₃ in Richtung der y-Achse. Diese Linearbe wegung resultiert in einer Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 um die x- Achse. Dies wird einerseits durch die gelenkige Halterung der Antriebsachse T₃ am Tragprofil 6 sowie andererseits durch deren drehbewegliche Lagerung in einer von dem Linearantrieb L₂ mitbewegten Führungsplatte 10 um eine Schwenkach se 11 erreicht.

Bei dieser Antriebskonfiguration 9a gemäß Fig. 2 wird somit vom Linearantrieb L₁ der den Linearantrieb L₃ tragende Linearantrieb L₂ mitbewegt, der die Fahrzeug scheibe 2, 3 über die Profilleiste 6 im Bereich der Scheibenunterkante 7 trägt.

Eine alternative Antriebskonfiguration 9b zeigt Fig. 3. Hierbei sind die in Richtung der z-Achse verlaufende Antriebsachse T₁ sowie der Linearantrieb L₃ gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ausgeführt. Bei dieser Antriebskonfiguration 9 werden im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 vom Linearan trieb L₁ zwei gemäß dem Linearantrieb L₃ nach Fig. 2 ausgeführte Linearantrie be L_3a und L_3b mitbewegt. Dazu sind diese beiden übereinander angeordneten Linearantriebe L_3a und L_3b an einer gemeinsamen Tragplatte 12 gehalten, die am Linearantrieb L₁ angebracht ist und somit entlang der Antriebsachse T₁ bewegt wird.

Eine translatorische Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 in Richtung der z-Achse erfolgt wiederum durch die Antriebsachse T₁ mittels des Linearantriebs L₁. Eine translatorische Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 in Richtung der y-Achse er folgt durch synchrone Bewegung der beiden Antriebsachsen T_3a und T_3b der Line arantriebe L_3a bzw. L_3b. Die Antriebsachsen T_3a, T_3b sind wiederum mit dem die Scheibenunterkante 7 der Fahrzeugscheibe 2, 3 umgreifenden Tragprofil 6 über jeweils ein Drehgelenk 8a, 8b schwenkbeweglich verbunden. Eine Linearbewe gung der beiden Antriebsachsen T_3a und T_3b mit unterschiedlichen Geschwindig keiten in Richtung der y-Achse resultiert dann in einer Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 um die x-Achse. Die rotatorische Bewegung um die x-Achse bewirkt einerseits beim Abziehen in Richtung der z-Achse ein Nachführen oder Anlegen der Fahrzeugscheibe 2, 3 auf die Hüllfläche 1. Andererseits kann in an gehobener und geschlossener Stellung der Fahrzeugscheibe 2, 3 diese an eine im oberen Türrahmen- oder Dachkantenbereich des Fahrzeugs vorgesehene (nicht dargestellte) Scheibendichtung angepresst bzw. von dieser abgehoben werden.

Eine insbesondere zum Anheben und Absenken der Fondscheibe 3 besonders geeignete Antriebskonfiguration 9c zeigt Fig. 4, wobei das wiederum zur Halterung der hier nicht dargestellten Fahrzeugscheibe 2, 3 vorgesehene Tragprofil 6 u- förmig ausgeführt ist. Die Antriebskonfiguration 9c ist aus zwei Antriebskonfigura tionen 9b gemäß Fig. 3 gebildet. Die Antriebsachsen T₁ und T'₁ können in der zx- Ebene um den Betrag Δx schräggestellt sein. Dadurch wird während einer Linear bewegung der beiden Antriebsachsen T₁ und T'₁ gleichzeitig eine translatorische Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 in Richtung der x-Achse erreicht. Dadurch wird ein zusätzlicher Linearantrieb für eine translatorische Bewegung der Fahr zeugscheibe 2, 3 in Richtung der x-Achse eingespart. Werden die beiden Parallel- oder Antriebsachsen T₁, T'₁ auch um den Betrag Δy in der zy-Ebene gegeneinan der versetzt angeordnet, so würde dadurch bei deren Bewegung in Richtung der z-Achse gleichzeitig eine Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 um die z- Achse erfolgen.

Mit dieser wiederum lediglich Linearantriebe L₁, L_3a, L_3b und L'₁, L'_3a, L'_3b aufwei senden Antriebskonfiguration 9c sind praktisch alle sechs für eine Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 im Raum erforderlichen Freiheitsgrade realisierbar. So die nen die beiden zueinander beabstandet und vorzugsweise in der zx-Ebene um den Betrag Δx schräg gestellten sowie zweckmäßigerweise zueinander parallel verlaufenden Antriebsachsen T₁ und T'₁ zur Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 in Richtung der z-Achse bei gleichzeitiger Bewegung in Richtung der x-Achse in folge der Schrägstellung der beiden Antriebsachsen T₁ und T'₁. Zur Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 in Richtung der y-Achse werden die wiederum von diesen Antriebsachsen T₁ und T'₁ mitbewegten Antriebsachsen T_3a, T_3b und T'_3a, T'_3b in y- Richtung verfahren.

Werden die Antriebsachsen T_3a und T_3b einerseits sowie die Antriebsachsen T'_3a und T'_3b andererseits mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und um unterschiedli che Beträge Δy verfahren, so erfolgt eine rotatorische Bewegung der Fahrzeug scheibe 2, 3 um die z-Achse. Werden zudem die Antriebsachsen T_3a und T'_3a ei nerseits und die Antriebsachsen T_3b und T'_3b andererseits mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und um unterschiedliche Beträge Δy verfahren, so resultieren diese Linearbewegungen in einer Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 um die x-Achse. Eine Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 um die y- Achse wird dadurch erreicht, dass die Antriebsachsen T₁ und T'₁ mit unterschied lichen Geschwindigkeiten und um unterschiedliche Beträge Δz verfahren werden.

Zur Erzeugung der für die entlang der Soll-Bahnen S_S, S_F verlaufenden Gesamt bewegung der Fahrzeugscheibe 2 bzw. 3 werden programm- und steuerungs technisch vorteilhafterweise zunächst die Einzelbewegungen innerhalb der drei Grundebenen zx, zy und xy des kartesischen Koordinatensystems x, y, z herange zogen. Dies ist in den Fig. 5a bis 5c für die Seitenscheibe 2 und in den Fig. 6a bis 6c für die Fondscheibe 3 veranschaulicht.

So zeigt Fig. 5a die Seitenscheibe 2 in deren angehobenen und somit geschlos senen oberen Stellung einerseits und in deren abgesenkten und somit geöffneten unteren Stellung andererseits. Im oberen Ausgangspunkt P_S liegt das Ausgangs- Koordinatensystem x, y, z, während im Endpunkt P'_S das sich während des Abzie hens oder Absenkens der Fahrzeugscheibe 2 entlang der Soll-Bahn S_S um die y- Achse mit einem Betrag Δy drehende Koordinatensystem x, y, z zusätzlich darge stellt ist. Dargestellt sind auch die auf die Grundebenen xz, zy und xy projizierten und somit zweidimensionalen Bahnverläufe S_xz, S_yz bzw. S_xy der dreidimensiona len Soll-Bahn S_S. Die entsprechenden Ansichten in den Ebenen xz und yz mit den Bahnverläufen S_xz bzw. S_yz sind in den Fig. 5b und 5c dargestellt.

Analog zeigt die Fig. 6a die Fondscheibe 3 in der angehobenen und in der abge senkten Position sowie die entsprechenden Bahnverläufe der S_F, S_zx, S_zy, wäh rend der aus der jeweiligen Projektion der Soll-Bahn S_F in die zx- und zy-Ebene resultierende Bahnverlauf S_xz und S_yz in Fig. 6b bzw. 6c dargestellt ist.

Anhand dieser sich durch Koordinatentransformation aus der Soll-Bahn S_S, S_F er gebenden Koordinaten x, y, z innerhalb der Grundebenen zx, zy und xy ermittelt die Bahnsteuerung 4 die jeweiligen Steuer- oder Führungsgrößen F_1...n für die einzel nen Linearantriebe L_1...n. Anhand dieser Führungsgrößen F_1...n fahren die einzel nen Antriebsachsen T_1...n die Punkte in den Grundebenen des Koordinatensy stems x, y, z an. Dabei sind die Einzelbewegungen derart koordiniert, dass sich aus deren Kombination die Gesamtbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 entlang der Soll-Bahn S_S bzw. S_F resultiert.

Die Antriebskonfigurationen 9a, 9b und 9c mit den jeweiligen Antriebseinheiten L_n, T_n und die zu deren Ansteuerung dienende Bahnsteuerung 4 bilden somit eine Vorrichtung zum Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe 2, 3 als zwangs führungsloser, lediglich bahngesteuerter Fensterheber für ein Fahrzeug.

Bezugszeichenliste

1

Hüllfläche
1a, b Flächenhälfte

2

Seitenscheibe

3

Fondscheibe

4

Bahnsteuerung

4

a Prozessor

4

b Steuereinrichtung

6

Tragprofil

7

Scheibenunterkante

8

Drehgelenk

9

Antriebskonfiguration

10

Führungsplatte

11

Schwenkachse

12

Tragplatte
A_1...n

Steuerausgang
A_P

Prozessorausgang
E_P

Dateneingang
F_1...n

Steuer-/Führungsgröße
L_1...n

Antriebseinheit/Linearantrieb
P_S,F

Ausgangspunkt
P'_S,F

Endpunkt
S_S,F

Soll-Bahn
S_zx,zy

Bahnverlauf
T_1...n

Antriebseinheit/Antriebsachse
T_S,F

Tabelle

Claims

1. Vorrichtung zum Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe (2, 3), die auf einer die Fahrzeugaußenkontur nachbildenden tonnenartig gewölbten Hüllflä che (1) verläuft, gekennzeichnet durch eine Anzahl von mittels einer speicherprogrammierbaren Bahnsteuerung (4) angesteuerten Antriebseinheiten (L_n, T_n), die die Fahrzeugscheibe (2, 3) ent lang einer auf der Hüllfläche (1) verlaufenden Soll-Bahn (S_S, S_F) antreiben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens zwei Antriebseinheiten (L_n, T_n) für eine koordinierte Bewegung der Fahrzeugscheibe (2, 3) entlang einer zumindest annähernd parallel zur z- Achse der Hüllfläche (1) verlaufenden ersten Antriebsachse (T₁) und einer parallel zur y-Achse der Hüllfläche (1) verlaufenden zweiten Antriebsachse (T₂, T₃).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine dritte Antriebseinheit (L₃, T₃) zur Erzeugung einer Drehbewegung der Fahrzeugscheibe (2, 3) um die x-Achse der Hüllfläche (1).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Antriebseinheit (L₃, T₃) von der ersten Antriebseinheit (L₁, T₁) oder von der zweiten Antriebseinheit (L₂, T₂) mitbewegt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsachse (L₁, T₁) aus zwei in Richtung der x-Achse der Hüllfläche (1) zueinander beabstandete Parallelachsen (T₁, T'₁) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Parallelachsen (T₁, T'₁) zur Erzeugung einer Drehbewegung der Fahrzeugscheibe (2, 3) um die z-Achse entlang dieser in Richtung der y- Achse entsprechend gegeneinander versetzt verlaufen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsachse (T₁) innerhalb der xz-Ebene der Hüllfläche (1) schräg zur z-Achse verläuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich Linearantriebe (L₁) als Antriebseinheiten (L₁, T₁) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen ersten Linearantrieb (L₁), dessen Antriebsachse (T₁) in Richtung der z- Achse verläuft, und durch einen zweiten Linearantrieb (L₂), dessen in Richtung der y-Achse verlaufende Antriebsachse (T₂) von der ersten Antriebsachse (T₁) mit bewegt ist, sowie durch einen von der zweiten Antriebsachse (T₂) mitbe wegten und an der Scheibenunterkante (7) der Fahrzeugscheibe (2, 3) an ei nem Drehgelenk (8) angreifenden dritten Linearantrieb (L₃) zur Drehung der Fahrzeugscheibe (2, 3) um die x-Achse.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Linearantrieb (L₁, T₁), dessen in Richtung der z-Achse verlaufende An triebsachse (T₁) zwei an der Scheibenunterkante (7) an übereinander liegen den Drehgelenken (8a, 8b) angreifende Linearantriebe (L_3a, L_3b) trägt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zwei Linearantriebe (L₁, T₁, L'₁, T'₁), deren in Richtung der x-Achse zueinander beabstandeten Antriebsachsen (T₁, T'₁) jeweils zwei an der Scheibenunterkan te (7) der Fahrzeugscheibe (2, 3) an übereinander liegenden Drehgelen ken (8a, 8b; 8'a, 8'b) angreifende Linearantriebe (L_3a, L_3b; L'_3a,L'_3b) tragen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnsteuerung (4) einen speicherprogrammierbaren Prozessor (4a) mit einem Eingang (E_P) zur Eingabe von Koordinaten (x, y, z) der die Soll-Bahn (S_S, S_F) beschreibenden Punkte und eine an dessen Prozessorausgang (A_P) angeschlossene Steuereinrichtung (4b) mit einer Anzahl von mit den An triebseinheiten (L_n, T_n) verbundenen Steuerausgängen (A_n) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnsteuerung (4) anhand der Soll-Bahn (S_S, S_F) entsprechende Stellgrößen (F_n) für die oder jede Antriebseinheit (L_n, T_n) ermittelt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen (F_n) aus einer Projektion der Soll-Bahn (S_S, S_F) auf eine der drei Grundebenen (xy, yz, zx) eines Koordinatensystems abgeleitet sind, wobei die jeweilige Antriebseinheit (L_n, T_n) mittels der aus den Koordina ten (x, y, z) der in der x-y-Ebene, in der z-x-Ebene und/oder in der z-y-Ebene verlaufenden Bahn (S_zx, S_zy, S_xy) abgeleiteten Stellgröße (F_n) derart angesteuert ist, dass die aus den Einzelbewegungen der Antriebsachsen (T_n) resultierende Gesamtbewegung der Fahrzeugscheibe (2, 3) entlang der Soll-Bahn (S_S, S_F) verläuft.