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Die
Erfindung betrifft einen Fensterheberantrieb für ein Kraftfahrzeug,
bei dem die zu hebende und senkende Scheibe durch einen Elektromotor
bewegt wird und als Einklemmschutz eine im Einklemmfall die Reaktion
eines im Antriebsstrang mit der Fensterscheibe gekoppelten Federelements
mit einer Federkennlinie, die in einem über die übliche Last
der Fensterscheibe hinausgehenden Bereich im Kraft-Weg-Diagramm
einen nicht-linearen Bereich, insbesondere eine geringere Steigung
oder eine negative Steigung, aufweist.
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Elektrisch
betriebene Fensterheber weisen einen Elektromotor auf, der über
ein Getriebe und ein Übertragungselement, beispielsweise
Seilzug die beweglich gelagerte Scheibe antreibt. Die bewegliche Lagerung
der Scheibe kann als eine Führungsplatte ausgebildet sein,
welche mehrere Führungsbahnen aufweist, in denen jeweils
ein Mitnehmer gleitet. An den Mitnehmern ist eine Halteplatte angelenkt,
an der die Scheibe mit ihrer Unterkante befestigt ist. Einen derartigen
Fensterheber zeigt die
DE
202 12 774 U1 .
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Ein
Einklemmschutz wird bei einem elektrisch angetriebenen Fensterheber
dadurch realisiert, indem die die Bewegung der Motorwelle erfasst
und zeitlich ausgewertet wird. Ein stärkeres Absinken der Motordrehzahl
innerhalb einer Zeitspanne wird als Kriterium für ein Blockieren
der Scheibe durch einen im Bewegungsbereich der Scheibe befindlichen
Gegenstand gewertet. Ein derartiger Fensterheberantrieb ist aus
der
DE 199 44 964
A1 bzw. der
DE
695 03 823 T2 bekannt.
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Aus
der
DE-PS 1 082 157 ist
ein mechanisch wirkender Einklemmschutz bekannt, bei dem bei einer
erhöhten Kraftbelastung der Scheibe der Motor ausgelenkt
wird und mittels dieser Bewegung der Motor abgeschaltet wird. Der
Motor ist dazu gegenüber der Fahrzeugtür axial
beweglich gelagert. Die axiale Auslenkbewegung des Motors schaltet über
Kontakte den Motorstrom ab. Bei dieser Lösung wird aber die
Last, welche auf den Motor wirkt, erfasst und als Maß für
einen Einklemmfall gewertet. Da die Scheibe aber auf Grund unterschiedlicher
Einflüsse mal leichter, mal schwerer zu verschieben ist,
können sehr geringe Maximaleinklemmkräfte so nicht
realisiert werden.
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In
der
DE 196 18 853
C1 ist ein motorisch angetriebener Fensterheber beschrieben,
der einen elektronischen Einklemmschutz aufweist. Im Kraftfluss
zwischen der Antriebseinheit, d. h. dem Elektromotor und dem Getriebe,
und der Fensterscheibe ist mindestens eine Feder vorgesehen. Die
Feder ist in einem Gehäuse oder dergleichen mit einer Kraft
vorgespannt, die mindestens der zu erwartenden Verstellkraft beim
Heben der Fensterscheibe entspricht, und steht mit den angrenzenden
Kraftübertragungselementen in Verbindung. Der Fensterheber
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blockkraft der Feder maximal
der Summe aus der zu erwartenden Verstellkraft und der zulässigen
Einklemmkraft entspricht. Die Federkennlinie zeigt beim Überschreiten der
Vorspannkraft einen degressiven, vorzugsweise negativen Verlauf,
so dass die Feder bei Überschreitung der Vorspannkraft
einen vergleichsweise großen Weg der Antriebseinheit ermöglicht.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, einen motorisch angetriebenen Fensterheber
derart weiterzuentwickeln, dass in jeder Situation eine sichere
Einklemmerkennung gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe bei einem Fensterheber der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, dass an dem Elektromotor ein Mittel zur Erfassung
des Motorstroms angeordnet ist und dass der Elektromotor bei Absinken
des Motorstroms im Einklemmfall in vorgesehener Weise schaltbar
ist. Dies bedeutet im Regelfall ein Abschalten des Motors, kann
aber auch bedeuten, dass sich der Motor zunächst, beispielsweise
für einen sehr kurzen Zeitraum, mit verringerter Geschwindigkeit
weiterdreht.
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Die
Erfindung zeichnet sich durch einen im Vergleich zu den aus dem
Stand der Technik bekannten Lösungen durch einen einfachen
Aufbau aus. Sie ist unabhängig vom Konstruktionsprinzip
des Fensterhebers einsetzbar, also sowohl bei einem Gleiterfenster,
einem durch einen Bowdenzug betätigten Fensterheber als
auch bei einem Kreuzarmfensterheber.
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Die
Erfindung schafft eine zuverlässige, rein mechanisch erkennende
Einklemmschutzerkennung. Die Steuerlogik kommt ohne einen Endschalter aus.
Wenn der Einklemmschutz aktiviert ist, wird dies von der Elektronik über
eine Stromflanke erkannt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.
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Statt
den Elektromotor abzuschalten, kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen werden, dass der Elektromotor reversierbar ist,
also sich in die entgegengesetzte Richtung dreht, so dass die Fensterscheibe
wieder abgesenkt wird.
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Das
Mittel zur Erfassung des Motorstroms ist vorzugsweise als Erkennungslogik
ausgebildet.
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In
vorteilhafter Weise ist das Mittel zur Erfassung des Motorstroms
als mechanischer Schalter ausgebildet. Hierbei wird ein infolge
der degressiven oder nicht-linearen Kennlinie der Feder abgesunkener
Motorstrom zunächst beispielsweise anhand einer Änderung
in der Stromflanke bestimmt und infolge dessen der Motor abgeschaltet.
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Es
gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, eine Feder zu schaffen,
deren Kennlinie zunächst linear ansteigt oder ein Maximum
aufweist und die nach Überschreiten des linearen Bereichs
bei Erreichen einer festgesetzten Last oder beim Überschreiten des
Maximums in einen Bereich mit einer negativen Kennlinie oder mit
einer wenigstens schwächer ansteigenden Kennlinie übergeht,
der sich anhand des sich infolge dessen ändernden Motorstroms
erkennen lässt. Dadurch lässt sich der Einklemmfall
sehr einfach registrieren.
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Bevorzugt
lassen sich als Federelement eine Blattfeder, eine durch eine Feder
betätigbare Klinke oder ein Knackfrosch einsetzen.
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Von
Vorteil ist auch eine Ausgestaltung des Federelements, bei der dieses
gekapselt ist. Hierdurch wird Schutz gegenüber dem durch
Umwelteinflüsse, beispielsweise infolge von Frost, entstehenden
Kondenswasser erzielt.
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Eine
sehr kompakte Bauweise des Fensterhebers besteht in dem Fall, dass
das Federelement in oder an einem Gleiter eines Seilfensterhebers
angeordnet ist.
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Insbesondere
lässt sich hier das Federelement auf der Oberseite des
Gleiters und unterhalb der Fensterscheibe anbringen.
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Für
die Situation jedoch, dass die Fensterscheibe bereits an einer Position
kurz vor dem Erreichen der oberen Anschlagposition im Bereich der oberen
Fensterkante angekommen ist, also nahezu die obere Endposition erreicht
hat, wirkt ein Blockierelement während des Hebens der Fensterscheibe derart
auf das Federelement ein, dass es verhindert, dass das Federelement
ab dieser Position verbogen wird, so dass nicht durch das Erreichen
der Endposition der Einklemmfall simuliert wird.
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Vorzugsweise
wird das Blockierelement durch ein Führungselement so in
den Laufweg der Fensterscheibe hineingeschoben, dass das Federelement
gegenüber der Fensterscheibe abgeschirmt ist.
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Nachstehend
werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines durch einen Gleiter betätigbaren
Fensterhebers während des Hebens, solange sich kein Hindernis
im Bewegungsbereich der Fensterscheibe befindet,
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2 eine
Ansicht des Fensterhebers gemäß 1 mit
einem in den Bewegungsbereich des Fensterhebers eingebrachten Hindernis,
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3 den
Fensterheber gemäß 1 kurz vor
Erreichen der oberen Endposition,
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4a–c
verschiedene Ausführungsformen von Federelementen,
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5 eine
schematische Darstellung eines einsträngigen Seilfensterhebers
mit einem in dem Mitnehmer integrierten Federelement und
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6 eine
Darstellung von zwei Typen von Federkennlinien mit nicht-linearem
Verlauf, wobei die Federkraft F als Funktion des von der Feder zurückgelegten
Wegs s dargestellt ist.
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Ein
mit einem Gleiter 1 (1) ausgestatteter
und in Richtung eines Doppelpfeils A bewegbarer Fensterheber 2 bewegt
sich längs einer Führungsschiene 3. Der
Gleiter 1 wird entweder indirekt über ein sich
ebenfalls längs der Führungsschiene 3 bewegendes
Seil angetrieben, oder es ist ein mit dem Gleiter 1 unmittelbar
verbundener Motor vorhanden, der den Gleiter 1 gegenüber
einer Zahnstange anhebt oder absenkt.
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Der
Gleiter 1 trägt auf seiner Oberseite einen Mitnehmer
zur Aufnahme der Unterkante einer Fensterscheibe 4. In
den Bereich des Mitnehmers, insbesondere bevorzugt unmittelbar unter
der Unterkante der Fensterscheibe 4, ist ein Federelement 5 mit
einer Kennlinie installiert, die oberhalb eines Proportional- oder
linearen Bereichs einen degressiv hiervon abweichenden Bereich aufweist.
Das Federelement 5 ist daher beispielsweise ein Knackfrosch
oder eine Blattfeder, bei der zu Beginn einer durch den Einklemmfall
verursachten Verformung eine allenfalls geringfügig größere
Kraft und beim weiteren Verformen weniger Kraft als während
des normalen Hebebetriebs auf den Antriebsmotor einwirkt. Diese
geringere Kraft ist jedoch ausreichend, um das Federelement 5 nach
Entfernen des den Einklemmfall hervorrufenden Gegenstands wieder
in seine Ausgangslage zurückzuversetzen.
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2 zeigt
den Gleiter 1 mit dem durch ein Hindernis 6 verformten
Federelement 5. Durch diese Funktionsweise wird eine direkte
Krafterkennung in dem Gleiter 1 ermöglicht, die
unabhängig von der Motorleistung des die Fensterscheibe 4 hebenden Motors
ist. Dadurch ist ein einfacher und kostengünstiger Aufbau
der elektrischen Logikelemente möglich; im Falle eines
einsträngigen Seilfensterhebers ergibt sich eine preiswerte
Lösung. Auch das Federelement 5 zeichnet sich
durch eine geringe Bauhöhe von beispielsweise 10 bis 40
mm aus und kann in oder an dem Gleiter angebracht werden.
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Wenn
die Fensterscheibe 4 beim Anheben eine Position in der
Nähe der oberen Anschlagposition der oberen Fensterkante
erreicht hat, in der das Eintreten des Einklemmfalls bereits nicht
mehr möglich ist, weil der Spalt zwischen der oberen Fensterdichtung
und der Fensterscheibe kleiner als die Höhe eines einklemmenden
Gegenstands geworden ist, wird ein Blockierelement, beispielsweise
in der Form eines Bolzens 7, derart in den Bewegungsweg
der Fensterscheibe 4 hineingeschoben, dass ein Zusammendrücken
des Federelements 5 durch die Fensterscheibe 4 verhindert
wird, wenn deren Weiterbewegung durch die obere Dichtung des Fensters
blockiert wird. Es lässt sich insbesondere vorsehen, dass
der Bolzen 7 während der Aufwärts- und
Abwärtsbewegung der Fensterscheibe 4 mitbewegt
wird und entlang eines Führungsprofils 8 derart
in Richtung eines Doppelpfeils B verschoben wird, dass er im Bereich nahe
der oberen Endposition eine Verbiegung des Federelements 5 verhindert,
so dass nicht durch das Erreichen der Endposition der Einklemmfall
simuliert wird.
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Weitere
Ausführungsformen von Federelementen mit einem nicht-linearen
Verlauf der Federkennlinien sind in 4a bis
c dargestellt. Hierbei umfasst ein erstes unmittelbar unterhalb
einer Glasscheibe 9 auf einem Mitnehmer 10 angeordnetes
Federelement 11 (4a) zwei
schwenkbar über ein Gelenk 12 miteinander verbundene
Schwenkarme 13, 14, von denen der eine Schwenkarm 13 mit
seinem einen Ende in einem von dem Mitnehmer 10 gebildeten
Auflager 15 gelagert ist, während der andere Schwenkarm 14 durch
eine als Druckfeder wirkende Spiralfeder 16 gegen ein Lager 17 innerhalb
des Mitnehmers 10 drückbar ist. Wenn andererseits
ein Hindernis im Bewegungsraum der Fensterscheibe 9 auftritt,
lässt sich die Feder 16 nach Überwindung
eines Anfangswiderstands – möglicherweise nach
kurzer Überwindung eines geringen anfänglichen
Widerstands – zunächst leicht und erst im hinteren
Bereich des Federwegs wieder schwerer zusammendrücken, so
dass ein Federverhalten realisiert wird, das mit dem des Federelements 5 vergleichbar
ist.
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In
einer weiteren Variante (4b) umfasst ein
Federelement 18 ebenfalls zwei Schwenkarme 19, 20,
die über ein Gelenk 21 miteinander verbunden sind.
Im Unterschied zu der in 4a dargestellten
Ausführungsform ist in diesem Fall eine Zugfeder 22 zwischen
den beiden Schwenkarmen 19, 20 angebracht. Der
Schwenkarm 19 ist in einem Auflager 23 fest gelagert,
während sein anderes Ende im Bereich des Gelenks 21 seine
Position verändern kann, wenn ein Hindernis von oben auf
die Fensterscheibe 9 einwirkt. Der andere Schwenkarm 19 ist
hingegen wie der Schwenkarm 14 sowohl an seinem dem Gelenk 21 zugewandten
Ende wie auch an seinem anderen Ende, an dem er im Ruhezustand in
einem Lager 24 gelagert ist, infolge der durch das Hindernis verursachten
Schwenkbewegung gegen die rücktreibende Kraft der Zugfeder 22 beweglich.
Auch in diesem Fall ergibt sich eine nicht-lineare Kennlinie der Zugfeder 22.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel (4c) ist
eine konvex gebogene, beispielsweise aus einer entsprechend geformten
dünnen Metallplatte bestehende Feder 25 einseitig
an einem Ende 26 in einem Mitnehmer 27 gelagert
oder befestigt und mit dem anderen Ende 28 frei beweglich,
so dass ihre Funktionsweise im wesentlichen der des in 1 bis 3 dargestellten
Federelements 5 entspricht. Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel
eine seitlich der Fensterscheibe 29 angeordnete Dichtung 30 so ausgeformt,
dass die Fensterscheibe 29 kurz vor dem Erreichen des oberen
Endpunktes ihres Laufbereichs ein wenig in Richtung eines Pfeils
C verschoben wird, wodurch gleichzeitig eine (hier nicht dargestellte)
Auslöseverriegelung aktiviert wird, die eine Verbiegung
der Feder 25 im oberen Bereich des Laufwegs der Fensterscheibe 29 verhindert.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel (5) ist ein
einsträngiger Seilfensterheber mit einem Seil 31,
einem Antriebsmotor 32 und einer Seiltrommel-Getriebe-Einheit 33 ausgestattet.
Das Seil 31 wird über Seilumlenkungen 34, 35 geführt
und trägt einen längs einer Führungsschiene 36 verfahrbaren
Mitnehmer oder Gleiter 37. Dieser weist ein Gehäuse 38 zur
Aufnahme einer Feder 39 mit einer nicht-linearen Kennlinie
auf.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kommen Federn zum Einsatz, die Federkennlinien
haben, wie sie in 6 dargestellt sind. Die Kurve
A zeigt den für die Erfindung bevorzugten Verlauf, der
im Kraft-Weg-Diagramm zunächst einen proportionalen Anstieg
zeigt. Vor dem Erreichen eines maximalen Werts nimmt die Steigung
stark ab. Nach dem Überschreiten des maximalen Werts folgt
ein Bereich mit negativ verlaufender Kennlinie, bis ein miminaler Wert
MIN erreicht wird, sodann steigt die zum weiteren Verformen der
Feder erforderliche Kraft wieder an. Vorzugsweise wird die Feder
mit einer Vorspannkraft FV vorgespannt,
die bei einer Wegstrecke s0, also bereits
nach Überschreiten des Maximums, liegt. Die Blockkraft
FB, d. h. die Federkraft bei maximal zugelassener
Federdeformation, liegt vorzugsweise im negativ verlaufenden Bereich
noch vor dem Erreichen des Minimums MIN. In diesem Falle wird beim Überschreiten
der Vorspannung durch die auf den Mitnehmer einwirkende Kraft die
Feder schlagartig in den Zustand des Punktes P1 mit
der Blockkraft FB wechseln, die um den Betrag –ΔF
geringer ist als die Vorspannkraft F. Gerade die Wegstrecke des
Federwegs zwischen den Punkten s0 und s1 wird gemäß der Erfindung
ausgenutzt, um durch Erkennen des Stromabfalls des Motorstroms den
Motor abzuschalten und dadurch das Einklemmen zu verhindern. Falls
auch dieser Federweg zwischen s0 und s1 nicht ausreicht, um eine für die
sichere Sensierung des Einklemmzustands ausreichende Zeit zum Abschalten
des Motors zur Verfügung zu stellen, so kann noch der weitere
Federweg zwischen s1 und einem Punkt s2 ausgenutzt werden, in dessen Bereich die Vorspannkraft
FV nicht überschritten wird.
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Die
Kurve B zeigt ein Beispiel für ein Federelement mit einem
degressiven Federverlauf. Zwischen der Vorspannkraft FV im
Punkt P0' und der Blockkraft FB'
am Punkt P1' liegt ein Wendepunkt, nach
dessen Überschreiten der Kraft-Weg-Verlauf wesentlich flacher
wird, so dass die Kraftzunahme beim Durchschreiten des notwendigen
Federwegs auf einen relativ geringen Betrag von +ΔF' begrenzt wird.
Mit Vorteil lässt sich der Kurvenverlauf jedoch so anpassen,
dass schon der flachere Kurvenverlauf der Federkennlinie B den Punkt
P0' schneidet, so dass der während
des Einklemmzustandes auftretende Kraftanstieg noch etwas verringert
wird. Auch in diesem Fall lässt sich der Abfall des Motorstroms nach Überschreiten
des Wendepunkts erkennen und dann der Motor abschalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20212774
U1 [0002]
- - DE 19944964 A1 [0003]
- - DE 69503823 T2 [0003]
- - DE 1082157 [0004]
- - DE 19618853 C1 [0005]