DE2926938A1

DE2926938A1 - Schaltanordnung zum antrieb eines beweglichen elementes, insbesondere zum antrieb von scheiben o.dgl. in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2926938A1
Application number: DE19792926938
Authority: DE
Inventors: Horst Goertler; Friedrich Hetzel; Uwe Knobloch; Hans Mueller; Hans Prohaska; Horst Rachner; Wolfgang Spieth
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1979-07-04
Filing date: 1979-07-04
Publication date: 1981-01-22
Also published as: DE2926938C2; JPH0227510B2; FR2461388B1; JPS5620289A; GB2053513A; GB2053513B; IT8023195A0; FR2461388A1; IT1194669B; US4347465A

Description

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Schaltanordnung zum Antrieb eines beweglichen Elementes, insbesondere zum Antrieb von Scheiben oder dergleichen in Kraftfahrzeugen

Die Erfindung geht aus von einer Schaltanordnung zum Antrieb eines beweglichen Elementes, insbesondere zum Antrieb von Scheiben oder dergleichen in Kraftfahrzeugen, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Beispielsweise bei Fensterschließanlagen in Kraftfahrzeugen muß der Motor aus Sicherheitsgründen sofort abgeschaltet oder auf Rückwärtslauf geschaltet werden, wenn die Scheibe auf ein Hindernis trifft. Dies wird bei bekannten Ausführungen dadurch sichergestellt, daß eine kraftabhängige Größe, beispielsweise der Motorstrom, ausgewertet wird, wobei der Motor abgeschaltet wird, sobald diese kraftabhängige Größe einen bestimmten Schwellwert übersteigt. Nun hat sich in der Praxis gezeigt, daß der Motorstrom, der bei einer schwergängigen Scheibe zum Antrieb benötigt wird, größer sein kann, als derjenige Motorstromwert, der aus Sicherheitsgründen noch zugelassen werden kann. Derartige Fensterschließanlagen mit einer statischen Stromauswertung erfüllen daher die Forderungen der Praxis nicht.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die zeitliche Änderung des Motorstromes auszuwerten und daraus ein Schaltsignal zum Abschalten oder Umschalten des Motors abzuleiten. Bei dieser dynamischen Stromüberwachung wird davon ausgegangen, daß der Stromanstieg sehr steil ist, wenn die Scheibe auf ein Hindernis aufläuft, daß aber der Stromanstieg aufgrund der sich vergrößernden Reibung wesentlich geringer ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung

zu schaffen, die mit geringem Aufwand den Motor zuverlässig dann abschaltet, wenn das von dem Motor angetriebene bewegliche Element auf ein Hindernis aufläuft, wobei aber sicher-Mj gestellt sein soll, daß der Kraftanstieg aufgrund der normalen

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Reibung und plötzliche, kurzzeitige Schwergängigkeit des Antriebssystemes kein Ab- oder Umschalten des Motors zur Folge haben.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, daß eine plötzliche Schwergängigkeit des beweglichen Elementes ebenso wie"das Auflaufen auf ein Hindernis einen verhältnismäßig starken Kraftzuwachs pro Zeiteinheit zur Folge hat. Es wird

■J5 also dieses Kriterium zunächst ausgewertet. Nun soll unterschieden werden, ob dieser plötzliche Kraftanstieg durch das Auflaufen auf ein Hindernis oder durch plötzliche Schwergängigkeit entstanden ist. Diese Unterscheidung wird nun gemäß der Erfindung dadurch getroffen, daß bei Überschreiten

2Q eines bestimmten Wertes der zeitlichen Änderung der kraftabhängigen Größe der Kraftzuwachs gemessen und bei einem zu großen Zuwachs der Motor abgeschaltet oder umgeschaltet wird. Dieser Unterscheidung liegt dabei die Überlegung zugrunde, daß bei einer Schwergängigkeit die auf das

ρ, bewegliche Element einwirkende Kraft zwar sehr schnell zunehmen kann, nach kurzer Zeit aber diese Zunahme wieder abflacht. Trifft dagegen das bewegliche Element auf ein Hindernis auf, steigt die Kraft rasch weiter an bis auf einen Wert, der maximal von dem Motor abgegeben werden kann. Stellt man also nach dem schnellen Kraftzuwachs fest, daß die Kraft danach wieder etwa konstant bleibt oder nur geringfügig ansteigt, kann man davon ausgehen, daß es sich nur um eine kurzzeitige Störung gehandelt hat, das bewegliche Element aber nicht auf ein Hindernis aufgelaufen ist.

Dieses Prinzip der Erfindung kann auf verschiedenartige Weise

verwirklicht werden. Die zeitliche Änderung der kraftabhängigen Größe kann beispielsweise durch einen analogen oder digitalen Differenzierer ermittelt werden, dessen Ausgangssignal von dem zeitlichen Anstieg der kraftabhängigen Größe 40

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abhängt. Dieses Ausgangssignal wird mit einem Schwellwert verglichen, wobei dann bei Überschreiten des Schwellwertes in einem Speicher der Momentanwert der kraftabhängigen Größe gespeichert wird. Das Ausgangssignal dieses Speichers wird laufend mit dem Momentanwert der kraftabhängigen Größe verglichen und schließlich ein Schaltsignal ausgelöst, sobald die Differenz dieser beiden Werte größer ist als ein bestimmter Schwellwert.

Außerdem ist es denkbar, das Ausgangssignal des Differenzierers wieder zu integrieren, und ein Schaltsignal auszulösen, sobald der Wert am Ausgang dieses Integrierers einen bestimmten Schwellwert übersteigt.

Bei einer anderen Ausführung der Erfindung werden in gleichbleibenden Abständen Momentanwerte der kraftproportionalen Größe ermittelt und die Differenzen aufeinanderfolgender Werte gebildet, wobei diese Differenzen in einem Addierer aufsummiert werden, wenn sie größer als eine bestimmte Bezugsgröße sind, wobei der Addierer gelöscht wird, wenn die Differenz kleiner als diese Bezugsgröße ist und wobei der Addierer bei einer vorgegebenen Summe ein Schaltsignal auslöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Rahmen der Beschreibung einzelner Ausführungsbeispiele erläutert.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich auch mit dem Aufbau einer Schaltanordnung, die für mehrere Motoren zur Verstellung mehrerer beweglicher Elemente gedacht ist. Dabei ist vorgesehen, daß jeder Motor über wenigstens einen Betriebsschalter in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung angesteuert werden kann und daß die kraftabhängigen Größen aller Motoren einer zentralen Steuereinheit zugeführt werden, wobei diese zentrale Steuereinheit bei Vorliegen eines Schaltsignales wenigstens einen der Motoren auf Abwärtsrichtung schaltet.

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Dabei sind Lösungen denkbar, bei denen fortlaufend die einzelnen kraftabhängigen Größen abgefragt werden und dann der entsprechende Motor abgeschaltet oder umgeschaltet wird. Bei einer einfacheren Ausführung werden alle Motoren, also auch diejenigen, die nicht durch den Betriebsschalter eingeschaltet wurden, auf Abwärtsrichtung umgeschaltet, sobald wenigstens eine der ausgewerteten kraftabhängigen Größen ein Schaltsignal zur Folge hat.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführung für einen Motor,

Fig. 2 ein Diagramm, in dem über der Zeit die kraftabhängige Größe aufgetragen ist,

Fig. 3 ein Schaltbild der Schaltstufe, die,die kraftabhängige Größe auswertet,

Fig. 4 ein Schaltbild der Logik, über die die

Schaltsignale der Schaltstufe ausgewertet werden,

Fig. 5 Prinzipskizzen von Ausführungen zur

bis 9 Ansteuerung mehrerer Motoren,

Fig. 10 verschiedene Schaltungsteile einer und 11 zentralen Steuereinheit

Fig. 12 Prinzipschaltbilder von weiteren und 13 Ausführungsformen der Schaltstufe zur Überwachung kraftabhängiger Größen.

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In Fig. 1 ist mit 10 ein Permanentmagnet-Motor bezeichnet, der aus einer nicht näher dargestellten Spannungsquelle mit dem Pluspol 11 und dem Minuspol 12 gespeist werden kann. Mittels zweier Relais 13 und 14 wird ein Wechselschalter derart realisiert, daß der Motor 10 bei Betätigung des Relais 13 in der einen Drehrichtung, bei Betätigung des Relais 14 aber in der anderen Drehrichtung angetrieben wird. Solange beide Relais entregt sind, ist der Motor 10 kurzgeschlossen. Vom Motor 10 wird ein Positionsschalter 15 betätigt, der dann geschlossen wird, wenn beispielsweise bei einer Fensterschließanlage für Kraftfahrzeuge die Scheibe bis auf einen geringen Abstand an den oberen Fensterrahmen herangeführt ist, wobei dieser Abstand so gewählt ist, daß das Einklemmen eines Gegenstandes, beispielsweise eines Fingers, nicht mehr befürchtet werden muß.

Der Betriebsstrom des Motors fließt in beiden Drehrichtungen über einen niederohmigen Widerstand 16, an dem eine Spannung abgegriffen wird. Da der Motorstrom von dem vom Motor aufgebrachten Moment und damit auch von der auf das bewegliche Element einwirkenden Kraft abhängt, kann man diese am Wi<3erstand 16 abgegriffene Spannung als kraftabhängige Größe ansehen. Natürlich ist die Erfindung nicht auf diese Art der Gewinnung der kraftabhängigen Größe beschränkt, vielmehr kann auch die Drehzahl des Motors ausgewertet oder ein mechanischelektrischer Wandler eingesetzt werden.

Das an diesem Widerstand abgegriffene Signal wird dem Eingang 17 einer in Fig. 1 insgesamt mit 18 bezeichneten Schaltstufe zugeführt, die in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist. Die Schaltstufe 18 liefert an den beiden Ausgängen 19 und 20 Schaltsignale für die insgesamt mit 21 bezeichnete Schaltlogik. Umgekehrt liefert die Schaltlogik 21 am Ausgang 22 ein Steuersignal für die Schaltstufe 18.

Mit 23 ist ein Betriebsschalter bezeichnet, der aus der gezeichneten Neutralstellung wahlweise in eine von zwei Schalt-

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Stellungen verstellt werden kann, in der der Motor 10 in der einen oder anderen Drehrichtung angesteuert wird,

Anhand von Fig. 2 werden nun zunächst wesentliche Kennwerte der kraftabhängigen Größe, im vorliegenden Fall also des Motorstromes näher erläutert. Aus dem Zeitdiagramm soll deutlieh werden, daß zunächst beim Einschalten des Motors der Strom auf einen Einschaltwert I ansteigt. Innerhalb der Einschaltzeit T„ fällt dann der Motorstrom wieder auf einen

lit

normalen Wert ab. Gestrichelt ist in Fig. 2 angedeutet, daß beim Umschalten der Drehrichtung des Motors kurzzeitig ein sehr viel größerer Strom I₀ fließt, der innerhalb der Umschaltzeit T_n auf den normalen Wert abfällt. Da es sich hierbei um normale Vorgänge handelt, darf ein solcher Stromanstieg kein Abschalten oder Umschalten des Motors zur Folge haben. Es wurde deshalb eine Ausblendzeit T definiert, die

τη größer ist als T_ bzw. T_TT, wobei innerhalb dieser Aus-

Jj U

blendzeit der Motorstrom nicht ausgewertet oder das ausgewertete Signal abgeblockt wird.

In Fig. 2 sind noch der Blockierstrom I sowie ein Stromwert I„ eingezeichnet, der normalerweise nicht überschritten werden soll.

Für die vorliegende Erfindung besonders wesentlich ist die gestrichelt eingezeichnete Linie a. Diese Linie markiert den zeitlichen Stromanstieg, der bei ungestörtem Betrieb nicht überschritten werden soll. Folglich wird also eine Stromkurve entsprechend der Linie b solange kein Schaltsignal zum Abschalten bzw. Umschalten des Motors auslösen, bis der Schwellwertstrom I_c überschritten wird. Dagegen ist die Steigung der Stromkurve c größer als die der Linie a. Hier liegt also eine Störung vor, wobei jedoch aus der Steigung allein nicht erkannt werden kann, ob es sich dabei um eine kurzzeitige Schv/ergängigkeit oder um das das Einklemmen beispielsweise eines Fingers handelt. Dabei wird der Kraftzuwachs auf die Weise gemessen, daß innerhalb einer bestimmten Zeitspanne dt

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der Stromzuwachs di ermittelt und mit einem Schwellwert verglichen wird. Bei Überschreiten des Schwellwertes wird bei einer Ausführungsform der Erfindung der Wert I, gespeichert und mit dem momentanen Strom verglichen. Handelt es sich bei dem Störungsfall um ein Auflaufen der Scheibe auf ein Hindernis, steigt der Motorstrom weiter an und erreicht schließlich den Wert I₃. Die Differenz I minus I_

übersteigt dabei einen bestimmten voreingegebenen Schwellwert, worauf ein Schaltsignal zum Abschalten bzw. Umschalten des Motors ausgelöst wird. Die besagte Differenz kennzeichnet also den Kraftzuwachs, der im Störungsfall beispielsweise auf einen Finger einwirkt. Dieser Wert muß aus Sicherheitsgründen begrenzt werden. Wesentlich ist dabei, daß dieser Wert völlig unabhängig von dem zuvor gemessenen Wert des Betriebsstromes ist, so daß Stromänderungen beispielsweise aufgrund sich ändernder Reibung in der Führung der Scheibe keinerlei Einfluß auf die Abschaltschwelle haben.

Anhand von Fig. 3 wird im folgenden die Schaltstufe 18, die den Motorstrom auswertet, im einzelnen erläutert. Der Schaltstufe 18 wird die Spannung am Meßwiderstand 16 über den Eingang 17 zugeführt, dem ein insgesamt mit 30 bezeichneter Inverter zur Signalanpassung nachgeschaltet ist. Die genaue Beschaltung dieses Inverters wie auch der anderen mit Operationsverstärkern hergestellten Bausteine ist bekannt und wird daher im einzelnen nicht erläutert. Am Schaltungspunkt ist nun ein Signal abgreifbar, das dem Motorstrom folgt. Dieses Signal wird laufend dem einen Eingang 32 eines Regelverstärkers 33 zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Regelverstärkers 33 wird über einen Schalter 34 auf einen Integrator 35 aufgeschaltet, dessen Ausgangssignal dem anderen Eingang 36 des Regelverstärkers 33 zugeführt ist. Solange der Schalter 34 geschlossen ist, wird der Kondensator 37 des Integrators 35 solange aufgeladen, bis das Ausgangssignal des Integrators gleich dem Signal am Schaltungspunkt 31 ist. Wird der Schalter 34 geöffnet, wird der Regelkreis unterbrochen und

y) die Kondensatorladung bleibt im wesentlichen konstant. Durch

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diese Bausteine wird also ein Speicher realisiert, der den beim Öffnen des Schalters 34 gegebenen Wert des Motorstromes speichert.

Das Ausgangssignal dieses Integrators 35 wird unter anderem über einen Abgleichwiderstand 38 einem Differenzbildner 39 zugeführt, dessen anderer Eingang am Schaltungspunkt 31 liegt. Dieser Differenzbildner 39 vergleicht den momentanen Stromwert mit dem zuvor gespeicherten Stromwert und steuert einen insgesamt mit 40 bezeichneten Schwellwertschalter an. Die Schwelle dieses Schalters 40 wird mit dem Trimmer 41 eingestellt. Sobald das Ausgangssignal des Differenzbildners 39 die eingestellte Schwelle überschreitet, ändert sich das Potential am Ausgang des Schwellwertschalters 40 schlagartig nahezu auf die positive Spannung.

Der Schalter 34 wird von einem Taktgenerator 42 in der Weise angesteuert, daß er zu Beginn eines Meßzeitintervalles jeweils kurzzeitig geschlossen wird im übrigen aber geöffnet ist. Zu Beginn eines jeden Meßzeitintervalles, das der Zeit dt in Fig. 2 entspricht, wird also der momentane Stromwert gespeichert.

Übersteigt nun im Laufe der Meßzeit der tatsächliche Strom die durch den Schwellwertschalter 40 vorgegebene Schwelle, ist der zeitliche Stromanstieg größer als zugelassen. Mit dem bis jetzt beschriebenen Teil der Schaltstufe 18 wird also die zeitliche Änderung der kraftabhängigen Größe ermittelt und mit einem Schwellwert verglichen. Bei Überschreiten des Schwellwertes ist am Ausgang des Schwellwertschalters 40 ein Steuersignal meßbar. Dieses Steuersignal wird unter bestimmten Bedingungen, auf die später im einzelnen noch eingegangen wird, einem weiteren Schalter 43 zugeführt, der dadurch geöffnet wird.

Durch Vergleich sieht man in Fig. 3, daß mit dem Regelverstärker 44, dem Schalter 43 und dem Integrator 45 ein weiterer Speicher gebildet ist, wobei dieser Speicher den Stromwert hQ festhält, der dann gegeben ist, wenn der Schalter 43 geöffnet

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ORIGINAL INSPECTED

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wird. Wenn der Schalter 43 durch ein Steuersignal geöffnet wird, wird also der Speicher praktisch verriegelt. Da dies der Fall ist, wenn ein zu hoher Stromanstieg festgestellt ist, wird also in dem Integrator 45 ein Wert gespeichert, der dem in Fig. 2 angegebenen Stromwert I, entspricht. Dieser gespeicherte Wert wird in dem Differenzbildner 46 mit dem momentanen Stromwert am Schaltungspunkt 31 verglichen und einer weiteren Schwellwertstufe 47 zugeführt. Der Schwellwert wird durch den Trimmer 48 eingestellt. Der Ausgang dieser Schwellwertstufe 47 ist identisch mit dem Ausgang 20 der Schaltstufe. An .diesem Ausgang 20 ist ein erstes Schaltsignal meßbar, das eine Ab- oder Umschaltung des Elektromotors 10 veranlaßt.

Das Steuersignal wird dem Schalter 43 über ein NAND-Gatter 50 zugeführt, das von einem Monoflop 51 beaufschlagt wird. Dieses Monoflop 51 ist Bestandteil der Schaltlogik 21, jedoch zum besseren Verständnis auch in Fig. 3 eingetragen. Es wird jeweils bei Betätigung des Betriebsschalters 23 sowie beim Umschalten der Drehrichtung des Motors getriggert und erzeugt für die in Fig. 2 erwähnte Ausblendzeit T einen Impuls,.

durch den der Schalter 43 geschlossen wird. Während dieser Ausblendzeit entspricht also die Spannung am Ausgang des Integrators 45 der Spannung am Schaltungspunkt 31, so daß die Schwellwertstufe 47 nicht anspricht. Während dieser Ausblendzeit wird also die Auslösung eines Schaltsignales am Ausgang 20 verhindert. Das NAND-Gatter 50 ist an den Ausgang eines Speichers 52 angeschlossen. Wenn dieser Speicher außerhalb der Ausblendzeit gesetzt wird, wird der Schalter 43 geöffnet. Der Speicher wird gesetzt, sobald der Schwellwertschalter 40 anspricht. Er wird über das NAND-Gatter 53 und die Inverter 54 bzw. 55 zurückgesetzt, sobald am Ausgang des Schwellwertschalters das Potential wieder zurückspringt, sobald also die Steigung des Motorstroms wieder unter die in Fig. 2 gezeichnete Schwelle abfällt. Da dies periodisch immer dann der Fall ist, wenn der Schalter 34 geschlossen und damit der

yj Integrator 35 nachgeladen wird, muß man dafür sorgen, daß

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während dieser Zeit das Rücksetzsignal abgeblockt wird. Dies wird erreicht, indem man zum einen das Signal des Taktgenerators 42 auf einen Eingang des NAND-Gatters 53 aufschaltet und zum anderen ein weiteres Signal eines Monoflops 56 an einen Eingang dieses NAND-Gatters 53 anlegt, wobei dieses Monoflop 56 von der ansteigenden Flanke des Taktgenerators 42 getriggert wird. Die instabile Phase dieses Monoflops ist kürzer als die Pulszeit des Taktgenerators 42, so daß jeweils kurz vor dem Zeitpunkt, an dem der Schalter geschlossen wird, die beiden zuletzt erwähnten Eingänge des NAND-Gatters 53 auf hohem Potential liegen. Das bedeutet, daß nur in diesem Zeitpunkt vor Beginn des nächsten Meßzyklus das Signal am Ausgang des Schwellwertschalters auf den Rücksetzeingang des Speichers 52 weitergeschaltet wird.

Die Schaltstufe 18 weist einen weiteren Schwellwertschalter auf, dessen Schwelle mit dem Trimmer 58 eingestellt wird. Die Schwelle entspricht dabei dem in Fig. 2 eingezeichneten Stromwert I_e. Am Ausgang 19 dieser Schwellwertstufe 57 ist also immer dann ein Signal meßbar, wenn der momentane Stromwert über diese Schwelle ansteigt. Das Schaltsignal am Ausgang 19 kann also als statisches Schaltsignal bezeichnet werden, während das Schaltsignal am Ausgang 20 aufgrund einer dynamischen Stromauswertung gewonnen wird. Letzteres kann ja nur auftreten, wenn zuvor ein zu steiler Stromanstieg, der einem zu starken zeitlichen Kraftzuwachs entspricht, erkannt vj wurde.

Die Auswirkungen dieser Schaltsignale werden im folgendem anhand von Fig. 4 näher erläutert. Im Ruhezustand sind die Speicher 60, 61 und 62 zurückgesetzt. Der Ausgang des Monoflops 51 liegt auf hohem Potential, ebenso der Ausgang eines weiteren Zeitgliedes 63. Die den Motor 10 schaltenden Schaltelemente, nämlich die Relais 13 und 14 sind entregt. Der Motor 10 ist kurzgeschlossen. Wird nun der Betriebsschalter 23 in Fig. 4 nach links verstellt, wird über das NAND-Gatter 65 der

yj invertierende Verstärker 66 angesteuert und damit das Relais

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13 erregt. Der Motor 10 dreht sich in einer Drehrichtung, die das Fenster schließt. Tritt keine Störung ein und wird der Schalter 23 wieder in die Neutralstellung zurückgestellt, wird der Motor 10 sofort kurzgeschlossen, weil das Relais 13 wieder abfällt. Wird der Betriebsschalter 23 in die andere Schaltstellung umgestellt, wird über das NOR-Gatter 67, den Inverter 68, das NAND-Gatter 69, der invertierende Verstärker 70 angesteuert und damit das Relais 14 für Abwärtsbetrieb erregt.

Bei Betätigung des Betriebsschalters 23 wird das Monoflop 51 getriggert und zwar entweder über ein monostabiles Zeitglied 71 oder über das .NOR-Gatter 67, den Inverter 68 und das ODER-Gatter 72. Mit dem Triggern des Monoflops 51 werden die beiden Tore 73 und 74 gesperrt. Das dynamische Schaltsignal am Ausgang 20 der Schaltstufe 18 wird auf diese Weise abgeblockt. Auch das statische Schaltsignal am Ausgang 19 der Schaltstufe 18 wird über das Tor 74 gesperrt. Die Ausgänge der beiden Tore 73 und 74 sind auf ein ODER-Gatter 75 aufgeschaltet, dessen Ausgangssignal einem Tor 76 zugeführt wird, das nur dann geöffnet ist, wenn der Betriebsschalter 23 in die Schaltstellung für Aufwärtsrichtung umgestellt ist. Daraus geht also hervor, daß die Schaltsignale insoweit nur im Aufwärtsbetrieb ausgewertet werden.

Im folgenden wird nun angenommen, daß der Aufwärtsbetrieb eingeschaltet ist und das Fenster ohne Störung geschlossen

3g werden soll. Dabei wird kurz vor dem Einlaufen der Scheibe in den oberen Türrahmen der Positionsschalter 15 geschlossen, was zunächst zur Folge hat, daß das Tor 73 gesperrt wird. Das dynamische Schaltsignal kann nicht mehr ausgewertet werden. Beim Einlaufen der Scheibe in den Rahmen steigt jedoch der statische Strom derart an, daß der Stromwert I überschritten wird. Über das Tor 74, das ODER-Gatter 75 und das Tor 76 wird damit der Speicher 60 gesetzt. Das Ausgangssignal dieses Speichers 60 hat jedoch zunächst noch keine Auswirkungen. Es muß nämlich berücksichtigt werden, daß mit

4Q der Auslösung des statischen Schaltsignales zugleich auch das

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monostabile Zeitglied 63 getriggert wird, dessen Ausgang für eine Zeit von z. B. 300 msec, auf Massepotential springt. Da auch der andere Eingang des ODER-Gatters 77 wegen des geschlossenen Positionsschalters 15 auf Masse liegt, liegt an einem Eingang des dem Speicher 60 nachgeschalteten NAND-Gatters 78 Massepotential, so daß die Änderung des

IQ Schaltzustandes des Speichers 60 von diesem NAND-Gatter 78 nicht weiter verarbeitet wird. Läuft aber die instabile Phase des Zeitgliedes 63 ab, schaltet das NAND-Gatter 68 um, beeinflußt damit das NAND-Gatter 65 und schaltet über den invertierenden Verstärker 66 das Relais 13 ab. Der Motor 10 wird

-]5 stillgesetzt.

Wesentlich ist hierbei, daß durch das Zeitglied 63 das statische Schaltsignal verzögert ausgewertet wird, wodurch sichergestellt werden soll, daß die vom Motor 10 angetriebene Scheibe mit Sicherheit vollständig in den Rahmen einläuft.

Dabei wird in Kauf genommen, daß gegebenfalls für diese Zeitspanne des Zeitgliedes 63 ein erhöhter Motorstrom fließt, der im normalen Betrieb eigentlich nicht zugelassen ist. Diese Tatsache ist aber sicherheitstechnisch nicht bedenklich, weil zuvor durch den Positionsschalter 15 erkannt wurde, daß ein Einklemmen eines Gegenstandes nicht mehr zu befürchten ist.

Im folgenden wird nun davon ausgegangen, daß der Betriebsschalter 23 auf Abwärtsbetrieb umgestellt ist und das Relais

^₀ 14 erregt ist. In diesem Fall ist die Auswertung des dynamischen Schaltsignales am Ausgang 20 blockiert, weil das Tor 76 gesperrt ist. Dagegen wird das statische Schaltsignal ausgewertet. Im Abwärtsbetrieb ist über das NOR-Gatter 67 und den Inverter 68 der eine Eingang eines UND-Gatters 79 auf

ic hohes Potential geschaltet. Der zweite mit dem Tor 74 verbundene Eingang führt ebenfalls hohes Potential, sobald das statische Schaltsignal am Ausgang 19 der Schaltstufe 18 ansteht. Zugleich wird aber wiederum das monostabile Zeitglied 63 getriggert, so daß erst nach Ablauf der Verzcgerungszeit

^J dieses Zeitgliedes auch der dritte Eingang dieses UND-Gatters

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79 positives Potential führt und damit der Speicher 62 gesetzt wird. Damit springt der invertierende Ausgang dieses Speichers 62 auf Massepotential, so daß am Ausgang des NAND-Gatters 69 positives Potential messbar ist und damit über den invertierenden Verstärker 70 das Relais 14 entregt v/ird. Auch beim Abwärtsbetrieb wird also das statische Schaltsignal verzögert ausgewertet.

Im folgenden wird nun davon ausgegangen, daß der Aufwärtsbetrieb eingeschaltet ist und ein dynamisches oder statisches Schaltsignal vorliegt, wobei der Positionsschalter 15 geöffnet sein soll. Damit wird in der zuvor schon beschriebenen Weise entweder über das Tor 73 oder über das Tor 74 das ODER-Gatter 75 angesteuert und damit über das Tor 76 der Speicher 60 gesetzt. Durch das Setzen dieses Speichers 60 wird das Relais 13 entregt. Zugleich wird aber auch über das Tor 80 der Speicher 61 gesetzt, dessen Ausgangssignal auf den anderen Eingang des NOR-Gatters 67 aufgeschaltet wird, so daß in der zuvor schon beschriebenen Weise wiederum das Monoflop 51 getriggert wird. Mit dem Umschalten der Drehrichtung des Motors wird also wiederum das Tor 73 beziehungsweise das Tor 74 gesperrt, so daß für die Ausblendzeit die Schaltsignale nicht ausgewertet werden. Außerdem wird in der beim Abschaltbetrieb zuvor schon erläuterten Weise durch das Ausgangssignal des Speichers 61, der praktisch das Schaltsignal des Betriebsschalters 23 beim Abwärtsbetrieb ersetzt, über das NOR-Gatter 67, den Inverter 68, das NAND-Gatter 69 und den invertierenden Verstärker 70 das Relais 14 für Abwärtsbetrieb erregt. Bei Vorliegen eines Schaltsignales im Aufwärtsbetrieb wird also die Drehrichtung des Motors umgeschaltet. Dieser Zustand bleibt solange erhalten, bis der Speicher 61 zurückgesetzt v/ird. Dieses wiederum ist der Fall, sobald der Speicher 62 gesetzt wird, dessen nicht invertierender Ausgang an den Rücksetzeingang des Speichers 61 angeschlossen ist. Der Speicher 62 wiederum v/ird gesetzt, sobald in der zuvor schon beschriebenen Weise, bei völlig geöffnetem Fenster der Strom-

AO wert wiederum über den statischen Schwellwertstrom I_c an-

U?

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steigt und die Verzögerungszeit des Zeitgliedes 63 abgelaufen ist. Zusammenfassend ist zu dieser Schaltlogik, die in dem Baustein 21 zusammengefaßt ist, zu sagen, daß beim Einfahren der Scheibe in den oberen Anschlag zwar zu hohe statische und dynamische Ströme bzw. Kräfte entstehen, daß es aber hierbei nicht zu einer zwangsweisen Abwärtsbewegung kommt, w^il der Positionsschalter 15 dies verhindert. Dabei wird aber der Motor erst nach einer Verzögerungszeit abgeschaltet. Bei der Abwärtsbewegung reagiert die Schaltstufe nur auf zu hohe statische Ströme, während das dynamische Schaltsignal abgeblockt ist. Im Normalbetrieb vorkommende, an sich nicht zugelassene Ströme I„, I_. werden ausgeblendet, weil jeweils bei Betätigung des Betriebsschalters oder beim umschalten der Drehrichtung des Motors das Monoflop 51 getriggert wird. Ist der Motor bereits beim Einschalten blockiert, so wird aber das statische Schaltsignal ausgewertet, sobald das Monoflop 51 wieder zurückgesetzt ist. Lediglich bei der Aufwärtsbewegung wird auch das dynamische Schaltsignal ausgewertet, wobei dieses Schaltsignal dann eine zwangsweise Abwärtsbewegung der Scheibe bis zum unteren' Anschlag zur Folge hat. Natürlich ist es denkbar, diese Abwärtsbewegung auch nach einer bestimmten Zeitspanne zu unterbrechen, weil davon ausgegangen werden kann, daß dann der eingeklemmte Gegenstand wieder frei ist.

In den Fig. 5 bis 9 sind nun verschiedene Ausführungsbeispiele von Fensterhebeanlagen dargestellt, bei denen mehrere bewegliche Elemente über jeweils einen Motor angesteuert werden. In Fig. 5 sind insgesamt vier Motoren dargestellt, denen jeweils ein Betriebsschalter 23 zugeordnet ist. Alle diese Betriebsschalter 23 sind in der Konsole des Fahrzeuges untergebracht, so daß vom Fahrer alle Fenster des Kraftfahrzeuges bedient werden können. Zusätzlich sind für die beiden hinteren Fenster weitere Schalter 30 vorgesehen, die in die jeweilige Tür eingebaut sind und von den Mitfahrern betätigt werden können. Man erkannt aus Fig. 5, daß diese Betriebsschalter 80 bzw. 23 W alle als Wechselschalter ausgebildet sind, so daß über sie die

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Motoren wahlweise in Auf- oder Abwärtsrichtung eingeschaltet werden können. Jedem Motor ist ein Positionsschalter 15 zugeordnet, deren Schaltsignale jeweils getrennt einer insgesamt mit 81 bezeichneten zentralen Steuereinheit zugeführt werden. Außerdem erkennt man in Fig. 5, daß von den Betriebsschaltern 23 bzw. 80 Leitungen zur zentralen Steuereinheit 81 führen, an die jeweils ein Meßwiderstand 16 angeschlossen ist. Die Leitungen von den Schaltern 80 bzw. 80' werden dabei über einen Sicherheitsschalter 82 geführt, der nur vom Fahrer betätigt werden kann, so daß ohne dessen Erlaubnis die Fenster hinten im Fahrzeug von den Mitfahrern nicht betätigt werden können. Die zentrale Steuereinheit 81 weist eine Schaltstufe zur Auswertung der kraftabhängigen Größen, die an den Widerständen 16 abgegriffen werden, sowie eine Schaltlogik auf, die im Prinzip in der zuvor beschriebenen Weise funktioniert. Liegt ein statisches oder dynamisches Schaltsignal vor, wird ein Relais 83 angesteuert. Dieses Relais 83 betätigt drei Kontaktbrücken, die insgesamt gesehen nach Art eines Wechselschalters arbeiten. Es ist erkennbar, daß im Ruhezustand über die Kontakte dieses Relais 83 eine Masseleitung 84 und über die Widerstände 16 die Plusleitungen 85 zu den Betriebsschaltern beaufschlagt sind. Ist das Relais 83 dagegen erregt, sind diese Leitungen 84 und 85 abgeschaltet und stattdessen die Leitungen 86 und 87 beaufschlagt. Alle Motoren 10 sind an diese Steuerleitungen 86 und 87 angeschlossen, wobei allerdings eine Entkopplung über die Dioden 88 vorgesehen ist. Letzteres ist wichtig, damit nicht durch einen Betriebsschalter alle Motoren 10 angesteuert werden können. Die Potentialbelegung dieser Steuerleitungen 86 und 87 ist dabei so gewählt, daß bei erregtem Relais 83 alle Motoren zwangsweise abwärts bewegt werden.

Im Zusammenhang mit Fig. 5 wird noch darauf hingewiesen, daß

die Steuerleitung 87 über einen Kontakt des Relais 83 direkt mit dem positiven Pol der Kraftfahrzeugbatterie verbunden ist. Dagegen ist ein manueller Betrieb der Fensterschließanlagen iß nur bei eingeschalteter Zündung möglich, denn ein Relais 89

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wird nur angesteuert, wenn über einen nicht näher dargestellten Zündungschalter an die Klemme II¹ positives Potential gelegt wird. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, daß die zwangsweise Abwärtsbewegung auch dann durchgeführt wird, wenn im Störungsfall der Fahrer fehlerhafterweise die Zündung des Kraftfahrzeuges abschaltet. Außerdem ist in Fig. 5 angedeutet, daß die Versorgung der Schaltstufe bzw. der Schaltlogik über eine Diode D auch bei ausgeschaltetem Zündschalter gewährleistet ist. Anhand der Verdrahtung der Schalter 23 und 80 erkennt man, daß diese so miteinander gekoppelt sind, daß der Schalter 23 Vorrang hat. Das bedeutet, daß der Fahrer unabhängig von der Schaltstellung des vom Mitfahrer betätigten Schalters 80 die Richtung vorgeben kann, in der der Motor und damit das Fenster bewegt werden soll.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 werden zur zwangsweisen Einleitung der Abwärtsbewegungen nur zwei Steuerleitungen 86 und 87 benötigt, die zu allen Motoren führen. In der zentralen Steuereinheit 81 ist nur ein einziges Relais 83 vorgesehen. Nachteilig ist in gewisser Weise jedoch, daß jedem Motor zwei Entkopplungsdioden zugeordnet sind, über die der Motorstrom fließt und die deshalb entsprechend belastbar sein müssen. Der letztgenannte Nachteil wird bei der Ausführung nach Fig. vermieden. Hier führen von der zentralen Steuereinheit 81 jeweils zwei Leitungen 86, 87 bzw. 86', 87' zu jedem Motor. Entsprechend aufwendig ist das Relais auszulegen, das diese Steuerleitungen schaltet. Man erkennt durch Vergleich von Fig. 6 und Fig. 5, daß bei Vorliegen eines Schaltsignales zunächst ein Relais 90 geschaltet wird, welches die Versorgungsspannung für die einzelnen Betriebsschalter abschaltet. Zugleich werden zwei Relais 91 über einen Arbeitskontakt des Relais 90 erregt, welche die Steuerleitungen 86 bzw. 87 in geeigneter Weise an Spannung legen.

Sehr viel einfacher erscheint die Ausführung nach Fig. 7. Hier ist jedem Motor 10 ein Umschaltrelais 92 zugeordnet, das einen iß Wechselschalter betätigt, der den Motor entweder an die

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Leitungen der Betriebsschalter 23 bzw. 80 anschließt oder den Motor an die Steuerleitung 93 anschließt, die dann mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden ist, wenn bei Vorliegen eines Schaltsignales das Relais 90 erregt ist. Diese Steuerleitung 93 führt zu allen Motoren der verschiedenen Fensterhebeanlagen. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang, daß über diese Steuerleitung 93 einerseits sowohl das Relais 92 erregt wird, andererseits aber auch der Motorstrom fließt, so daß hier eine zusätzliche Leitung eingespart wird. Da zur zwangsweisen Einleitung der Abwärtsbewegung lediglich eine Steuerleitung benötigt wird, könnte man bei dieser Ausführung auch daran denken, jeweils den Motor auf Abwärtsbetrieb umzuschalten, dessen kraftabhängige Größe als Störfall ausgewertet wurde. Eine solche Ausführung zeigt auch Fig. 8. Hier sind in der zentralen Steuereinheit 81 für jeden Motor zwei Relais 13 und 14 vorgesehen, die im Sinne des Prinzips nach Fig. 1 von den zugeordneten Betriebsschaltern 23 angesteuert werden. Man kann die Funktion dieses Systems verstehen, wenn man voraussetzt, daß die zentrale Steuereinheit 81 für jeden Motor ein System entsprechend Fig. 1 aufweist. Denkbar ist natürlich auch, daß die Schaltstufe 18 zur Auswertung der kraftabhängigen Größe im Multiplex-Betrieb arbeitet und praktisch in zyklischer Reihenfolge die einzelnen Größen abfragt und das entsprechende Relais 13 oder 14 ansteuert. Über die Trimmer 38, 48, 58 v/erden die einzelnen Schaltschwellen, die im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert wurden, eingestellt.

Im Zusammenhang mit Fig. 8 muß noch auf eine wichtige Einzelheit hingewiesen werden. Während bei der Ausführung nach Fig. 1 für den Positionsschalter 15 eine separate Masseleitung erforderlich ist, ist nun dieser Positionsschalter 15 an dem Motoranschluß angeschlossen, der im Aufwärtsbetrieb Massepotential führt. Man ist dabei von der Überlegung ausgegangen, daß ja dieser Positionsschalter 15 nur dann wirkt, wenn der Aufwärtsbetrieb eingeschaltet ist.

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Um nun auch eine separate Masseleitung zu den Schaltern 80 an den hinteren Türen des Kraftfahrzeuges einzusparen, kann man an den Motoranschlüssen über Dioden 94 ein Massesignal am Schaltungspunkt 95 abgreifen. Dieses Signal wird an den beweglichen Umschaltekontakt des Betriebsschalters 80 gelegt. Außerdem wird das auf diese Weise erzeugte Massepotential am Schaltungspunkt 95 auch für den Positionsschalter 15 ausgenutzt, dessen Schaltsignal dynamisch, nämlich über den Kondensator 96 auf die Leitung aufgeschaltet wird, die im Aufwärtsbetrieb vom Betriebsschalter 80 nicht angesteuert wird. Natürlich kann die Masse auch am Chassis abgegriffen werden, wie dies beim Schalter 80¹ gezeigt ist.

Fig. 9 zeigt nun noch eine Ausführung, die auf Fig. 8 aufbaut. Allerdings ist nun jedem Motor lediglich ein separat ansteuerbares Relais 97 zugeordnet, über welches der Motorstrom geschaltet wird. Die Drehrichtung wird für alle Motoren über das Relais 98 vorgegeben. Diese Schaltung ist zwar weniger aufwendig, hat jedoch den Nachteil, daß die Motoren zur gleichen Zeit niemals mit unterschiedlicher Drehrichtung betrieben werden können.

In Fig. 10 ist nun angedeutet, wie man sich die Auswertung der kraftabhängigen Größen in der zentralen Steuereinheit 81 vorstellen kann. Die Schaltsignale werden jeweils über einen Signalformer 99 und ein UND-Gatter 100 mit den Signalen der Positionsschalter 15 verknüpft und gemeinsam auf ein ODER-Gatter 101 aufgeschaltet. Das ODER-Gatter 101 setzt einen Speicher 102, der seinerseits über einen Verstärker 103 das oder die Relais der zentralen Steuereinheit steuert. Falls also von einem der Motoren ein Schaltsignal vorliegt, wird dieser Speicher 102 gesetzt. Der Rücksetzeingang dieses Speichers 102 wird von einem Signal beaufschlagt, das die Summe aller Ströme der einzelnen Motoren erfaßt. Sobald diese über einen bestimmten Schwellvert hinaus ansteigt, wird der Speicher 102 zurückgesetzt. Die Motoren werden damit alle zur gleicher Seit abgeschaltet.

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Bei der Ausführung nach Fig. 11 wird auf diese Erfassung des Summenstromes verzichtet. Dagegen wird über das ODER-Gatter 101 ein Zeitglied 104 angesteuert, wobei die instabile Phase dieses Zeitgliedes so gewählt ist, daß mit Sicherheit davon ausgegangen werden kann, daß in dieser Zeitspanne alle Motoren ihre untere Endlage einnehmen.

In Fig. 12 wird der Vollständigkeit halber noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltstufe 18 prinzipiell angedeutet. Bei dieser Ausführung ist ein Analog-Digitalwandler 120 vorgesehen, dem die kraftabhängige Größe, im vorliegenden Beispiel, also die Spannung am Widerstand 16 zugeführt wird. Am Ausgang dieses Wandlers 120 steht also eine digitale Zahl zur Verfügung, deren Größe dem Momentanwert des Motorstromes entspricht. Diese Zahl wird an den Eingang eines Speichers gegeben, der mit der negativen Taktflanke eines Taktgenerator 122 in regelmäßigen Zeitabständen gesetzt wird. Mit 123 ist ein Subtrahierer bezeichnet, der mit der positiven Schaltflanke des Ausgangssignales des Taktgenerators 122 getriggert wird. Dieser Subtrahierer 123 bildet im Trigger-Zeitpunkt die Differenz der vom Ausgang des Wandlers 120 abgegriffenen ,Zahl und der vom Speicher 121 gelieferten Zahl. Am Ausgang des Subtrahierers 123 ist damit eine Zahl abgreifbar, die ceir. zeitlichen Anstieg der Kraft bzw. des Stromes proportional ist. Der Subtrahierer 123 beinhaltet eine Art Komparator derart, daß am Ausgang 124 ein Signal messbar ist, sobald die Differenz kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Am Ausgang 125 ist dagegen ein Signal messbar, sobald die Differenz, die der Subtrahierer 123 bildet, gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 123 wird einem Addierer 126 zugeführt. Dieser Addierer hat einen Lcscheingang 127, der mit dem Ausgang 124 des Subtrahierers verbunden ist. Der Addierer 126 führt eine Addition nur dann durch, wenn am Ausgang 125 des Subtrahierers 123 ein Signal messbar ist, das einem Eingang 128 des Addierers zugeführt wird .

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Im einzelnen arbeitet diese Ausführung dergestalt, daß die am Ausgang des Subtrahierers 123 in regelmäßigen Abständen anstehende Zahl, die ein Maß für die zeitliche Änderung des Stromes ist, fortlaufend im Addierer 126 aufsummiert wird, sobald und solange am Ausgang 125 ein Signal messbar ist. Ist dagegen die einmal gebildete Differenz geringer als der vorgegebene Schwellwert wird der Addierer sofort auf 0 zurückgesetzt.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung kann man sich anhand von Fig. 2 in der Weise vorstellen, daß die dort eingezeichneten di solange aufsummiert werden, solange die Steigung der Stromkurve größer ist, als der durch die Linie a angedeutete Schwellwert. Fällt dagegen die Steigung der Stromkurve auf einen Wert ab, der geringer ist als die Steigung der Linie a, wird der Addierer gelöscht und der nächste Additionsvorgang beginnt erst, wenn wiederum die kritische Steigung überschritten wird. Sobald im Addierer 126 eine bestimmte Summe überschritten wird, ist am Ausgang 20 das dynamische Schaltsignal abgreifbar.

Bei dieser Ausführung werden also beim Überschreiten der zeitlichen Änderung des Stromes nicht zwei Absolutwerte des Stromes miteinander verglichen, es werden vielmehr die einzelnen differentiellen Stromänderungen aufsummiert. Als Bezugsgröße für die danach folgende Auslösung des Schaltsignales dient also nicht ein zuvor gespeicherter, momentaner Betriebswert, sondern praktisch eine Zahl 0, die aber zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, bevor erstmalig ein zu steiler Stromanstieg erkannt wird. Diese Schaltanordung schaltet daher früher ab als die Ausführung, die im Zusammenhang mit den Fig.

1 bis 4 erläutert wurden. Man kann den Sachverhalt auch so ausdrucken, daß der in Fig. 2 mit I-. bezeichnete Stromwert als Bezugsgröße verwendet wird und von diesem Augenblick an der Kraftzuwachs in dem Addierer aufsummiert wird.

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Abschließend wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Ausführung nicht nur für Fensterschließanlagen gedacht ist, sondern immer dann mit Vorteil eingesetzt werden kann, wenn durch die Kraft der beweglichen Elemente eine Verletzungsgefahr gegeben ist. Hier wird also beispielsweise auch an die Anwendung bei elektromotorisch bewegbaren Aktenschränken oder Fahrstuhltüren etc. gedacht. Durch die Schaltanordnung wird außerdem ein Motor im Blockierungsfall zuverlässig vor einer Zerstörung geschützt, so daß auch unter diesem Gesichtspunkt weitere Anwendungsfälle allgemeiner Art, beispielsweise im Zusammenhang mit Regelantrieben, denkbar sind.

Die nur prinzipiell dargestellte Schaltungsanordnung läßt sich mit konkreten Bausteinen verwirklichen. In Zukunft wird man jedoch integrierte Bausteine verwenden und die Schaltung mit Mikroprozessoren bzw. Mikrocomputern verwirklichen. Dabei kann natürlich das Schaltungskonzept von der beschriebenen Ausführung abweichen. Der Grundgedanke der Erfindung wird aber dennoch benutzt, wenn die im einzelnen angegebenen Schaltfunktionen verwirklicht werden. Letzteres gilt auch, wenn in Einzelfällen digitale Bausteine durch analog arbeitende Schaltkreise ersetzt wurden.

Eine analog arbeitende Schalterstufe, die nur wenig Bauelemente beinhaltet, wird im folgenden anhand von Fig. 13 beschrieben. Die in ein elektrisches Signal umgeformte kraftabhängige Größe wird dem Eingang 17 eines aus dem Kondensator 150 und dem Widerstand 151 bestehenden Differenzierers zugeleitet. Am Ausgang dieses Differenzierers steht damit ein Signal zur Verfügung, das ein Maß für die Steigung der in Fig. 2 dargestellten Kennlinie ist. Dieses Signal wird über den Widerstand 152 einem Miller-Integrator mit dem Transistor 153 und dem Kondensator 154 zugeleitet. Das Ausgangssignal dieses Miller-Integrators wird am gemeinsamen Schaltungspunkt zweier Widerstände 155, 156 abgegriffen und der Basis eines Transistors 157 zugeführt. Am

_w Arbeitswiderstand 159 dieses Transistors 157 wird das

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Ausgangssignal für das Schaltelement zum Abschalten oder Ausschalten des Motors abgegriffen.

Die Ausführung nach Fig. 13 arbeitet wie folgt. Solange di.e Steigung der in Fig. 2 dargestellten Kennlinie gering ist, ist am Ausgang des Differenzierers nur eine geringe Spannung meßbar und der Transistor 153 ist gesperrt. Der Kondensator 154 ist über die Widerstände 156, 155, 152, 151 aufgeladen. Der Transistor 158 ist gesperrt. Am Ausgang 20 liegt Massepotential.

Übersteigt der zeitliche Anstieg der kraftabhängigen Größe

-15 einen bestimmten Schwellwert wird der Transistor 153 stromführend. Dadurch entlädt sich der Kondensator 154. Diese Entladung kann aber nur anhalten, solange der zeitliche Anstieg der kraftabhängigen Größe den Schwellwert übersteigt. Wird dagegen der Schwellwert unterschritten oder nimmt gar die kraftabhängige Größe wieder ab, gelangt der Transistor 153 nach einer bestimmten Zeitspanne wieder in den Sperrzustand und der Kondensator ist wieder aufgeladen. Mit den veränderbaren Widerständen 151 und 156 ist nun die Schaltstufe so eingestellt, daß bei normalen Betriebsfällen die Entladung des Kondensators nicht ausreicht, um den Transistor 158 leitend zu steuern. Ist dagegen der zeitliche Anstieg der kraftabhängigen Größe sehr hoch und wird demzufolge der Kondensator 154 sehr rasch entladen oder hält der zeitliche Anstieg der kraftabhängigen Größe oberhalb des Schwellwertes eine bestimmte Zeit an, wird der Kondensator 154 so weit entladen, daß der Spannungsabfall ani Widerstand 156 zur Durchsteuerung des Transistors 158 ausreicht und damit am Ausgang 20 ein Schaltsignal ausgelöst wird. Dabei arbeitet bei dieser Schaltstufe die Basis-Emitterstrecke des Transistors 153 des

-,γ Miller-Integrators praktisch als Schwellwertschalter für das differenzierte Signal und der Miller-Integrator als Speicher, wobei, die Kondensatorspannung dem Verlauf der Kennlinie in Fig. 2 in umgekehrten Sinne folgt, sobald die Steigung der gestrichelten Linie a überschritten ist. Der Transistor 158

iß arbeitet als weiterer Schwellwertschalter, der in Abhängigkeit

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von der Kondensatorspannung schaltet. Bei dieser Schaltstufe ist es also nicht notwendig, zu Beginn eines kritischen Anstieges einen Stromwert zu speichern, weil bei jeder unterkritischen Steigung der Kondensator aufgeladen und damit der Speicher praktisch auf einen Bezugswert gesetzt wird. Die Schaltstufe nach Fig. 13 zeichnet sich insbesondere auch deshalb aus, weil einzelne Bauelemente, beispielsweise der Transistor 153, mehrere Funktionen erfüllen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 wird der Speicher immer dann zurückgesetzt, wenn die Steigung der Stromkurve unter den kritischen Wert abfällt. Denkbar ist ebenfalls eine Ausführung bei der - gesteuert über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Zeitglied - der Speicher nach Ablauf einer Verzögerungszeit zurückgesetzt wird. Dieses Zeitglied wird jeweils dann getriggert, wenn die Steigung der Stromkurve überkritisch wird. Schließlich ist auch eine Kombination dergestalt möglich, daß in Abhängigkeit von der Steigung und der Verzögerungszeit des Zeitgliedes der Speicher zurückgesetzt wird.

Gestrichelt sind in Fig. 13 noch mehrere Widerstände und ein Transistor 160 angedeutet. Diese Schaltungserweiterung hat den Zweck, die Entladung des Kondensators 154 von der Größe des Anstiegs der kraftabhängigen Größe unabhängig zu machen. Übersteigt bei dieser Ausführung das Ausgangssignal des Differenzierers einen bestimmten Wert, wird der Transistor leitend und der zeitliche Verlauf der Entladung des Kondensators ist von der Ausgangsspannung des Differenzierers unabhängig. Man könnte diese Schaltung noch in der Weise weiterbilden, daß der Kondensator mit einem Konstantstrom entladen und jeweils sehr viel rascher wieder aufgeladen wird. Dann hängt die Auslösung eines Schaltsignales von den Zeitspannen ab, in denen sich der Kondensator ent- bzw. aufladen kann.

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Leerseite

Claims

SWF-SPEZIALFABRIK FÜR AUTOZUBEHÖR GUSTAV RAU GMBH 7120 Bietigheim-Bissingen

PAL A 12 583 Kübler/ku 03. Juli 1979

Schaltanordnung zum Antrieb eines beweglichen Elementes, insbesondere zum Antrieb von Scheiben oder dergleichen in Kraftfahrzeugen

Patentansprüche:

Schaltanordnung zum Antrieb eines beweglichen ElemeirCes, insbesondere zum Antrieb von Scheiben oder dergleichen in Kraftfahrzeugen, mit einem Betriebsschalter und einem aus einer Spannungsquelle gespeisten Motor, der über ein Schaltelement abgeschaltet oder auf Rückwärtslauf geschaltet werden kann, wobei dieses Schaltelement von wenigstens einem Ausgangssicjnal einer Schaltstufe beeinflußbar ist, die eine der auf das bewegliche Element einwirkenden Kraft entsprechende Größe auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltstufe (18) die zeitliche Änderung der kraftabhängigen Größe ermittelt und mit einem Schwellwert verglichen wird und daß bei Überschreiten des Schwel!wertes der Zuwachs der kraftabhängigen Größe gemessen und bei einem zu großen Zuwachs ein Ausgangssignal für das Schaltelement (13, 14) ausgelöst wird.
2. Schaltordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuwachs der kraftabhängigen Größe ermittelt wird, indem der Momentanwert der Größe mit einem zuvor gespeicherten Wert verglichen wird.

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3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltstufe (18) in gleichbleibenden zeitlichen Abständen Momentanwerte der kraftabhängigen Größe gemessen werden, daß die Differenz aufeinanderfolgender Meßwerte gebildet wird und daß aus dieser Differenz ein Steuersignal für den Speicher abgeleitet wird.
4. Schaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher durch das Steuersignal jeweils dann

kurzzeitig getriggert wird und damit den Momentanwert der

kraftabhängigen Größe speichert, wenn die Differenz aufeinan-

^5 der folgender Meßwerte geringer ist als der vorgegebene Schwellwert.
5. Schaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher laufend den Momentanwert der kraft-

2Q abhängigen Größe übernimmt und durch das Steuersignal nur dann verriegelt ist, sobald und solange die Differenz aufeinanderfolgender Meßwerte größer ist als der vorgegebene Schwellwert.
6. Schaltanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Momentanwert der kraftabhängigen Größe dem

Speicher über einen Schalter (43) zugeführt ist, der im normalen Betriebsfall geschlossen ist und durch das Steuersignal geöffnet wird, sobald und solange die Differenz aufeinanderfolgender Meßwerte größer ist als der vorgegebene J₀ Schwellwert.
7. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstufe (18) bei jeder Betätigung des Betriebsschalters (23) für

■λ eine definierte Zeitspanne T_Ä wirkungslos geschaltet wird.
8. Schaltanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der definierten Zeitspanne T der Speicher laufend den Momentanwert der kraftproportionalen

iß Größe übernimmt.

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9. Schaltanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenniet, daß während der defii
Schalter (43) geschlossen ist.

zeichnet, daß während der definierten Zeitspanne T_ft der
10. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal für den Speicher bzw. den Schalter (43) kurzzeitig jeweils nur innerhalb des Zeitintervalls zwischen zwei Meßvorgängen der Momentanwerte der proportionalen Größe weiterverarbeitet wird.
11. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Momentanwert der kraftabhängigen Größe laufend dem einen Eingang (31) eines Differenzbildners (39) zugeführt wird, dessen anderer Eingang (36) an den Ausgang eines ersten Speichers (35) angeschlossen ist, der einen zuvor gemessenen Wert anzeigt, und daß dem Differenzbildner (39) ein Schwellwertschalter (40) nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang das Steuersignal abgreifbar ist.
12. Schaltanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicher (35) ein Schalter (34) vorgeschaltet ist, der in gleichbleibenden Abständen jeweils kurz-, zeitig geschlossen wird.
13. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Momentanwert der kraftabhängigen Größe laufend dem einen Eingang eines zweiten Differenzbildners (46) zugeführt wird, dessen anderer Eingang an den Ausgang eines zweiten Speichers (.45) , der von dem Steuersignal gesteuert wird, angeschlossen ist, und daß dem Differenzbildner (46) ein Schwellwertschalter (47) nachgeschal.tet ist, der das Schaltsignal für das Schaltelement (13, 14) auslöst.

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14. Schaltanordnung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Speicher (35, 45) durch einen Integrator mit vorgeschaltetem Regelverstärker (33, 44) gebildet ist, dem der Momentanwert der kraftabhängigen Größe und das Ausgangssignal des Integrators zugeführt sind, und daß der Kreis zwischen dem Regelverstärker und dem Integrator über einen Schalter (34, 43) führt, der von dem Steuersignal bzw. einem Taktgenerator (42) gesteuert wird.
15. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Momentanwert der kraftabhängigen Größe laufend einem weiteren Schwellwertschalter (57) zugeführt ist, der ebenfalls ein Schaltsignal abgibt, sobald eine bestimmte statische Kraft überschritten wird.
16. Schaltanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltstufe (18) in gleichbleibenden Abständen Momentanwerte der kraftabhängigen Größe ermittelt und die Differenzen aufeinanderfolgender Werte gebildet werden, daß diese Differenzen in

„r einem Addierer (126) aufsummiert werden, wenn sie größer als eine bestimmte Bezugsgröße sind, wobei der Addierer gelöscht wird, wenn die Differenz kleiner als diese Bezugsgröße ist, und daß der Addierer (126) bei einer vorgegebenen Summe ein Schaltsignal auslöst.
17. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftabhängige Größe aus dem Motorstrora gewonnen wird.
18. Schaltanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftabhängige Größe aus der Motordrehzahl gewonnen wird.
19. Schaltanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche

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1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftabhängige Größe mittels eines mechanisch-elektrischen Wandlers gewonnen wird.
20. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils bei Betätigung des Betriebsschalters (23) oder bei Drehrichtungsumkehr des Motors (10) für eine definierte Ausblendzeit T₃. die Erzeugung der Schaltsignale verhindert oder deren Auswirkung auf das Schaltelement (13, 14) abgeblockt wird.
21. Schaltanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, « dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor Beendigung der Schließbewegung durch das bewegliche Element ein Positionsschalter (15) betätigt wird, so daß lediglich ein Ausschalten des Motors (10) , nicht aber eine Drehrichtungsumkehr möglich ist.
-η 22. Schaltanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Signal des Positiönsschalters (15) die Auswirkung des Schaltsignales, das aus der zeitlichen Änderung der kraftabhängigen Größe abgeleitet ist, abgeblockt wird.
23. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von einem statischen Wert der Schließkraft abgeleitete Schaltsignal verzögert ausgewertet wird.

• *
24. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Öffnungsbewegung nur das von dem statischen Wert der Schließkraft abhängige Schaltsignal ausgewertet wird.
25. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auslösung der Schaltsignale während der Schließbewegung die Drehrichtung des Motors (10) geändert wird und diese erst abgeschaltet wird, wenn erneut ein Schaltsignal ausgelöst wird.

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26. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche zur Ansteuerung von wenigstens zwei Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Motor (10) über wenigstens einen Betriebsschalter (23) in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung angesteuert werden kann und daß die kraftabhängigen Größen aller Motoren (10) einer zentralen Steuereinheit (81) zugeführt werden, wobei diese zentrale Steuereinheit (81) bei Vorliegen eines Schaltsignales wenigstens einen der Motoren auf Abwärtsrichtung schaltet.
27. Schaltanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Steuereinheit (81) bei Vorliegen eines Schaltsignales alle Motoren auf Abwärtsrichtung schaltet.
28. Schaltanordnung nach Anspruch 26 oder 27, daß die zentrale Steuereinheit (81) bei Vorliegen eines Schaltsignales

2Q ein Relais (73, 90) erregt, durch das die Stromzufuhr wenigstens zu dem gerade eingeschalteten Betriebsschalter (23, 80) unterbrochen wird.
29. Schaltanordnung nach Anspruch 28, dadurch gekenn- ₂c zeichnet, daß durch das Relais (83) auf zwei zu allen Motoren

führende Steuerleitungen (86, 87) eine Spannung derart aufgeschaltet wird, daß die Motoren in Abwärtsrichtung bewegt werden, wobei diese Steuerleitungen (86, 87) von dem zu den Betriebsschaltern (23, 80) führenden Leitungen über Dioden „ (88) entkoppelt sind.
30. Schaltanordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (91) für jeden Motor einen Kontaktsatz aufweist und zu jedem Motor zwei Steuerleitungen (86, 87) führen.
31. Schaltanordnung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Motor (10) ein Umschaltrelais (92) zugeordnet ist, das die Verbindung zum Betriebsschalter (23,

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80) unterbricht und die Verbindung zu einer Spannungsquelle derart herstellt, daß der Motor abwärts bewegt wird.
32. Schaltanordnung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltrelais (92) über eine Steuerleitung (93) angesteuert wird, welche durch die zentrale Steuereinheit

■jO (81) bei Vorliegen eines Schaltsignales an Spannung gelegt wird, wobei über diese Steuerleitung (83) zugleich auch der Betriebsstrom für den Motor (10) fließt.
33. Schaltanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß einzelnen Motoren (10) zwei Betriebsschalter (23, 80) zugeordnet sind, die derart miteinander verkoppelt sind, daß einer der Schalter (23) Vorrang hat.
2Q 34. Schaltanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zentrale Steuereinheit (81) für jeden Motor (10) je ein Relais (13, 14) für Auf- und Abwärtsbetrieb gesteuert wird, daß von der Steuereinheit (81) zu jedem Motor (10) zwei Versorgungsleitungen führen und daß die Betriebs- -_ schalter (23) über die zentrale Steuereinheit (81) die Relais (13, 14) schalten.
35. Schaltanordnung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem Motor (10) ein weiterer Betriebsschalter (80) zugeordnet ist, dessen Signalspannung an den Versorgungsleitungen des Motors abgegriffen und der zentralen Steuereinheit (81) zugeführt wird.
36. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalspannung des Positionsschalters (15) an der Motor-Versorgungsleitung abgegriffen wird, die bei Aufwärtsbetrieb an Masse liegt.

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37. Schaltanordnung nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß von Motoranschlüssen über Dioden eine Spannung abgegriffen und dem Umschaltkontakt des zugeordneten Betriebsschalters (80) zugeführt wird und daß an diesem umschaltkontakt der Positionsschalter (15) angeschlossen ist und daß das Signal dieses Positionsschalters (15) dynamisch auf die Steuerleitung des .Betriebsschalters (80) aufgeschaltet wird, die nur im Abwärtsbetrieb angesteuert wird.
38. Schaltanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß von der zentralen Steuereinheit (81) ein die Drehrichtung des Motors bestimmendes Relais angesteuert wird und für jeden Motor (10) zusätzlich ein den Motorstromkreis schließendes Schaltelement angesteuert wird.
39. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der zentralen Steuereinheit (81) die Drehrichtung des Motors umgeschaltet wird, wenn wenigstens ein Schaltsignal meßbar ist und damit ein Speicher (102) gesetzt wird, der zurückgesetzt wird, wenn die Summe der kraftabhängigen Größen aller Motoren einen bestimmten Wert übersteigt.
40. Schaltanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß in der zentralen Steuereinheit die Drehrichtung des Motors umgeschaltet wird, wenn

™ wenigstens ein Schaltsignal messbar ist und damit ein monostabiles Zeitglied (104) gesetzt wird, welches die Schaltelemente (13, 14) ansteuert.
41. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung als Sicherheitsschalter beispielsweise für Schiebedachantriebe, Sitzverstellantriebe in Kraftfahrzeugen oder Garagentore bzw. fahrbare Aktenschränke und bewegbare Klappen allgemeiner Art.

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42. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung integrierter Bausteine, beispielsweise Mikroprozessoren oder Mikrocomputer.
43. Schaltanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs ^g des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

kraftabhängige Größe differenziert und einem Schwellwertschalter (153) zugeführt wird und daß in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Schwellwertschalters (153) ein Speicher (154) auf- bzw. entladen wird und das T5 Ausgangssignal des Speichers (154) einem weiteren Schwellwertschalter (158) zugeführt ist, der das Schaltsignal für das Schaltelelement auslöst.
44. Schaltanordnung nach Anspruch 43, dadurch

gekennzeichnet, daß der Speicher durch einen Miller-Integrator (154, 153) realisiert ist, wobei die Basis-Emitterstrecke des Transistors (153) des Miller-Integrators zugleich als der dem Differenzierer nachgeschaltete Schwellwertschalter arbeitet.
45. Schaltanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftabhängige Größe differenziert wird und die differenzierte Größe integriert wird, sobald die differenzierte Größe einen bestimmten Schwellwert übersteigt, daß der Integrator

ng zurückgesetzt wird, wenn die differenzierte Größe den Schwellwert wieder unterschreitet und/oder wenn eine definierte Zeit vom Beginn des Integrationsvorgangs abgelaufen ist und daß ein Ausgangssignal entsteht, wenn die Ausgangsspannung des Integrators einen bestimmten Wert

,c übersteigt.

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