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Sicherheitsschaltung für einet
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elektromotorisch angetriebenen Fensterheber
Die Erfindung
betrifft eine Sicherheitsschaltung für einen elektromotorisch angetriebenen Fensterheber
für Automobile, ähnliche Fahrzeuge und sonstige Geräte bzw. Gehäuse, bei denen Fensterscheiben
elektromotorisch bewegt werden.
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Insbesondere bei Automobilen ist es bekannt, die Fensterscheiben mittels
Fensterheber zu bewegen, d.h., dieselben zu öffnen bzw.
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zu schließen. Es werden dazu Fensterheber der verschiedensten Konstruktionen
benutzt, z.B. Hebel-Fensterheber, Steigungskabel-Fensterheber, Bowdenzug-Fensterheber
und dgl.
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Diese Fensterheber werden, sofern sie manuell gehandhabt werden, durch
das Drehen einer Kurbel betätigt. Es ist aber auch bereits bekannt, die Fensterheber
motorisch, vorzugsweise elektromotorisch, anzutreiben. Das manuelle Drehen der Kurbel
wird hierbei durch das Drehen des Rotors des Elektromotores ersetzt. Letzterer wird
durch Drücken von Schaltknöpfen oder einer Schaltwippe auf Rechts- oder Linkslauf
eingeschaltet und hebt bzw. senkt dann die Fensterscheibe über den Fensterheber.
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Es ist jedoch ein Nachteil der bisher bekannten elektromotorisch angetriebenen
Fensterheber, daß bei diesen keinerlei Sicherheitsvorkehrungen dagegen eingebaut
sind, daß ein sich im Weg der oberen Fensterscheibenkante befindlicher Gegenstand,
eine Hand, ein Kopf oder dgl. eingeklemmt wird, wenn die Scheibe motorisch angehoben
wird.
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Wird z.B. bei einem PKW der Schaltknopf zum-Schließen de-s Fensters
gedrückt und bewegt sich daraufhin die Fensterscheibe nach oben, und hält eine Person
ihre Hand auf die Scheibe, so wird die Hand mit der Schließkraft des Fensterhebers-gegen
den oberen Fensterrahmen gedrückt. Diese Schließkraft liegt immerhin i-n der Gro-ßenordnung.zwischen
15 - 30 kg. Bedenkt manS daß die Fensterscheibenkante relativ schmal ist, so ist
leicht.vorstel-lbar, daß -de--auf die Hand ausgeübte Fläckenpressung -Werte -erreicht,
die-~zu sehr unangenehmen Quetschungen führen können. Noch deutlicher wird die Gefahr,
wenn-man sich etwa vorstellt, daß der vorne sitzende Fahrer ein hinteres Fahrzeugfenster
schließt und nicht merkt, daß ein dort sitzendes Kind gerade den Kopf aus dem. Fenster
steckt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen
und für einen elektromotorisch betriebenen Fensterheber eine Sicherheitsschaltung
anzugeben.
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Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch eine Schaltung gelöst,
die-die inden Ansprüchen angegebenen Merkmale besitzt.
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Diese Merkmale bestehen im wesentlichen aus einem im Motorstromkreis
angeordneten Umschalter, der in seiner Ruhestellung eine normale Fensterbewegung
nach der einen oder anderen Seite ermöglicht, der aber bei einer durch eine äußere
Krafteinwirkung verursachte Verlangsamung der Scheibenbewegung den Motorstromkreis
umpolt und den Motor auf Rücklauf schaltet. Der umschalter bewirkt somit, daß die
Fensterscheibe durch normale Kontaktgabe nach oben oder unten bewegt, d.h. das Fenster
ganz normal geöffnet und geschlossen werden kann. Trifft die Fensterscheibe aber
auf ihrem eg auf einen Widerstand, so schaltet der Umschalter und polt den Stromkreis
um, so daß sich der Motor sofort in entgegengesetzter Richtung dreht und sich die
Scheibe wieder von dem Widerstand wegbewegt.
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Obwohl diese Wirkung des Umschalters sowohl bei-der öffnungsbewegung
als auch bei der Schließbewegung der Fensterscheibe auftritt, hat die Umschaltwirkung
vor allem bei der Schließung des Fensters ihre praktische Bedeutung, denn nur beim
Schließen des Fensters besteht die Möglichkeit, daß z.B. eine Hand oder dgl. eingeklemmt
wird.
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Beim öffnen des- Fensters könnte die Umschaltung nur dann Bedeutung
haben, wenn z.B. ein Fremdkörper im Fensterschacht plötzlich die Abwärtsbewegung
der Scheibe blockieren würde.
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Der Umschalter ist außerdem mit Mitteln funktionell verbunden, die
es gestatten, ihn wieder in seine erste Schaltstellung zurückzuversetzen. Dadurch
wird es möglich, z.B.
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den Schließvorgang der Scheibe fortzusetzen, sobald die äußere Krafteinwirkung
auf die Scheibe weggefallen ist.
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Diese Mittel können mechanischer Art sein, z.B. einfach ein Schaltknopf,
der zu betätigen ist, um den Umschalter wieder in seine erste Schaltstellung zu
bringen. Die Mittel können aber auch elektrischer bzw. elektronischer Art sein,
z.B.
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ein RC-Kreis, der beim Umpolen des Umschalters mit eingeschaltet wird,
und der den Umschalter nach einer vorgegebenen Zeit - während der sich die Scheibe
abwärts bewegt - wieder zurückversetzt.
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Am oberen und unteren Ende der Verschiebestrecke der Scheibe trifft
die Scheibe gemäß der Konstruktion auf ihre natürliche Begrenzung. Diese ist in
der Geschlossen-Stellung der Fensterrahmen und in der Offen-Stellung ein am Fensterheber
angebrachter unterer Festanschlag.
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Der Rahmen und der Festanschlag stellen nun ebenfalls "äußere Krafteinwirkungen"
dar, welche die Bewegung der Fensterscheibe verlangsamen, nämlich dieselbe ganz
abstoppen. Folglich würde der Umschalter auch beim Auftreffen der Fensterscheibe
auf diese Anschläge umschalten und den Elektromotor umpolen, und im Endergebnis
würde die Fensterscheibe ständig auf- und niederfahren, solange der Benutzer den
Betätigungsknopf gedrückt hält.
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Aus diesem Grunde enthält die Schaltung als weiteres wesentliches
Merkmal im oberen und unteren Bereich der Fensterscheibe je einen Schalter in einer
den Umschalter überbrückenden Parallelleitung, und jeder Schalter wird kurz vor
Erreichung der oberen bzw. unteren Fensterscheiben-Endstellung entweder von der
Fensterscheibe selbst oder einem mit ihr zu gemeinsamer Bewegung fest verbundenen
Teil betätigt. Dadurch wird der Umschalter überbrückt und somit wirkungslos. Damit
er trotzdem nicht umschaltet, sind Kontakte im Stromkreis des Umschalters vorgesehen,
die gleichzeitig mit dem Einschalten der Uberbrückungsleitung den Stromkreis des
Umschalters unterbrechen.
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Die Art und Weise, wie der Umschalter belm- Blockieren der Scheibenbewegung
umgeschaltet wird, ist an sich beliebigz.B. mechanisch oder elektrisch.- Es wird
jedoch insbesondere vorgesch-lagen die Umschaltung in Abhängigkeit von der Mderung.einer
elektrischen Größe zu bewirken, die-tjm, Blockieren der Scheibe einen anderen als
ihren üblichen Wert annimmt. Es wäre aber auch möglich, die Relativbewegung zweier
mechanischer Teile zueinander zum Betät-igen des Lknschaiters oder zumindest zur
Betätigung eines den-Umschalter schaltenden Schaltmittels auszunutzen. Wenn die
Fensterscheibe blockiert und der Motor weiterläuft, könnte eine solche Relativbewegung
z.B. zwischen dem Schneckenrad und der antreibenden Schnecke herbeigeführt werden
und durch diese Relativbewegung könnte ein Schalter betätigt werden, der seinerseits
den Umschalter schaltet.
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Schließlich muß bei einem elektromotorisch betriebenen Fensterheber
auch damit gerechnet werden, daß die Fensterscheibe aus witterungsbedingten Gründen,
z.B. wegen Vereisung, schwergängig ist. Es wird deshalb vorgeschl-agen, einen Schalter
vorzusehen, mit dem der Fahrer den Umschalter ebenfalls überbrücken kann. Der Fahrer
hat dann die Möglichkeit, zu versuchen, die Schwergängigkeit mit der vollen Motorkraft
zu überwinden, ohne daß deswegen der Umschalter anspricht.
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Gegebenenfalls kann der Fahrer dann sogar versuchen, durch mehrmaligen
Richtungswechsel der Scheibe, d.h. auf- und zufahren, die Vereisung oder den sonstigen
Widerstand zu überwinden.
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Damit der Fahrer dann aber nicht vergißt, die Überbrückung des Umschalters
wieder zu öffnen, wenn er die Scheibe erfolgreich geschlossen hat, wird zusätzlich
noch vorgeschlagen, einen Kontakt vorzusehen, der ebenfalls von der Scheibe oder
einem mit ihr bewegten Teil in den Endstellungen betätigt wird, und der automatisch
die Umschalter-Uberbrückung wieder aufhebt. Diese Aufhebung könnte ebenfalls mechanisch,
vorzugsweise aber elektrisch bewirkt werden, z.B. mittels eines RC-Gliedes, das
von dem genannten Kontakt gestartet wird und die Umschalter-Überbrückung nach einer
vorgegebenen Zeit wieder öffnet.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es zeigen: Fig.l schematisch die Schaltung des Elektromotors beim Aufwärtslauf des
Fensterhebers, Fig.2 die Schaltung, wenn die Scheibe auf einen Widerstand trifft
(Umkehr bei Aufwärtslauf), Fig.3 die Schaltung bei Endanschlag - Aufwärtslauf,
Fig.4
die Schaltung bei Abwärtslauf des Fensterhebers, Fig.5 die Schaltung bei Endabschiag
- Abwärtslauf.
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In den-Figuren ist mit 1 die Führungsschiene des Fensters hebers bezeichnet,
auf der ein Mitnehmer 2 auf und ab bewegt wird, der in bekannter und daher nicht
weiter dargestellter Weise von einem Motor M angetrieben wird. An dem Mitnehmer
ist in ebenfalls:-bekannter Weise. die Fenster-; scheibe befestigt.
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Die Stromversorgung des Motors M erfolgt aus einer Gleichstromquelle,
deren Pole bei 3 mit Plus und Minus bezei£hnetsind. Um den Motor an diese-Stromquelle
zu legen, ist ein Einschalter-4 vorgesehen, dessen beweglichen Kontakte aus einer
gestri-chelt eingezeichneten mittleren Ruhestellung heraus-nach der einen oder anderen
Seite geschaltet werden können,-der sich aber selbst zurückstellt, wenn der Finger
vom Schalter genommen wird.
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Dadurch wird der Motor zur Drehung in der einen oder anderen Richtung
veranlaßt und die Fensterscheibe wird entweder auf-oder niederbewegt. Dieser Einschalter
4 enthält auch einen nicht gezeigten Zeitschalter, z.B. in -Form eines Bimetall-Kontaktes,
der den Stromkreis unterbricht, wenn der Bedienende nach kompletter Öffnung oder
Schließung des Fensters den Finger zu lange auf dem Einschalter hält.
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Ferner liegt im Stromkreis des Motors M noch ein Umschalter 5 mit
seinen Kontaktzungen, die um die Festpunkte 5a schwenkbar sind. Die Kontaktzungen
werden von einem Relais R geschaltet, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch
den Motorstrom selbst geschaltet wird. Dieser Motorstrom beträgt bei normaler Fenterverschiebung
ca. 7 - 8 A, steigt aber sofort an, wenn eine äußere Kraft die Scheibe in ihrem
Lauf abbremst. Wenn die Scheibe oben oder unten anschlägt und der Schalter 4 noch
geschlossen bleibt, schließen im Motor kurzzeitig ca. 20 A.
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Der Stromanstieg ist daher ein gutes Kriterium, um den Umschalter
5 zu betätigen, da selbst bei geringerer Gegenkrafteinwirkung auf die Scheibe ein
merklicher Stromanstieg erfolgt.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, den Umschalter 5 in Abhängigkeit
von anderen Kriterien zu schalten,und es wäre auch denkbar, das Relais in anderer
Weise in die Schaltung einzubauen, z.B. in einen Parallelzweig des Motors. Die gezeigte
Schaltung stellt daher nur eine Prinzipschaltung dar.
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An der Führungsschiene 1 des Fensterhebers sind zwei weitere Schalter
6 und 7 mit je zwei Kontakten 6a,7a und 6b,7b angeordnet, die in jedem Schalter
gleichzeitig von dem Mitnehmer 2 betätigt werden, kurz bevor dieser seine obere
bzw. untere Endstellung erreicht.
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Die Kontakte 6a und 7a liegen hintereinander in demjenigen Motorstromkreis,
der über das Relais R verläuft. Dieser Stromkreis wird daher oben oder'unten unterbrochen,
wenn der MitnUhmer 2 in seine obere oder untere Endstellung gelangt.
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Damit der Motor dann trotzdem nicht stehenbleibt, sind die Kontakte-6b,7b
vorgesehen, die in dem Augenblick geschlossen werden, in dem die Kontakte 6a oder
7a geöffnet werden.
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Jeder Kontakt 6b und 7b liegt in einem Stromkreis, der parallel zum
Umschalter 5 verläuft und diesen überbrückt.
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Der Stromlauf bei den verschiedenen Schaltzuständen ist am besten
aus den Figuren ersichtlich.
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Fig.l zeigt den normalen Stromlauf bei Aufwärtslauf, bei dem die hintereinanderliegenden
Kontakte 6a,7a geschlossen sind, während die in den Parallelstromkreisen liegenden
Kontakte 6b,7b geöffnet sind.
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Die gleichen Verhältnisse finden sich in Fig.4, die den normalen Abwärtslauf
zeigt. Der Unterschied zwischen den Fig.l und 4 besteht lediglich darin, daß der
Einschalter 4 anders gepolt ist.
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Die Fig.3 und 5 zeigen jeweils den Endanschlag oben bzw.
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unten. In ihnen ist jeweils der Motorstromkreis über das Relais R
unterbrochen, weil entweder der Kontakt 6a oder der Kontakt 7a geöffnet sind. Dafür
sind aber entweder der obere Parallelkreis über den Kontakt 6b oder der untere Parallelkreis
über den Kontakt 7b geschlossen, so daß der Motor trotzdem weiterlaufen kann.
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Die eigentliche Sicherheitsschaltung zeigt Fig.2. In ihr ist angenommen,
daß die Fensterscheibe bei ihrem Aufwärtslauf auf einen Widerstand getroffen ist.
Daher hat das Relais R angesprochen und den Umschalter 5 umgeschaltet. Dies hat
die Polung des Motors umgekehrt. Der Motor läuft damit mit entgegengesetzter Drehrichtung
und bewegt die Fensterscheibe wieder nach unten, so daß eingeklemmte Finger oder
dgl. sofort wieder frei werden.
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Der an sich erforderliche mechanische oder elektrische Rücksteller
des Umschalters 5 ist nicht gezeigt, um die Darstellung nicht unnötig zu komplizieren.