DE3303590A1

DE3303590A1 - Elektromotorisch angetriebener fensterheber mit einer sicherheitsschaltung

Info

Publication number: DE3303590A1
Application number: DE19833303590
Authority: DE
Inventors: Eugen 6333 Braunfels Janitza; Georg 6335 Lahnau Studlek
Original assignee: Kuester and Co GmbH
Current assignee: Kuester and Co GmbH
Priority date: 1983-02-03
Filing date: 1983-02-03
Publication date: 1984-08-09
Also published as: DE3303590C2

Description

Elektromotorisch angetriebener Fensterheber
mit einer Sicherheitsschaltung Die Erfindung betrifft elektromotorisch angetriebene Fensterheber für Automobile und ähnliche Fahrzeuge mit einer Sicherheitsschaltung.
Derartige Fensterheber können vom Typ der bekannten Scherenfensterheber sein, es können aber auch moderne Bowdenzugfensterheber sein, bei denen die Fensterscheibe mittels einer geschlossenen Seilschleife bewegt wird, wobei das Seil an einer Stelle um eine Seiltrommel gewickelt wird, die mittels eines Elektromotors angetrieben wird.
Diese elektromotorisch angetriebenen Fensterheber werden durch Schließung eines Schalters am Armaturenbrett oder dergleichen in Bewegung gesetzt und haben den Nachteil, daß die Fensterscheibe bei ihrer Aufwärtsbewegung die Hand, den Kopf usw. eines Unbeteiligten einklemmen kann, wenn die Fensterschließung unachtsam geschieht. Es sind daher bereits Sicherheitsschaltungen vorgeschlagen worden, um diesen Nachteil zu vermeiden. Die Funktion dieser Sicherheitsschaltungen ist derart ausgelegt, daß die Scheibe ihre Bewegungsrichtung umkehrt, wenn sie bei ihrer Aufwärtsbewegung auf einen Widerstand trifft.
Wenn sich ein solcher Widerstand im Scheibenweg befindet, nimmt der den Fensterheber antreibende Motor momentan einen erhöhten Strom auf, und es ist bereits in der DE-OS 26 10 558 vorgeschlagen worden, mit diesem erhöhten Strom ein oder mehrere Relais zu steuern, welche die Stromlaufrichtung am Antriebsmotor umkehren und dadurch eine Abwärtsbewegung der Fensterscheibe herbeiführen.
Diese und ähnliche Schaltungen haben aber alle verschiedene Nachteile: Zunächst haben sie den Nachteil, daß sie einen besonderen Schalter benötigen, um die Sicherheitsschaltung kurz vor Anschlag der Scheibe im oberen Fensterrahmen abzuschalten. Dies ist erforderlich, weil auch beim Anschlag der Scheibe oben gegen den Rahmen die Stromaufnahme des Motors ansteigt und die Sicherheitsschaltung zum Ansprechen bringen würde. Die Folge wäre, daß das Fenster niemals geschlossen werden könnte, weil jedesmal beim oberen Anschlag der Motor umschalten und sich die Scheibe wieder abwärts bewegen würde.
Der größte Nachteil der bekannten Schaltungen besteht jedoch darin, daß sie keinerlei Rücksicht auf die für die normale Scheibenbewegung erforderliche Antriebskraft nehmen. Diese für die normale Scheibenbewegung erforderliche Kraft, und damit die dem Motor abzuverlangende Leistung, ist aber nicht konstant, sondern äußerst variabel. Die momentan erforderliche Leistung hängt z.B. davon ab, ob es sich um ein neues oder um ein schon älteres Automobil handelt. Im ersteren Falle liegen die Gummi- und Köperdichtungen noch fest an der Scheibe an und auch das Fensterhebergetriebe ist noch schwergängiger. Als Folge davon wird auch bei Normalbetrieb eine größere Motorleistung benötigt, um die Scheibe zu bewegen. Bei einem schon älteren Auto sind Dichtungen und Getriebe leichtgängiger, so daß eine vergleichsweise kleinere Motorleistung ausreicht, um die Scheibe zu bewegen.
Der normale Leistungsbedarf ist aber vor allem auch dann höher, wenn der Fensterheber im Winter betätigt wird, weil dann gelegentlich die Scheibe vereist, die Gummidichtungen nicht so flexibel sind, und die Scheibe aus diesem Grunde bereits im Normalbetrieb so schwergängig ist, daß schon im Normalbetrieb der Motor so viel Strom aufnimmt, daß alleine dadurch die Relaisschaltung ausgelöst wird. Dies hat zur Folge, daß das Fenster überhaupt nicht aufwärts bewegt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile. zu überwinden und eine Sicherheitsschaltung der genannten Art anzugeben, die auch bei wechselndem normalen Motorleistungsbedarf einerseits das Fenster zuverlässig schließt, andererseits aber in ihrer Sicherheitsfunktion auch wechselndem normalen Leistungsbedarf Rechnung trägt.
Diese Aufgabe ist bei einem elektromotorisch angetriebenen Fensterheber gelöst, der die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale aufweist.
Die Merkmale bestehen im wesentlichen aus einem Impulsgeber, einem Leistungsmesser, einem Datenspeicher und einer elektronischen Recheneinheit mit angeschlossenem Programmspeicher und angeschlossenen Schaitmitteln zur Motorumschaltung. Der Impulsgeber ist am Getriebe des Fensterhebers angebracht und dient dazu, z.B. die Umdrehungszahl der Motorwelle zu zählen. Diese Impulse liefern somit eine Information über die Bewegungsrichtung der Scheibe und über ihre jeweilige Stellung zwischen ihrer unteren und oberen Grenzstellung.
Der Leistungsmesser dient dazu, die Leistungsaufnahme des Motors während der Scheibenbewegung zu messen, wobei der Messung während der Anfangsphase der Schließbewegung bzw. der Uffnungsbewegung eine besondere Bedeutung zukommt, wie noch erläutert werden wird.
In dem Datenspeicher ist das Leistungs-Weo-Diagramm einer ungestört ablaufenden Schließbewegung eingespeichert.
Die Recheneinheit dient dazu, nach Maßgabe des im Programmspeicher eingeschriebenen Programmes mit den vom Leistungsmesser gelieferten Meßdaten das im Datenspeicher enthaltene Leistungs-Weg-Diagramm zu korrigieren.
Außerdem ist in die Recheneinheit eine Toleranz eingegeben, um die das Leistungs-Weg-Diagramm der momentanen Bewegung von dem - gegcbenenfalls korrigierten - gespeicherten Leistungs-Weg-Diagramm abweichen darf. Wird diese Toleranz überschritten, so werden von der Recheneinheit Schaltmittel aktiviert, die mit dieser verbunden sind, und die entweder die Stromlaufrichtung am Motor umkehren, d.h. den Motor umpolen, oder überhaupt den Stromfluß zum Motor unterbrechen. Diese Toleranz wird immer dann überschritten, wenn sich ein Widerstand im Scheibenweg befindet, z.B. eine eingeklemmte Hand oder dgl., und dadurch die Leistungsaufnahme des Motors steigt.
Für die letzte Phase der Schließbewegung, die durch den Impulsgeber festgestellt wird, ist diese Toleranz jedoch soweit erhöht, daß auch beim Anschlagen der Fensterscheibe am oberen Scheibenrahmen die Toleranzgrenze nicht überschritten wird. Es erfolgt demnach beim oberen Anschlag der Fensterscheibe keine Umpolung des Motors. Diese praktische Ausschaltung der Sicherheitsschaltung geschieht, ohne daß dafür ein zusätzlicher Schalter erforderlich wäre.
Außerdem ist mit der Recheneinheit noch ein besonderer Schalter verbunden, mit dem die Toleranzvorgabe wahlweise überhaupt gänzlich abschaltbar ist. Eine Betätigung dieses besonderen Schalters bewirkt, daß die Scheibe während ihres ganzen Verschiebeweges mit der maximal zur Verfügung stehenden Leistungsaufnahme verschoben wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 schematisch ein Schaltbild des Antriebsmotors eines Fenster hebers mit der erfundenen Sicherheitsschaltung, -Fig. 2 schematisch das im Datenspeicher gespeicherte Leistungs-Weg-Diagramm einer ungestörten Fenster-Schließbewegung.
In Fig. 1 ist mit 1 der Antriebsmotor eines sonst nicht weiter dargestellten Fensterhebers bezeichnet. Der Motor 1 wird von einer Stromquelle 2 von beispielsweise 12 V Spannung gespeist, und er wird über einen Schalter la eingeschaltet, so daß er sich, je nach Polung, in der einen oder anderen Drehrichtung dreht (Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Scheibe).
An die Zuleitung zum Motor 1 ist ein Leistungsmesser 3 angeschlossen, der bei 3a die Spannung und bei 3b den Stromfluß mißt.
Weitere Bausteine der Schaltung sind ein Datenspeicher 4 sowie eine Recheneinheit 5 mit angeschlossenem Programmspeicher 6. Der Leistunsmesser 3, der Datenspeicher 4 und die Recheneinheit 5 werden über einen Spannungsstabilisator 7 mit Spannung versorgt. Als Recheneinheit 5 kann z.B. ein Einchip-Mikrocomputer des Typs 8748 verwendet werden, wie er von verschiedenen Firmen im Handel angeboten wird.
Als Programmspeicher kann ein Speicher des bekannten Typs PROM dienen.
Am Motor 1 ist ein Impulsgeber 8 angebracht, der eine der Anzahl der Motorwellenumdrehungen proportionale Anzahl von Impulsen liefert und damit eine Information über die Bewegungsrichtung und die momentane Stellung der Scheibe zwischen ihren Grenzlagen gibt. Als solcher Impulszähler kann z.B. ein induktiver Näherungsschalter, ein Hall-Effekt-Schalter oder auch eine Lichtschranke verwendet werden.
Die mit den genannten.Bausteinen ermittelten Informationen, d.h. die Impulse von der Umdrehung der Motorwelle und die momentane Motorleistung, werden z.B. bei der Schließbewegung des Fensters über die Recheneinheit 5 in den Datenspeicher 4 gegeben und in diesem wird ein Leistunos-Weg-Diagramm für einen ungestörten Ablauf der Schließbewegung gespeichert.
Ein solches Diagramm ist in Fig.2 dargestellt. Auf der Abszisse ist der Weg aufgetragen, auf der Ordinate ist die Motorleistung (ungefähr I.U) festgehalten.
Das Diagramm läßt erkennen, daß nach einer Anlaufleistung in der Anfangsphase der Bewegung eine ungefähr konstante Leistung erforderlich ist, um die Scheibe zu bewegen. Sollte die Scheibe aber von der Konstruktion der Scheibenführung her, sozusagen von Haus aus, z.B.
auf der oberen Wegstrecke der Scheibe schwerer verschiebbar sein als im unteren Bewegungsbereich, so würde der hier waagerecht dargestellte Leistungsverlauf nicht eine Gerade, sondern eine ansteigende Kurve sein.
Am Ende des Weges steigt' die Leistungskurve naturgemäß stark an, denn hier fährt die Scheibe in den oberen Scheibenrahmen ein und wird in ihrer Bewegung gestoppt.
Das dem Programmspeicher eingeschriebene Programm sieht vor, daß nach Abklingen der zum Scheibenanlauf benötigten erhöhten Leistung auf einem relativ kurzen Wegstück "A" eine Referenzmessung der Leistung erfolgt und diese Referenzmessung in der Recheneinheit 5 mit der im Datenspeicher 4 gespeicherten Leistung verglichen wird.
Diese Referenzmessung muß aber nicht zwingend bei der Schließbewegung des Fensters erfolgen, sondern sie kann ebenso gut schon bei der vorangegangenen Uffnungsbewegung des Fensters erfolgt sein. Auch ist es denkbar, diese Referenzmessung gemischt, d.h. bei der Uffnungs- und bei der Schließbewegung durchzuführen.
Je nach Ergebnis dieses Vergleiches wird das gesamte im Datenspeicher gespeicherte Leistungs-Weg-Diagramm korrigiert, d.h. parallel zu sich selbst verschoben, wie dies durch die gestrichelte Kurve 9 angedeutet ist Ergibt die Referenzmessung z.B., daß zur normalen Scheibenbewegung eine um 1 Watt höhere Leistung erforderlich ist, so kann dies nur daher rühren, daß die Scheibe wegen äußerer Einflüsse über die gesamte Strecke schwergängiger ist. Natürlich kann auch der umgekehrte Fall eintreten, daß die Scheibe leichter bewegbar ist, z.B. wegen inzwischen erfolgter Abnutzung der Scheibendichtungen usw.. Auf jeden Fall wird das gespeicherte Leistungs-Weg-Diagramm entsprechend den äußeren Bedingungen zurechtgerückt".
Diesem Leistungs-Weg-Diagramm ist in der Recheneinheit 5 nun eine Leistungs-Toleranzgrenze zugeordnet. Innerhalb dieser Grenze kann die Leistung ansteigen, ohne daß die Recheneinheit eine Wirkung zeigt.
Mit der Recheneinheit sind aber noch Unischalter 10-13 verbunden, die in Fig.1 als Relais dargestellt sind, die in der Praxis aber besser als kontaktlose Schalter, z.B. als MOSFET-Transistoren ausgebildet sind. Obersteigt die Motorleistung die vorgegebene Toleranzgrenze, d.h. taucht im Weg der Fensterscheibe bei deren Schließbewegung ein Widerstand auf, so aktiviert die Recheneinheit diese Umschalter und polt den Motor um. Die Scheibe bewegt sich dann wieder abwärts und gibt die eingeklemmte Hand oder dgl. frei. Dabei hängt es von dem geschriebenen und gespeicherten Programm ab, ob die Scheibe über ihren gesamten Verschiebeweg zurückläuft,oder ob nach einer vorbestimmten Rücklaufstrecke der Motor stillgesetzt wird. Letzteres wäre sinnvoll, um zu verhindern, daß jemandem, der in krimineller Absicht von außen in die Scheiben-Schließbewegung eingreift, durch das Ansprechen der Sicherheitsschaltung und den Scheibenrücklauf der freie Zugriff zu dem Wageninneren durch das voll geöffnete Fenster ermöglicht wird.
Falls gewünscht, kann das Programm aber auch derart geschrieben sein, daß bei Oberschreiten der Leistungstoleranzgrenze der Motor einfach abgeschaltet wird.
Es wurde bereits erwähnt, daß beim Einlauf der'Scheibe gegen den oberen Scheibenrahmen und den dadurch verursachten Anstieg der Motor-Leistung, die Sicherheitsschaltung nicht ansprechen darf, und daß zu diesem Zweck bei den bisher bekannten Sicherheitsschaltungen ein besonderer Schalter vorgesehen sein muß, der die Sicherheitsschaltung ca. 5-10 mm vor Einlauf der oberen Scheibenkante in den oberen Scheibenrahmen abschaltet.
Bei dem erfundenen Fensterheber wird dieser besondere Schalter in einfacher Weise dadurch vermieden, daß für diese letzte Wegstrecke -festgestellt durch den Impulsgeber - eine sehr hohe Toleranzgrenze vorgegeben wird, die praktisch nicht überschritten werden kann.
Dadurch wird die Sicherheitsschaltung unwirksam gemacht, ohne daß es dazu eines besonderen Schalters bedürfte.
Da aber gelegentlich.durchaus das Bedürfnis bestehen kann, die Fenster in einem Zuge mit maximaler Motorleistung zu schließen, ist mit der Recheneinheit 5 noch ein Schalter 14 verbunden. Bei Betätigung dieses Schalters 14 wird die Toleranzvorgabe über die gesamte Wegstrecke ausgeschaltet, so daß die Scheibe mit der gesamten zur Verfügung stehenden Motorleistung geschlossen wird.
Mit den genannten elektronischen Bausteinen in der gezeigten Schaltung wird somit folgendes realisiert: Es wird das Leistungs-Weg-Diagramm eines normalen Ablaufes der Schließbewegung gespeichert. Diesem normalen Diagramm ist eine Leistungs-Toleranzgrenze zugeordnet. überschreitet die Leistung diese Toleranzgrenze, so wird der Motor umgepolt.
Das Leistungs-Weg-Diagramm ist aber nicht konstant, sondern wird in seiner Lage korrigiert, und zwar auf Grund der Leistung, die während der Anfangsphase jeder Schließbewegung vom Leistungsmesser 3 ermittelt wird. Dabei bleibt die Toleranz in der vorgesehenen Höhe erhalten.
Sie stellt sich graphisch als eine zum Leistungs-Weg-Diagramm parallele Kurve 15 dar (Fig.2), die zusammen mit dem Leistungs-Weg-Diagramm parallel zu sich selbst verschoben wird. Auf der letzten Wegstrecke verläuft die Kurve der Toleranzgrenze allerdings nicht niehr parallel zum Leistungs-Weg-Diagramm, sondern die Grenze wird sehr viel höher angesetzt, um eine Umpolung des Motors beim Anschlag der Scheibe im oberen Scheibenrahmen zu verhindern.
In der gleichen Weise, wie dies vorstehend in bezug auf die Schließbewegung der Fensterscheibe beschrieben wurde, kann ein Leistung Weg-Diagramm auch für die Uffnungsbewegung der Scheibe im Datenspeicher 6 gespeichert werden und durch eine Referenzmessung zu Beginn der Uffnungsbewegung der Scheibe in seinen Daten korrigiert werden.
Auch für dieses Diagramm könnte eine Leistungstoleranzgrenze vorgegeben sein. Da aber bei der Abwärtsbewegung der Fensterscheibe weniger zu erwarten ist, daß eine Behinderung der Bewegung eintritt, wird dieser Fall nicht näher erläutert. Es ist ausreichend zu bemerken, daß alle Maßnahmen, die für die Schließbewegung der Fensterscheibe vorgesehen sind, in analoger Weise auch für die t;ffnungsbewegung vorgesehen werden können.

Claims

AnsprUche S Elektromotorisch angetriebener Fensterheber für Automobile und l ähnliche Fahrzeuge mit einer Sicherheitsschaltung, durch die in Abhängigkeit von einer erhöhten Motorleistung bei einem den normalen Bewegungswiderstand der Fensterscheibe momentan Uberstei -genden Widerstand während der Schließbewegung der Fensterscheibe die Stromflußrichtung am Antriebsmotor umgekehrt bzw. unterbrochen wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a im Getriebe des Fensterhebers ist ein Impulsgeber (8) enthalten, der eine der Umdrehungszahl der Motorwelle proportionale Anzahl von Impulsen liefert und damit eine Information über die Richtung der Scheibenbewegung und die momentane Scheibenstellung zwischen ihrer unteren und oberen Grenzstellung gibt, b der Fensterheber enthält einen elektronischen Leistungsmesser (3) zur ständigen Messung der Leistungsaufnahme des Antriebsmotors (1), c der Fensterheber enthält einen Datenspeicher (4) zur Speicherung des letzten Leistungs-Weg-Diagrammes bei ungestörtem Ablauf einer Fenster-Schließbewgung, d der Fensterheber enthält eine Recheneinheit (5) mit angeschlossenem Programmspeicher (6), welchem ständig die Meßdaten des Impulsgebers (8) und diejenigen des Leistungsmessers (3) zugeführt werden, und die auf Grund des im Programmspeicher (6) gespeicherten Programmes das im Datenspeicher (4) gespeicherte Leistungs-Weg-Diagramm in seiner Lage entsprechend den Meßdaten der momentan ablaufenden Fensterbewegung korrigiert, e dem Leistungs-Weg-Diagramm ist eine Leistungs-Toleranzgrenze zugeordnet und mit der Recheneinheit (5) sind Schaltmittel (10-13) verbunden, die bei Auftreten einer die vorgegebene Toleranz übersteigenden Leistung von der Recheneinheit (5) aktiviert werden und die Stromflußrichtung am Motor (1) umkehren bzw. unterbrechen, und f für die Endphase der Schließbewegung ist dem Leistungs-Weg-Diagramm eine so hohe Toleranzgrenze zugeordnet, daß auch bei vollständiger Abstoppung der Schließbewegung die Schaltmittel (10-13) nicht aktiviert werden.
2.) Elektromotorisch angetriebener Fensterheber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Recheneinheit (5) ein besonderer Schalter (14) verbunden ist, bei dessen Betätigung die Toleranzvorgabe wahlweise abschaltbar ist.
3.) Elektromotorisch angetriebener Fensterheber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm für die Recheneinheit (5) in der Weise geschrieben ist, daß der Antriebsmotor (1) nach Aktivierung der Schaltmittel (10-13) nach einem vorgegebenen Rücklaufweg der Scheibe abgeschaltet wird.