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Einrichtung zum Verstellen eines Gegenstandes in
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Fahrzeugen, insbesondere eines Rückspieges Die Erfindung bezieht
sich auf eine Einrichtung zum Verstellen eines Gegenstandes in Fahrzeugen, dessen
jeweilige Stellung von der Statur der das Fahrzeug benutzenden Person abhängig ist,
insbesondere von Rückspiegeln, Sitzen, Lenkrädern und dergleichen mehr, mit mindestens
einem dem Gegenstand zugeordneten elektrischen Stellmotor, der über Schaltmittel
mit Betriebsspannung beaufschlagbar ist.
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Es sind bereits Einrichtungen zum Verstellen von Außenrückspiegeln
von Kraftfahrzeugen bekannt, die zwei Antriebsmotore mit Getrieben enthalten sowie
einen sogenannten Joy-Stick-Steuerschalter aufweisen, der im Innenraum des Kraftfahrzeugs
angeordnet ist. Eine solche elektromotorische Verstellung wäre ohne weiteres auch
bei Innenrückspiegeln anwendbar.
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Des weiteren sind motorisch betriebene Sitzverstelleinrichtungen in
Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen durch Betätigen zweier Schalter einmal der Gesamtsitz
und zum anderen die Lehne vor- und zurückbewegt werden kann. Die Weiterbildung einer
solchen Einrichtung in bezug auf eine Sitzhöhenverstellung ist denkbar und ohne
besondere Probleme realisierbar.
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Ferner sind Lenkradverstelleinrichtungen bekannt, die die manuelle
Verstellung der Lenkradposition in bezug auf den Fahrer erlauben. Die Anwendung
einer motorischen Verstelleinrichtung anstelle der bekannten manuellen ist ohne
weiteres machbar.
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So sehr diese motorischen Verstelleinrichtungen einen Komfortfortschritt
gegenüber einer manuellen, Kraft erfordernden Verstelleinrichtung darstellen, das
Grundproblem, -das sich mit diesen Gegenständen verbindet, lösen sie dennoch nicht:
die zeitsparende Einstellung des Rückspiegels, Sitzes oder Lenkrades auf die Statur
des jeweiligen Fahrers. So müssen denn bei Benutzung eines Fahrzeugs, sei es ein
Kraftfahrzeug, ein Sportboot oder ein Flugzeug, das von mehreren Personen unterschiedlicher
Statur benutzt wird, vor jedem Fahrtantritt die verschiedenen Spiegel - unter Umständen
zwei Außenspiegel und ein Innenspiegel -, der Fahrersitz mit Lehne und gegebenenfalls
das Lenkrad auf die eigene Person eingestellt werden, wozu ein nicht unbeträchtlicher
Zeitaufwand nötig ist. Häufig erreicht man hierbei die optimale Einstellung des
oder der Spiegel oder des Sitzes von früher überhaupt nicht mehr, was bei der Vielzahl
der möglichen Verstellparameter auch ohne weiteres verständlich, aber dennoch unbefriedigend
ist.
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Diese Nachteile sollen durch die Erfindung beseitigt werden. Es ist
daher Aufgabe der Erfindung, eine Verstelleinrichtung der eingangs genannten Gattung
zu schaffen, die ein zeitsparendes Einstellen eines Gegenstandes in eine der den
Gegenstand benutzenden Person angemessene Position gestattet Hierbei soll sichergestellt
sein, daß eine einmal von der Person als optimal erkannte Position des Gegenstandes
auch nach seiner Verstellung wieder erreicht wird. Zudem soll die Einrichtung möglichst
einfach und kostengünstig aufgebaut sein, so daß sie nicht nur in Fahrzeugen der
Luxusklasse sondern auch in Mittelklassefahrzeugen Verwendung finden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zum
Erzeugen mindestens eines Adressignals für jede Stellung des Gegenstandes, Mittel
zum Auswählen und Speichern bestimmter Adressignale und eine Vergleichsschaltung
vorgesehen sind, die die erzeugten Adresssignale mit dem gespeicherten Adressignal
vergleicht und bei Koinzidenz der Adressignale den Stellmotor stillsetzt.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt die Einstellung des
bzw. der Gegenstände auf eine das Fahrzeug benutzende Person in der bisher üblichen
Weise ein einziges Mal. Sobald der bzw. die verschiedenen Gegenstände optimal auf
diese Person eingestellt sind, werden ein Speicher- und Personenschalter betätigt
und die der Position der Gegenstände entsprechenden Adressignale werden in einen
Speicher eingeschrieben. Trifft nun diese Person nach einem oder mehreren Fahrerwechseln
wieder auf dieses Fahrzeug, so hat sie lediglich den ihr allein
zugeordneten
Schalter zu betätigen, um sämtliche Gegenstände auf ihre ursprüngliche Stellung
zurückzuführen. Diese Zurückführung auf die ursprüngliche Stellung beträgt, je nach
Ausführungsform der Einrichtung, einige wenige Sekunden bis zu ungefähr einer Viertel
Minute. Die Einstellung erfolgt also in äußerst kurzer Zeit mit einer Genauigkeit,
die weder in einer so kurzen Zeit noch in einem längeren Zeitraum bei einer manuellen
Einstellung erreicht werden kann. Ein besondere-r Vorteil der erfindungsgemäßen
Einrichtung besteht darin, daß sie ohne Schwierigkeiten von einem zu verstellenden
Gegenstand auf zwei und mehr zu verstellende Gegenstände erweitert werden kann,
was sich günstig auf die Herstellkosten auswirkt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist jedem Stellweg eines
Gegenstandes ein Stellmotor zugeordnet und zudem werden die einzelnen Stellmotore
nacheinander angesteuert. Für die Verstelleinrichtung eines Rückspiegels bedeutet
dies, daß ein erster Motor für die Verstellung des Rückspiegels entlang einer horizontalen
Achse und ein zweiter Stellmotor für die Verstellung um eine vertikale Achse vorhanden
sind. Während des Verstellvorganges wird dann zuerst der eine Stellmotor mit Betriebsspannung
beaufschlagt bis der Spiegel seine erste Teilposition erreicht hat und danach wird
der zweite Stellmotor mit Betriebsspannung beaufschlagt, bis der Spiegel in seiner
vorbestimmten Stellung ist. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit der Realisierung
der Verstellmechanik besteht darin, zwei oder mehreren Stellwegen eines Gegenstandes
einen Stellmotor mit einem umschaltbaren Getriebe zuzuordnen, das eine der Anzahl
der Stellwege entsprechende Zahl von Umschaltmöglichkeiten
aufweist.
Bei dieser Ausführungsform läuft der Stellmotor während des Verstellvorganges fortwährend
weiter, während die einzelnen Getriebe nacheinander wirksam geschaltet werden, bis
der Gegenstand seine vorbestimmte Position erreicht hat. Gemäß einer anderen, besonders
vorteilhaften, mit verhältnismäßig geringem Aufwand realisierbaren Ausführungsform
ist ein Stellmotor mit zwei Getrieben für zwei Stellwege eines Gegenstandes vorhanden,
von denen das dem einen Stellweg zugeordnete Getriebe ein wesentilch größeres Übersetzungsverhältnis
hat als das andere Getriebe, dergestalt, daß während eines vollständigen Bewegungshubs
entlang des einen Stellwegs mehrere Bewegungshübe entlang des anderen Stellwegs
stattfinden. Bei dieser Ausführungsform läuft ebenfalls der Stellmotor während des
Verstellvorganges fortlaufend weiter, gleichzeitig werden aber beide Getriebe von
dem Stellmotor angetrieben, was zur Folge hat, daß eine besondere Umschaltvorrichtung
für die beiden Getriebe entfällt. Der Gegenstand wird somit während des Motorlaufs
gleichzeitig entlang beider Stellwege verstellt und zwar auf dem einen Stellweg
mit einer größeren Anzahl von Hüben als auf dem anderen. In Anwendung auf eine Kraftfahrzeugsitzverstellung
bedeutet dies, daß bei sich vorwärtsbewegender Sitzfläche die Lehne dauernd zwischen
zwei Endpunkten hin-und hergeschwenkt wird, mit anderen Worten einer kurzen longitudinalen
Wegstrecke der Sitzfläche sind eine Vielzahl von ständigen Hüben der Lehne zugeordnet.
Zwar läßt sich dadurch nicht jede denkbare Einstellung des Gegenstandes realisieren,
jedoch genügt für die Mehrzahl der zu verstellenden Gegenstände eine solche Verstellmöglichkeit
vollauf, wie sich in der Praxis gezeigt hat.
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In vorteilhafter Weiterbildung der zuletzt beschriebenen Verstellmechanik
ist zum Verstellen eines Rückspiegels eines Fahrzeugs vorgesehen, daß der Rückspiegel
in einer Halterung angeordnet ist, die um eine zur Spiegelquerachse parallele Achse
und um eine zur Spiegellängsachse parallele Achse drehbar gelagert ist, daß ein
von dem Stellmotor angetriebenes Kurbelschleifengetriebe vorhanden ist, dessen freies
Hebelende an der Halterung angelegt ist, und daß ein von dem Stellmotor angetriebenes
eine Drehbewegung in eine L ong itudinalbewegung umsetzendes Getriebe vorhanden
ist, dessen abtriebsseitiges Teil an der Halterung angelegt ist. Eine solche Lösung
geht von der Erkenntnis aus, daß für eine große Anzahl untersuchter Fahrzeuge der
Auf- und Abschwenkwinkel kleiner als etwa zwölf Winkelgrade und der Hin- und Herdrehwinkel
kleiner als etwa zehn Winkelgrade ist. Ferner hat sich gezeigte daß der Fahrzeugführer
den Schwenkwinkel sehr genau einzustellen wünscht, während für den Drehwinkel eine
Auflösung in acht bis zehn Positionen völlig ausreicht.
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-Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, das eine Drehbewegung in eine
Longitudinalbewegung umsetzende Getriebe als archimedisches Getriebe auszubilden.
Ein solches Getriebe besteht aus einer auf der Stellmotorwelle sitzenden Scheibe,
in der sich ein Spiralgang befindet, in den mehrere Windungen einer Zylinderfeder,
die am verschieblich gelagerten Hebel befestigt ist, eingreifen.
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Bei Drehung der Scheibe wird dann der Hebel, je nach Scheibendrehrichtung,
radial in Richtung auf den Scheibenmittelpunkt bzw. auf den Scheibenaußenumfang
hinbewegt. Anstelle der Zylinderfeder, die auch über die Mitte der Scheibe hinausragen
und dort in den Spiralen-
gang eingreifen kann, kann auch ein am
Hebel sitzender Zapfen vorgesehen werden, der in den Spiralengang eingreift. Eine
solche Ausführungsform hat jedoch Nachteile im Hinblick auf die Führungssicherheit,
die bei Verwendung einer mit ihren Windungen mehrfach in den Spiralengang eingreifenden
Zylinderfeder naturgemäß sehr hoch ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zum Erzeugen
von Adressignalen die Welle jedes Stellmotors mit einem Impulsgeber gekuppelt, dessen
Ausgang mit einem Zähler verbunden ist. Jeder Umdrehung der Welle des Stellmotors
ist dann ein bestimmter Zählerwert zugeordnet und damit auch jeder einer Wellenumdrehung
entsprechenden Stellwegeinheit. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler
vorzusehen, da mit einem solchen und einem entsprechenden Aufbau der Elektronik
eine wesentlich schnellere Verstellung des Gegenstandes in seine vorbestimmte Position
erreicht werden kann, als dies bei Verwendung eines normalen Zählers der Fall ist.
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Als Impulsgeber kann an und für sich jeder übliche Geber verwendet
werden, unabhängig davon, ob er auf der Basis eines magnetfeldempfindlichen Schalters,
magnetischer Induktion oder eines mechanisch betätigten Kontakts arbeitet. Mit besonderem
Vorteil wird jedoch ein optoelektronischer Impulsgeber vorgesehen, da dieser besonders
störunanfällig und verschleiß arm ist.
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Zudem kann ein solcher Impulsgeber kleinbauend ausgeführt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der
Impulsgeber aus einer auf der Rotorwelle des
Stellmotors sitzenden
Scheibe, die der doppelten Zahl der stabilen Rotorgleichgewichtslagen entsprechenden
Anzahl von gleich großen Licht reflektierenden Feldern sowie eine gleiche Anzahl
von Licht nicht reflektierenden Feldern aufweist, von denen die den stabilen Rotorgleichgewichtalagen
zugeordneten Felder wesentlich breiter als die anderen, Licht nicht reflektierenden
Felder sind, deren Breite gleich der der Licht reflektierenden Felder ist, sowie
aus einem lichtempfindlichen Sensor, der auf die Mitte eines breiten, Licht nicht
reflektierenden Feldes ausgerichtet ist. Durch diese Ausbildung der Scheibe wird
erreicht, daß die geringste Anzahl von Fehlimpulsen bei der optoelektronischen Winkel
abtastung auftritt. Das Ausschwingen des Rotors findet dann nämlich ausschließlich
im Dunkelfeld statt, so daß die Erzeugung von Fehlimpulsen ausgeschlossen ist.
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Die Drehrichtung ist durch das Anlegen der Betriebsspannung an den
Motor vorgegeben. Sie ist abhängig von der Wahl des Behälters oder vom Ergebnis
des Wertevergleichs im Komparator.
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Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer
Darstellung ein Ausführungsbeispiel enthält, näher erläutert. Es zeigen Figur 1
ein Blockschaltbild einer Verstelleinrichtung für einen Innenspiegel, Figur 2 eine
perspektivische Ansicht der Verstellmechanik der Einrichtung gemäß Figur 1, Figur
3 eine geometrische Darstellung der Verstellmechanik gemäß Figur 2 und
Figur
4 eine perspektivische Darstellung des Bewegungsablaufs des Spiegels während des
Verstellvorganges.
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Die Einrichtung zur Verstellung eines Innenspiegels 1 eines Kraftfahrzeugs
enthält einen Stellmotor 2, der über zwei Getriebe 3 und 4 mit dem Spiegel 1 gekuppelt
ist.
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Die Umdrehungen der Welle 5 des Stellmotors 2 werden mittels eines
optoelektronischen Impulsgebers 6 erfaßt. Dieser besteht aus einer Scheibe 7 mit
einer der doppelten Zahl der stabilen Rotorgleichgewichtslagan entsprechenden Anzahl
von hellen, Licht reflektierenden Feldern 8 sowie einer gleichen Anzahl von dunklen,
Licht nicht reflektierenden Feldern 9. Die dunklen Felder im Bereich der stabilen
Rotorgleichgewichtslagen sind breiter gewählt als die anderen hellen und dunklen
Felder, die gleich groß sind. Eine Lichtquelle 10 und ein lichtempfindlicher Sensor
11, sind so angeordnet, daß der lichtempfindliche Sensor 11 in jeder stabilen und
labilen Lage des Rotors kein Licht aus dem Dunkelbereich empfangen kann.
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Die Lichtquelle 10 und der lichtempfindliche Sensor 11 sind in einem
gemeinsamen Gehäuse 12 untergebracht, das auf dem Motor befestigt ist.
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Der Ausgang des lichtemfindlichen Sensors 11 ist mit einer Impulsformerstufe
13 verbunden, die ihrerseits an den Clock-Eingang eines 16 Bit Vorwärts-Rückwärts-Zähler
14 angeschlossen ist. Die Ausgänge des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 14 sind mit den
einen Eingängen eines Komparators 15 verbunden. Die anderen Eingänge des Komparators
15 sind an die Ausgänge eines Speichers 16 angeschlossen.
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Diese Ausgänge stehen auch mit den Paralleleingängen des Zählers 14
in Verbindung. Die Eingänge des Speichers 16 liegen an den Ausgängen des Zählers
14.
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Die Einrichtung enthält ferner eine Logikschaltung 17, die mit Eingangssignalen
vom Komparator 15 und zwei Schaltereinheiten 18 und 19 beaufschlagt ist. Die Logikschaltung
17 steuert den Zähler 14 und den Speicher 16 an sowie eine Motorsteuerung 20, über
die der Motor 2 für Rechtslauf, Linkslauf und Stillstand angesteuert ist.
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Die Schaltereinheit 18 umfaßt zwei Tastschalter 21 und 22, während
deren Betätigung der Motor 2 rechtslaufend bzw.
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linkslaufend in Betrieb ist. Die Schaltereinheit 19 enthält vier personenbezogene
Schalter 23, 24, 25 und 26 sowie einen Speicherschalter 27.
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Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, ist das
Getriebe 3 als Kurbelschleifengetriebe aufgebaut. Der Hebel 28 des Getriebes 3 sitzt
an seinem einen Ende exzentrisch auf der Rotorwelle 5 und ist an seinem anderen
Ende an einem Arm 29 einer Spiegelhalterung 30 angelenkt. Die Halterung 30 ist um
eine zur Längsachse des Spiegels 1 parallele Achse 31 verschwenkbar gelagert, so
daß bei Rotation der Rotorwelle 5 die Spiegelhalterung 30 mit dem Spiegel 1 um einen
Winkel o( hin- und hergeschwenkt wird. Der gesamte Schwenkwinkel < wird bei jeder
Umdrehung der Rotorwelle in einer Hin- und Herbewegung der Halterung 30 einmal durchfahren.
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Die Verschwenkung des Spiegel 1 um eine zur Spiegelquerachse parallelen
Achse erfolgt mittels des Getriebes 4.
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Dieses Getriebe besteht aus einer auf der Rotorwelle 5 sitzenden Scheibe
32, in der sich eine spiralenförmig
verlaufende Nut 33 befindet.
In diese Nut 33 greifen die Windingen einer Zylinderfeder 34,die an einem Ende eines
Hebels 35 befestigt ist, dessen anderes Ende an der Halterung 30 befestigt ist.
Die Zylinderfeder 34 des Hebels 35 wird mittels einer auf den Hebel 35 wirkenden
Feder 36 in die Nut 33 gedrückt. Das dem Hebel 35 entfernte Ende der Achse 31 sitzt
in einem Ring 37, der drehbar auf einem Zapfen 38 gelagert ist.
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Je nach Umlauf der Scheibe 32 wird der Hebel 35 mit der Zylinderfeder
34 entweder in Richtung auf den Mittelpunkt der Scheibe oder von diesem weg in Richtung
auf die Peripherie der Scheibe bewegt. Demzufolge dreht sich der Spiegel 1 um die
Längsachse des Lagerzapfens 38. Wie insbesonders aus Figur 3 ersichtlich ist, wird
bei dieser Bewegung des Hebels 35 die Halterung 30 auch um die Längsachse 31 geschwenkt.
Durch die Wahl der Strecken a, b, c, 1 min.und 1 max. kann der Schwenkbereich OC
und dessen Mittellage festgelegt werden. Wenn c( b gewählt wird, gibt sich in der
1 min-Stellung ein großer Schwenkbereich tc und in der 1 max-Stellung ein kleiner
Winkelbereich, was für die Einstellung des Spiegels vorteilhaft ist. Darüber hinaus
besteht bei einer solchen Wahl von c und b die Möglichkeit, die Mittellage der Spiegelnormalen
N anheben zu können.
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Die beiden Getriebe 3 und 4 sind so ausgelegt, daß bei Betrieb des
Stellmotors die Spiegelnormale N sich auf einer Kurve 39 bewegt, wie sie in Figur
4 dargestellt ist. Bei einer Schwenkbewegung um einen Winkel p wird der Spiegel
also mehrfach um den Schwenkwinkel oC hin-und herbewegt. Bei einem Versuchsmuster
wird bei einmaligem Überstreichen des Gesamtwinkels p der Gesamtwinkel α zwölfmal
durchfahren, und es werden dabei vom Endlagenschalter 40 ab 216 optoelektronische
Impulse in den Zähler eingelesen.
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Zur Einstellung des Spiegels betätigt der Fahrer wahlweise die Schalter
21 und 22 der Schaltereinheit 1ß.
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Dadurch wird der Spiegel nach rechts oder links verschwenkt unter
gleichzeitiger und mehrfacher Ausführung einer Nickbewegung. Die Normale N des Spiegels
1 wandert also hierbei auf einer Kurve 39, wie sie in Figur 4 gezeigt ist. Gleichzeitig
mit der Verschwenkung des Spiegels wird die Hell- und Dunkelzonen aufweisende Scheibe
7 vom lichtelektrischen Sensor 11 abgetastet.
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Aus der Ausgangsspannung des Sensors 11 werden dann in der Impulsformerstufe
13 Impulse gebildet, die in den Zähler eingegeben werden. Ist die für den Fahrer
optimale Stellung des Spiegels 1 erreicht, so läßt er den Schalter 21 bzw. 22 los.
Nach Beendigung der Rotorbewegung wird der im Zähler 14 erreichte Zählerstand sofort
in den Speicher 16 eingelesen. An beiden Eingängen des Komparators 15 liegen nun
gleiche Zahlenwerte an, so daß keine Nachführung des Motors 2 erfolgt.
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Soll diese individuelle Spiegeleinstellung zum wiederholten Abruf
eingespeichert werden, so wird der erreichte Zählerstand 14 zusätzlich in einem
weiteren Speicherplatz des Speichers 16 abgelegt, in dem zuerst die Taste 27 gedrückt
und innerhalb einer vorbestimmten Zeit - etwa fünf Sekunden - die dem Fahrer zugeordnete
Personentaste 23 bzw. 24 bzw. 25 bzw. 26 betätigt wird.
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Will nun nach Benutzung des Kraftfahrzeugs durch einen anderen Fahrer
der Fahrer, dessen Spiegeleinstellung eingespeichert ist, seine optimale Spiegeleinstellung
wieder erreichen , so hat er lediglich den ihm zugeordneten Tastschalter 23 zu betätigen.
Durch Betätigen des Tastschal-
ters 23, aber auch bei Betätigen
jedes anderen Schalters in den beiden Schaltereinheiten 18 und 19, wird der zuletzt
in den Speicher 16 eingelesene Zählerinhalt des Zählers 14 wieder in den Zähler
14 geschoben. Damit ist sichergestellt, daß der Zählerinhalt nach dem Einschalten
identisch mit dem Inhalt vor dem Ausschalten ist. Nach dem Auslesen des letzten
Zählerstandes aus dem Speicher 16 erscheint an den Speicherausgängen der dem Tastschalter
23 zugeordnete Zählerinhalt. An den einen Eingängen des Komparators 15 liegt nunmehr
der letzte Zählerinhalt des Zählers 14 und an den anderen Eingängen des Komparators
15 der dem Tastschalter zugeordnete Zählerinhalt. Sind beide Werte verschieden,
so liegt für die Motorsteuerung einerseits eine Aussage über die einzuschlagende
Laufric-htung vor und andererseits der Hinweis, daß der Motor in Betrieb gesetzt
werden muß. Der Motor beginnt nunmehr zu laufen und der Zähler 14 beginnt mit seinem
Vorwärts- bzw. Rückwärtszählvorgang. Dieser Vorgang dauert solange,his der vom Zähler
14 abgegebene Wert dem vom Speicher abgegebenen Wert entspricht, der Komparator
15 also Koinzidenz an die Logikschaltung 17 meldet. Die gewünschte Spiegelstellung
ist erreicht. Der Motor wird abgeschaltet und, um den Stromverbrauch des Systems
zu verringern, wird das gesamte System, ausgenommen der Speicher 16, drei Minuten
nach Tastenbetätigung selbsttätig vom Bordnetz abgeschaltet.
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Um zu verhindern, daß bei Arbeiten am Bordnetz, bei denen die Akkumulatorbatterie
abgeklemmt wird, der Inhalt des Speichers 16 verlarengeht, kann dieser mit einer
gesonderten Batterie 41, beispielsweise einem Nickel-Cadmium-Akkumulator, gepuffert
werden.
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