DE3433204A1

DE3433204A1 - Vorrichtung zum antrieb von motorisch bewegten schliessteilen

Info

Publication number: DE3433204A1
Application number: DE19843433204
Authority: DE
Inventors: Albert 8080 Fürstenfeldbruck Zintler
Original assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Current assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Priority date: 1983-09-12
Filing date: 1984-09-10
Publication date: 1985-03-28
Also published as: DE3433204C2

Description

Vorrichtung zum Antrieb von
motorisch bewegten Schließteilen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb von motorisch bewegten Schließteilen, insbesondere an Kraftfahrzeugen, mit einer Schutzschaltung zum Unterbrechen der Schließbewegung bei drohendem Einklemmen eines Gegenstandes in der Öffnung.
Für einen Einklemmschutz, der ohne zusätzliche, außerhalb der Antriebssteuerung liegende Komponenten, wie Berührungsschalter und dergleichen, auskommt, wurden bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen. Beispielsweise ist es bekannt (DE-PS 1 110 282 und US-PS 4,220,900), den Strom des Antriebsmotors für ein Schließteil, wie ein Kraftfahrzeugschiebedach, -schiebehebedach oder -fenster, zu überwachen und den Anstieg des motorstroms beim Einklemmen eines Gegenstandes zur Signal gabe an die die Schließbewegung unterbrechende Schutzschaltung auszuwerten. Eine solche Art der Auswertung kann jedoch nicht verhindern, daß auf den vor einem Einklemmen zu schützenden Gegenstand, insbesondere Finger oder andere Körperteile, bereits eine erhebliche Klemmkraft ausgeübt wird, bevor die Anordnung anspricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die erhöhte Sicherheit gewährleistet und die sich mit relativ einfachen Mitteln aufbauen läßt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen die Verstellgeschwindigkeit des Schließteils auf mindestens einem für drohendes Einklemmen kritischen Bereich des Verstellweges des Schließteils erfassenden Geschwindigkeitsgeber und eine auf das Geschwindigkeitssignal und/oder dessen zeitliche Änderung ansprechende Auswertestufe zum Erzeugen eines die Schutzschaltung wirksammachenden Einklemmsignals.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß motorisch bewegte Schließteile, wie Schiebedächer, Kraftfahrzeugfenster und -türen, abgesehen von der Anfangsbeschleunigung und der Endabbremsung mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit angetrieben werden. Die Verstellgeschwindigkeit nimmt jedoch plötzlich ab, wenn das Schließteil auf einen Gegenstand trifft. Ein der Verstellgeschwindigkeit proportionales Geschwindigkeitssignal stellt infolgedessen einen zuverlässigen Indikator für eine Einklemmgefahr dar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein die Iststellung des Schließteils erfassender Positions-Istwertgeber vorgesehen, und diesem ist zur Bildung des Geschwindigkeitssignals eine Differenzierstufe nachgeschaltet. Auf diese Weise kann das Geschwindigkeitssignal einfach und sicher erhalten werden. Um Geschwindigkeitsänderungen zu ermitteln, die ein Indiz für einsetzendes Einklemmen sind, ist dem Geschwindigkeitsgeber zweckmäßig eine Differenzierstufe zur Bildung eines der Beschleunigung bzw. Verzögerung des Schließteils entsprechenden Beschleunigungssignals nachgeschaltet.
Das Positionssignal und die daraus abgeleiteten Signale.
d.h. vorzugsweise das Geschwindigkeitssignal und das Beschleunigungssignal, sind von Störgrößen wie der Umgebungstemperatur, der Beschaffenheit der Antriebsmechanik und dem Motorstrom unabhängig. Um jedoch auch bei Spannungsschwankungen, wie sie insbesondere bei Fahrzeugen häufig anzutreffen sind, sicher zwischen einer Einklemmgefahr und einem Spannungsabfall unterscheiden zu können, kann die Auswertestufe vorteilhaft zusätzlich mit einem Antriebsstrom- oder An triebsspannungssignal von einem den Strom bzw. die Antrieb spannung des Antriebsmotors erfassenden Geber beaufschlagt sein.
Schließteile, wie Schiebedächer, Fenster oder Türen von Fahrzeugen werden beim Übergang in die Schließstellung in der Regel gegen eine Dichtung oder dergleichen angedrückt, wodurch die Verstellgeschwindigkeit verringert wird, ohne daß noch die Gefahr eines Einklemmens besteht. Um ein unerwünschtes Ansprechen der Schutzschaltung in derartigen Bewegungsphasen zu unterbinden, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Ansprechempfindlichkeit der Schutzschaltung in Abhängigkeit von der Istposition des Schließteils änderbar. Beispielsweise ist die Anordnung so getroffen. daß die Schutzschaltung in mindestens einem vorbestimnten Bereich des Verstellweges des Schließteils deaktiviert wird.
Durch irgendwelche Störeinflüsse verursachte Änderungen der Verstellgeschwindigkeit während einer Öffnungsbewegung signalisieren im Gegensatz zu den bei einer Schließbewegung auftretenden Geschwindigkeitsänderungen keine Einklemmgefahr. Um zu gewährleisten, daß die Schutzschaltung nur während einer Schließbewegung aktiviert wird, weist zweckmäßig die Auswertestufe eine Logikschaltung zur Erkennung einer Schließbewegung auf.
Im Falle von Schiebehebedächern erfolgt ausgehend von der Schließstellung eine Verstellbewegung des Antriebes in beiden Richtungen. Die Verstellbewegung in der einen Richtung stellt die Schiebebewegung, die Verstellbewegung in der anderen Richtung die Auss-tellbewegung dar. In einem solchen Fall weist die Auswertestufe vorzugsweise eine Logikschaltung zur Unterscheidung zwischen dem Ausstell- oder Hebe- und dem Schiebebereich auf.
Die Auswertestufe ist zweckmäßig mit Schaltungskomponenten zum Unterdrücken von insignifikanten Signalschwankungen versehen. Dabei kann es sich insbesondere um Fensterkomparatoren handeln.
Der Antrieb ist vorteilhaft in an sich bekannter Weise (DE-Patentanmeldung P3324107.4 ) Teil eines mit einem Positions-Sollwertgeber versehenen Regelkreises, der die am Sollwertgeber gewählte Stellung des Schließteils mit dessen Iststellung vergleicht und das Schließteil verstellt, bis die Regelabweichung zu Null geworden ist.
Die Anordnung läßt sich so auslegen, daß der Antrieb aufgrund eines Einklemmsignals stillgesetzt wird. Vorzugsweise ist der Aufbau jedoch SQ getroffen, daß aufgrund eines Einklemmsignals eine Umsteuerung des Antriebes erfolgt, d.h.
der Antrieb von einer Schließbewegung selbsttätig in eine Öffnungsbewegung übergeht.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß ausglegten Antriebsvorrichtung für ein motorisch bewegtes Hebeschiebedach, Fig. 2 ein Schaltbild der Differenzierstufen zum Ableiten eines Geschwindigkeits- und eines Beschleunigungssignals aus einem Positionssignal, und Fig. 3 ein Schaltbild der bei der Anordnung nach Fig. 1 vorgesehenen Auswerteschaltung, Fig.4 ein Schaltbild einer Anordnung zum Andern der Ansprechempfindlichkeit der Schutzschaltung und Fig.5 ein Schaltbild einer Anordnung zum Deaktivieren der Schutzschaltung in einem vorbestimmten Bereich des Verstellweges des Schließteils.
Entsprechend Fig. 1 wird ein als Block angedeutetes Schiebehebedach 10 von einem Antriebsmotor 11 über einen Antrieb 12, beispielsweise in Form von drucksteifen Gewindekabeln verstellt, die mit einem vom Motor 11 angetriebenen Ritzel in Eingriff stehen. Der Motor 11 wird von einem Steuergerät 13 gesteuert, dem seinerseits ein Positions-Sollwertsignal U von einem Positions-Sollwertgeber 14 zugeführt 5 wird. Die Istposition X des Daches 10 wird von einem Positions-Istwertgeber 15 erfaßt und in ein Positions-Istwertsignal U. umgesetzt. das im Steuergerät 13 mit dem Po-2 sitions-Sollwert U5 verglichen wird. Eine solche Anordnung ist in der DE-Patentanmeldung P 3324107.4 im einzelnen erläutert und bedarf daher vorliegend keiner näheren Diskussion.
Das Positions-Istwertsignal Ui geht außerdem einer ersten Differenzierstufe 16 zu, die durch Differenzieren dieses Signals ein Geschwindigkeitssignal U bildet. Der Diffev renzierstufe 16 ist eine zweite Differenzierstufe 17 nachgeschaltet, die aus dem Signal U durch Differenzieren v ein Beschleunigungssignal Ub ableitet. Das Positionssignal, das Geschwindigkeitssignal und das Beschleunigungssignal gehen einer Auswertestufe 18 zu, die in Abhängigkeit von dem Vorliegen vorgegebener Kombinationen der Eingangssignale ein Einklemmsignal Uk erzeugt. Das Einklemmsignal geht an das Steuergerät 13. das eine Drehrichtungsumkehr des Antriebsmotors 11 bewirkt. Damit die Auswertestufe 18 zwischen dem Hebe- und dem Schiebebereich des Daches 10 unterscheiden kann, liegt an einem weiteren Eingang der Auswertestufe 18 ein Signal U an, das der Schließn oder Neutrelstellung des Daches 10 entspricht.
Die Differenzierstufe 16 weist entsprechend Fig. 2 einen Operationsverstärker 20 auf, dessen nichtinvertierender Eingang an Masse liegt, während vom Ausgang zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ein Widerstand 21 zurückführt. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 20 ist eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 22 und einem Kondensator 23 vorgeschaltet. An der Eingangsseite des Widerstands 22 liegt das Positionssignal U. an. Dieses wird zu dem Geschwindigkeitssignal Uvam 2 Ausgang des Operationsverstärkers 20 differenziert. Der Ausgang des Operationsverstärkers 20 ist über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 24 und einem Kondensator 25 an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 26 der zweiten Differenzierstufe 17 angeschlossen. Zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 26 liegt ein Widerstand 27. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 26 ist mit Masse verbunden.
Auf diese Weise wird das Geschwindigkeitssignal U durch v Differenzieren in das Beschleunigungssignal Ub umgewandelt.
Entsprechend Fig. 3 weist die Auswerteschaltung 18 eine Gruppe von Operationsverstärkern 30, 31, 32, 33 und 34 auf. Den Operationsverstärkern 30, 31 ist ein Spannungsteiler bestehend aus Widerständen 35, 36 und 37 vorgeschaltet. In entsprechender Weise liegt vor den Operationsverstärkern 32, 33 ein Spannungsteiler mit Widerständen 38, 39, 40.. Das Geschwindigkeitssignal U liegt an dem nichtinvertierenden Eingang des Operav tionsverstärkers 30 und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 31 an. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 30 ist an die Verbindungsstelle der Widerstände 35, 36 angeschlossen, während der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 31 an die Verbindungsstelle der Widerstände 36, 37 angeschlossen ist. Die Verstärker 30, 31 und der Spannungsteiler 35, 36, 37 bilden zusammen einen Fensterkomparator derart, daß am Ausgang des Operationsverstärkers 30 ein positives Signal (logischer Pegel: "high ") erscheint, wenn das Geschwindigkeitssignal U größer als ein v erster vorbestimmter Grenzwert U 1 ist. Entsprechend ergrl scheint am Ausgang des Operationsverstärkers 31 ein positives Signal (logischer Pegel: ffhighfl), wenn das Geschwindigkeitssignal U kleiner als ein zweiter vorbestimmter Grenzwert v gr2 ist. In allen anderen Fällen erscheint an beiden Operationsverstärkerausgängen der logische Signalpegel nlow.
Das Beschleunigungssignal Ub geht an den nichtinvertierenden eingang des Verstärkers 32 und den invertierenden Eingang des Verstärkers 33. Der invertierende Eingang des Verstärkers 32 ist an die Verbindungsstelle der Widerstände 38, 39 angeschlossen, während der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 33 an die Verbindungsstelle der Widerstände 39, 40 angeschlossen ist. Die Verstärker 32, 33 und der Spannungsteiler 38, 39, 40 bilden zusammen einen Fensterkomparator derart, daß am Ausgang des Operationsverstärkers 32 ein positives Signal (logischer Pegel: highn) erscheint, wenn das Beschleunigungssignal Ub größer als ein vorbestimmter Grenzwert U r3 ist. Entspregr3 chend erscheint am Ausgang des Operationsverstärkers 33 ein positives Signal (logischer Pegel: ¢high), wenn das Beschleunigungssignal Ub kleiner als ein weiterer vorbestimmter Grenzwert U ist. In allen anderen Fällen erscheint gr4 an beiden Operationsverstärkerausgängen der logische Signalpegel "lot".
Die Ausgänge der Verstärker 30, 31 sind mit einem Eingang einer UND-Schaltung 42 bzw. einer UND-Schaltung 43 verbunden.
Der Ausgang des Verstärkers 32 ist an einen zweiten Eingang der UND-Schaltung 42 angeschlossen, während der Ausgang des Verstärkers 33 mit einem zweiten Eingang der UND-Schaltung 43 verbunden ist. Die Signale U und U. liegen am nichtinvertien 2 renden bzw. am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 34 an. An dessen Ausgang erscheint ein durch einen Vergleich der Signale U und U. gebildetes Signal U zur Untern 1 p scheidung des Hebe- und des Schiebebereichs des Daches 10.
Der Ausgang des Verstärkers 34 ist an einen dritten Eingang der UND-Schaltung 42 angeschlossen. und er steht über einen Inverter 44 mit einem dritten Eingang der UND-Schaltung 43 in Verbindung. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 42, 43 sind an die beiden Eingänge einer ODER-Schaltung 45 angeschlossen, an deren Ausgang das Einklemmsignal Uk erscheint.
Bei der erläuterten Schaltungsanordnung wird ein Einklemmsignal Uk erzeugt, wenn U>U und v grl Vb > Ugr3 sowie Ui > Un oder wenn Uv < ugr2 und Ub < Ugr4 sowie Ui zu U 1 n In Abhängigkeit von der Dachposition können sich,beispielsweise aufgrund von Reibung, unterschiedliche mechanische Widerstände ergeben, die von der Auswertestufe 18 fälschlicherweise als Einkleininfall erkannt werden können. Daher kann es zweckmäßig sein, in gewiesen Grenen die Ansprechempfindlichkeit der Auswertestufe 18 der jeweiligen Dachposition anzupassen. Für diesen Zweck können den Eingängen Uv und /oder Ub der Schaltungsanordnung gemäß Fig.3 jeweils eine Bewertungsstufe der in Fig.4 dargestellten Art vorgeschaltet werden. Mittels dieser Bewertungsstufen erfolgt eine Bewertung des Geschwindigkeitssignals Uvbzw. des Beschleunigungssignals Ub in Abhängigkeit von dem Positionssignal U-. Der Zusammenhang von U. und Uv bzw.Ub ist abhän-1 1 zw.U gig yon der jeweiligen Dachkonstruktion und wird durch zweckentsprechende Funktionsnetzwerke schaltungstechnich nachgebildet. Die dabei erzeugte Steuerspannung Ust= f(Ui) geht über einen Widerstand 49 an die Lichtemissionsdiode 50 eines Optokopplers 51, dessen Ausgangsstufe 52 Teil eines Spannungsteilers mit einem Teilerwiderstand 53 bildet. An dem Spannung teiler 52,53 liegt das Signal Uv bzw. Ub an. Am Ausgang 54 des Spannungsteilers 52,53 erscheint das bewertete Signal UvA bzw. UbA, das dann den Operationsverstärkern 30, 31 bzw. 32, 33 der Fig.3 zugeführt wird.
Außerdem kann es zweckmäßig sein, das Steuergerät 13 gegenüber dem Einklemmsignal Uk unempfindlich zu machen oder die Erzeugung des Einklemmsignals Uk durch die Auswertestufe 18 zu verhindern, wenn sich das Schiebehebedach der Schließstellung so weit angenähert hat, daß das Einklemmen eines Fingers oder dergleichen ohnehin unmöglich ist.Der Deckel läßt sich dann gegen eine Dichtung anpressen, ohne daß die Schutzschaltung unerwünscht anspricht. Für diesen Zweck können der Operationsverstärker 34 und der Inverter 44 der Schaltungsanordnung gemäß Fig.3 durch die in Fig.5 dargestellte Baugruppe ersetzt werden .Die Schaltungsanordnung gem.Fig.5 hat die Aufgabe,dielSchutzschaltung in einem Bereich + S U um Un zu deaktivieren. Über einen Addierer 55 und einen Inverter 56 wird das Signal Un+ A U gebildet, das dann in einem Komparator 57 mit dem Positionssignal Ui verglichen wird. Es gilt U = 1, wenn Un+#<Ui.
p n 1 In entsprechender Weise wird mittels eines Addierers 58 und eines Inverters 59 das Signal Un U gebildet, das in einem Komparator 60 mit dem Positionssignal Ui verglichen wird. Es gilt Up = 1, wenn Un - U >Ui Damit werden die Signale Up bzw. Up nur außerhalb des Bereichs Un + #U erzeugt. In dem genannten Bereich wird das Einklemmsignal Uk unterdrückt. Für unsymmetrische Abschaltbereich mit Bezug auf die Null-Lage können die Spannungen + tU und - sU unterschiedliche Werte besitzen.
Ferner ist es möglich, in der in Fig.1 durch eine gestrichelte Linie 46 angedeuteten Weise in die Auswertung zusätzlich den Motorstrom einzubeziehen. In diesem Fall geht über die Leitung 46 (Fig.1) an die Auswertestufe 18 ein Signal UI1 , das kennzeichnend für den, zum Beispiel proportional dem, Motorstrom des Motors ii ist. Die Auswertestufe 18 weist dann entsprechend Fig. 3 einen zusätzlichen Komparator 48 auf, an dessen nicht invertierenden Eingang das Signal U11 angelegt wird.
Dem invertierenden Eingang des Komparators 48 geht ein Signal UIgr zu, das kennzeichnend für einen Stromgrenzwert ist. Übersteigt der im Motor 11 fließende Strom, beispielsweise aufgrund eines Defektes des Schiebedachmechanismus,wegen abnormaler Schwergängigkeit oder dergleichen einen vorbestimmten Stromgrenzwert, löst ein vom Ausgang des Komparators 48 an einen weiteren Eingang der ODER-Schaltung 45 gehendes Fehlersignal UI2 das Einklemmsignal Uk aus. Auf diese Weise kann eine Überlastung des Motors 11 einfachund zuverlässig vermieden werden.
Die erläuterte Anordnung läßt sich auch dahingehend erweitern, daß nach Wegfall des Einklemmsignals bzw. mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung danach der vor Auftreten des Einlemmsignals laufende Schließvorgang selbständig wieder aufgenommen wird.

Claims

A n s p r-ü c h e 1. Vorrichtung zum Antrieb von motorisch bewegten Schließteilen für Öffnungen, insbesondere an Kraftfahrzeugen, mit einer Schutzschaltung zum Unterbrechen der Schließbewegung bei drohendem Einklemmen eines Gegenstandes in der Öffnung, gekennzeichnet durch eine die Verstellgeschwindigkeit des Schließteils auf mindestens einem für drohendes Einklemmen kritischen Bereich des Verstellweges des Schließteils erfassenden Geschwindigkeitsgeber (15, 16) und eine auf das Geschwindigkeitssignal und/oder dessen zeitliche Änderung ansprechende Auswertestufe (18) zum Erzeugen eines die Schutzschaltung (13) wirksammachenden Einklemmsignals.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Iststellung des Schließteils erfassender Positions-Istwertgeber (15) vorgesehen und diesem zur Bildung des Geschwindigkeitssignals eine Differenzierstufe (16) nachgeschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Geschwindigkeitsgeber (15, 16) eine Differenzierstufe (17) zur Bildung eines der Beschleunigung bzw. Verzögerung des Schließteils entsprechenden Beschleunigungssignals nachgeschaltet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertestufe (18) zusätzlich mit einem Antriebsstrom- oder Antrieb spannungssignal von einem den Strom bzw. die Antriebsspannung des Antriebsmotors erfassenden Geber beaufschlagt ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechempfindlichkeit der.Schutzschaltung in Abhängigkeit von der Istposition des Schließsteils änderbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschaltung in mindestens einem vorbestimmten Bereich des Verstellweges des Schließteils deaktivierbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertestufe (18) eine Logikschaltung (42,43,45) zur Erkennung einer Schließbewegung aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Antrieb eines Schiebehebedaches, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertestufe (18) eine Logik-~-schaltung (34, 44) zur Unterscheidung zwischen dem Hebe- und dem Schiebebereich aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertestufe (18) mit Schaltungskomponenten (30, 31, 32, 33) zum Unterdrücken von insignifikanten Signalschwankungen versehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltungskomponenten zum Unterdrücken von insignifikanten Signalschwankungen Fensterkomparatoren vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (11, 12) Teil eines mit einem Positions-Sollwertgeber (14) versehenen Regel kreises -ist, der die am Sollwertgeber gewählte Stellung des Schließteils mit dessen Iststellung vergleicht und das Schließteil verstellte bis die Regelabweichung zu Null geworden ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (11, 12) aufgrund eines Einklemmsignals in seiner Antriebsrichtung umsteuerbar ist.