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Schaltanordnung für eine Fensterhebeanlage in Kraftfahrzeugen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung gemäß den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Eine Schaltanordnung dieser Art ist in der DE-OS 29 26 938 gezeigt.
In den Stromkreis eines jeden Elektromotors ist dabei ein Meßwiderstand eingeschleift,
wobei die Spannungsabfälle an diesen Meßwiderständen einer zentralen Auswerteschaltstufe
zugeführt werden. Sobald ein Gegenstand zwischen einer Fensterscheibe und dem Rahmen
eingeklemmt wird und folglich bei blockiertem Elektromotor der Motorstrom ansteigt,
spricht diese Auswerteschaltstufe an. Von dieser Auswerteschaltstufe wird ein Relais
mit mehreren Schaltkontakten angesteuert, welches dann die Drehrichtung der Elektromotoren
umkehrt. Bei der bekannten Schaltanordnung werden dabei alle Elektromotoren über
dieses Relais direkt angesteuert. Außerdem werden über weitere Schaltkontakte des
Relais die manuell betätigbaren Umpolschalter abgeschaltet. Diese bekannte Schaltanordnung
ist daher verhältnismäßig kompliziert und erfordert einen hohen Verdrahtungsaufwand.
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Auch bei der Ausführung nach der DE-OS 21 27 207 wird ein Wechselschalter
zur Drehrichtungsumkehr eines Elektromotors betätigt, sobald ein Gegenstand zwischen
Fensterscheibe und Rahmen eingeklemmt wird. Wiederum wird der Elektromotor direkt
über den Wechselschalter angesteuert, der zwischen dem manuell betätigbaren Umpolschalter
und dem Elektromotor in dessen Stromkreis eingeschleift ist. Auch bei dieser Ausführung
ergibt sich ein beträchtlicher Verkabelungsaufwand, wenn mehrere Elektromotoren
vorgesehen sind, denn dann muß jedem Elektromotor ein solcher Wechselschalter zugeordnet
werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Schaltanordnung der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß mit einer zentralen
Auswe rteschaltstufe ohne großen Verkabelungsaufwand die Drehrichtung bestimmter
Elektromotoren im Störungsfall geändert wird oder diese Elektromotoren wenigstens
abgeschaltet werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, daß eine Direktansteuerung
aller Elektromotoren im Störungsfall nicht unbedingt erforderlich ist, weil nur
die Drehrichtung der Elektromotoren geändert werden muß, die momentan die zugeordnete
Fensterscheibe heben. Dagegen ist eine Umpolung der Elektromotoren nicht unbedingt
notwendig, die über den manuell betätigbaren Umpolschalter nicht oder gerade zum
Senken der Fensterscheibe angesteuert sind. Auf dieser Uberlegung basiert die Lösung,
anstelle der bekannten Direktansteuerung der Elektromotoren das Potential an den
Eingangsklemmen des Umpolschalters zu ändern.
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Die Erfindung und deren vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachstehend
anhand des in der Zeichnung dargestellten Schaltbildes näher erläutert.
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In dem Schaltbild sind mit 10, 11, 12 und 13 Elektromotoren bezeichnet,
die über einen nicht näher dargestellten Verstellmechanismus zugeordnete Fensterscheiben
heben und senken können. über den Elektromotor 10 wird die Fensterscheibe in der
Fahrertür, über den Elektromotor 11 die Fensterscheibe in der Beifahrertür betätigt.
Die Elektromotoren 12 und 13 dienen zur Verstellung der Fensterscheiben in den Hintertüren.
Jedem Elektromotor ist ein manuell betätigbarer Umpolschalter 14, 15, 16 und 17
zugeordnet. Uber einen Schalter 18 kann der Fahrer die Versorgungsspannung für die
Elektromotoren in den Hintertüren ein- und ausschalten. Außerdem gehört zu der Schaltanordnung
noch eine zentrale Auswerteschaltstufe 19, deren Aufbau und Funktion später beschrieben
wird. Alle Elektromotoren werden aus der Spannungsquelle 20 gespeist. Mit 21 ist
der in Kraftfahrzeugen übliche Zündschalter bezeichnet.
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Da alle Elektromotoren im wesentlichen in gleicher Weise und über
vergleichbare Komponenten angesteuert werden, dürfte es genügen, wenn im folgenden
lediglich die zur Ansteuerung des Elektromotors 10 dienenden
Komponenten
beschrieben werden. Der Umpolschalter 14 hat zwei Kontaktbrücken 30 und 31, die
unabhängig voneinander umstellbar sind. Diese Kontaktbrücken sind an die Ausgangsklemmen
32 und 33 des Umpolschalters 14 angeschlossen.
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In der in der Zeichnung dargestellten Ruhestellung liegen diese Kontaktbrücken
auf zugeordneten Ruhekontakten 34 und 35 auf. Zum Heben der Fensterscheibe wird
die erste Kontaktbrücke 30 auf den Arbeitskontakt 36 umgestellt, wobei die zweite
Kontaktbrücke 31 ihre Ruhestellung beibehält.
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Zum Senken der Fensterscheibe wird dagegen diese zweite Kontaktbrücke
31 auf den zugeordneten Arbeitskontakt 37 umgestellt, während die erste Kontaktbrücke
30 ihre Ruhestellung beibehält. Die erwähnten Ruhe- und Arbeitskontakte können auch
als Eingangsklemmen des Umpolschalters 14 bezeichnet werden.
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In die Anschlußleitungen zwischen den Ausgangsklemmen des Umpolschalters
14 und den Anschlußklemmen des Elektromotors 10 ist jeweils ein Endlagenschalter
38 und 39 eingeschleift. Der Endlagenschalter 38 wird bei volständig geschlossenem
Fenster in die gestrichelte Schaltstellung umgestellt und schaltet dann Massepotential
von der Leitung 22 an die entsprechende Motoranschlußklemme. Der andere Endlagenschalter
39 wird bei vollständig geöffnetem Fenster in die gestrichelt gezeichnete Lage umgestellt
und schaltet dann Masse an die andere Motoranschlußklemme. Bei teilweise geöffnetem
Fenster nehmen die Endlagenschalter die in der Zeichnung dargestellte Schaltstellung
ein.
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An dem Arbeitskontakt 37 der zweiten Kontaktbrücke 31 liegt über die
Leitung 23 positives Potential, sobald der Zündschalter 21 eingeschaltet ist. Das
Potential an den übrigen Eingangsklemmen des Umpolschalters 14 wird dagegen von
der zentralen Auswerteschaltstufe 19 bestimmt. Zu dieser zentralen Auswerteschaltstufe
19 gehört ein vorzugsweise transistorisiertes Zeitglied 40 mit einem Triggereingang
41 und einem Ausgang 42, an den zwei Relais 43 und 44 angeschlossen sind. Der Aufbau
dieses Zeitgliedes 40 wird nicht näher beschrieben, da es nur übliche logische Bausteine
aufweist und ein Fachmann ohne Schwierigkeiten in der Lage sein wird, die Eingangssignale
in der richtigen Weise miteinander zu verknüpfen, sodaß an den Ausgängen Signale
zur Auslösung der später beschriebenen Funktionen anstehen.
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Die Relais 42 und 43 betätigen jeweils einen Umschaltkontakt 45 und
46. Der Umschaltkontakt 45 ist mit dem Arbeitskontakt 36 der ersten Kontaktbrücke
30 verbunden. Der Umschaltkontakt 46 ist dagegen mit dem Ruhekontakt 35 der zweiten
Kontaktbrücke 31 verbunden. Diese Umschaltkontakte 45 und 46 wirken mit Festkontakten
47 und 48 bzw. 49 und 50 zusammen, die an die Spannungsquelle 20 angeschlossen sind.
Die Festkontakte 48 und 49 sind mit Masse 24 verbunden. Der Festkontakt 47 ist über
den Zündschalter 21, der Festkontakt 50 direkt mit dem positiven Pol 25 der Spannungsquelle
20 verbunden. Zu der zentralen Auswerteschaltstufe 19 gehört noch ein weiteres Relais
55, dessen bewegliche Kontaktbrücke 56 mit dem Ruhekontakt 34 des Umpolschalters
14 verbunden ist und dessen Festkontakte 57 und 58 an Masse 24 bzw. den Pluspol
25 angeschlossen sind. Ueber dieses Relais 55 ist also das Potential am Ruhekontakt
34 des Umpolschalters 14 umschaltbar.
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Normalerweise nehmen die Relais der Auswerteschaltstufe 19 die in
der Zeichnung dargestellte Schaltstellung ein. Dann liegt an beiden Ruhekontakten
34 und 35 Massepotential und an beide Arbeitskontakten 36 und 37 positives Potential.
In der Ruhestellung des Umpolschalters 14 ist folglich der Elektromotor 10 kurzgeschlossen.
Wird nun zum Heben der Fensterscheibe die erste Kontaktbrücke 30 umgestellt, liegt
der Elektromotor 10 an Spannung und läuft in einer bestimmten Drehrichtung solange,
bis der Umpolschalter 14 wieder in sein Ruhestellung gebracht wird oder bis bei
völlig geschlossenem Fenster der Endlagenschalter 38 umschaltet. Wird dagegen die
zweite Kontaktbrücke 31 betätigt, läuft der Elektromotor 10 in der anderen Drehrichtung,
bis der Endlagenschalter 39 bei völlig geöffnetem Fenster umschaltet, sofern nicht
vorher der Umpolschalter 14 in seine Ruhestellung zurückgestellt wurde. Insgesamt
ist also festzustellen, daß über den manuell betätigbaren Umpolschalter 14 die Drehrichtung
des Elektromotors 10 vorgegeben und damit das Fenster geöffnet oder geschlossen
werden kann.
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Jedem Elektromotor ist ein Schaltelement 60, 61, 62 bzw. 63 zugeordnet,
das anspricht, wenn ein Gegenstand zwischen der Scheibe und dem Rahmen eingeklemmt
wird. Es kann sich dabei um eine an sich bekannte Kontaktleiste handeln, die am
Rand der Scheibe angebracht ist. Jedes Schaltelement ist
über eine
Entkopplungsdiode 64 mit der Ausgangsklemme 32 bzw. der ersten Kontaktbrücke 30
verbunden, die zum Heben des Fensters betätigt wird.
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Außerdem sind alle Schaltelemente an den Triggereingang des Zeitgliedes
40 der Auswerteschaltstufe 19 angeschlossen. Folglich wird die von der ersten Kontaktbrücke
30 durchgeschaltete Schaltspannung dem Triggereingang 41 des Zeitgliedes 40 als
Schaltsignal zugeführt, sobald ein Gegenstand eingeklemmt wird. Damit wird das Zeitglied
40 gesetzt und die Relais 43 und 44 werden gleichzeitig erregt. Damit wird das Potential
an bestimmten Eingangsklemmen des Umpolschalters 14 geändert. Am Arbeitskontakt
36 der ersten Kontaktbrücke 30 liegt nun Massepotential, während am Ruhekontakt
35 der zweiten Kontaktbrücke 31 nun positives Potential liegt.
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Im folgenden wird nun nochmals ein Verstellvorgang zum Schließen des
Fensters beschrieben. Die erste Kontaktbrücke 30 des Umpolschalters 14 führt dabei
zunächst positives Potential, die zweite Kontaktbrücke 31 dagegen Massepotential,
solange die Relais 43 und 44 entregt sind. Wird nun ein Gegentand eingeklemmt und
damit das Zeitglied 40 getriggert, wechselt das Potential an dem Ruhekontakt 35
sowie dem Arbeitskontakt 36, sodaß sich auch die Drehrichtung des Elektromotors
10 ändert. Folglich wird die Scheibe abgesenkt, sodaß ein eventuell eingeklemmter
Gegenstand wieder frei wird. Da die instabile Schaltphase des Zeitgliedes 40 größer
ist als die maximale Verstellzeit zum Senken der Fensterscheibe, wird im Störungsfall
das Fenster vollständig geöffnet, was aus Sicherheitsgründen zweckmäßig ist. Dies
gilt auch, wenn zwischenzeitlich der Umpolschalter 14 in sein Ruhestellung zurückgestellt
werden sollte, weil auch der Ruhekontakt 34 an Masse liegt.
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Da die Eingangsklemmen aller Umpolschalter parallelgeschaltet sind,
werden bei einem Störungsfall an einer Scheibe alle Fenster vollständig geöffnet.
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Bevorzugt wird jedoch eine Ausführung, bei der zugleich mit der Erregung
der Relais 43 und 44 auch das Relais 55 erregt wird. Damit wird an den Ruhekontakt
34 positives Potential aufgeschaltet. Das hat zur Folge, daß alle Elektromotoren,
deren zugeordnete Umpolschalter ihre Ruhestellung einnehmen, weiterhin kurzgeschlossen
sind. Folglich werden bei dieser bevorzugten Ausführung nur diejenigen Elektromotoren
umgepolt, die zum Heben der zugeordneten Scheibe angesteuert sind. Sobald die Umpolschalter
wieder
in ihre Ruhelage umgestellt sind, werden die Elektromotoren
abgeschaltet.
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Auf diese Weise wird also sichergestellt, daß bei einem Ansprechen
eines der Schaltelemente 60 bis 63 alle Fenster abgesenkt werden, die zu diesem
Zeitpunkt gerade im Sinne eines Fenterschließens verstellt werden.
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In dem Schaltbild sind noch Steuergeräte 70 bis 73 eingezeichnet,
die Teil einer zentralen Türschließanlage des Kraftfahrzeuges sind. Diese Steuergeräte
sind in herkömmlicher Weise aufgebaut. Für die vorliegende Erfindung ist nur wesentlich,
daß beim Verriegeln der Kraftfahrzeugtüren auf der Leitung 74 ein Schaltimpuls ausgelöst
wird, durch den allein das Relais 55 erregt wird. Damit wird positives Potential
auf den Ruhekontakt 34 des Umpolschalters 14 geschaltet, sodaß der Elektromotor
10 derart angesteuert wird, daß das Fenster geschlossen wird. Entsprechendes gilt
auch bezüglich der anderen Elektromotoren. Wird bei diesem beim Türverriegeln ausgelösten
Fensterschließvorgang ein Gegenstand eingeklemmt, werden nun zusätzlich wieder die
anderen Relais 43 und 44 erregt, wodurch alle Elektromotoren kurzgeschlossen werden.
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Insgesamt ist also folgendes festzustellen: Bei eingeschaltetem Zündschalter
21 können alle Fenster individuell über die Umpolschalter 14 bis 17 angehoben bzw.
abgesenkt werden. Beim Verriegeln der Türen werden alle Fenster selbsttätig geschlossen,
auch wenn die Zündung abgeschaltet ist. Wird während des individuell eingeleiteten
Fensterschließvorganges ein Gegenstand eingeklemmt, werden alle gerade angehobenen
Fenster automatisch abgesenkt, solange der entsprechende Umpolschalter betätigt
ist. Bei dem selbstätigen Schließen der Fenster beim Verriegelungsvorgang werden
dagegen die Elektromotoren nur abgeschaltet, aber nicht umgepolt.
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Durch die Umpolung einiger Eingangsklemmen der Umpolschalter anstelle
der bisher üblichen Direktansteuerung der Elektromotoren im Störungsfall wird also
eine einfache, aber dennoch betriebssicher abeitende Schaltanordnung für eine Fensterhebeanlage
geschaffen.