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Stelleinrichtung, insbeondere für Türverriegelungsanlagen in Kraftfahrzeugen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Stelleinrichtung gemäß den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bei den heute üblichen Stelleinrichtungen zur Türverriegelung in Kraftfahrzeugen
mit elektrodynamischen Stellgliedern, also einem Elektromagneten oder einem Elektromotor,
ist meist mit dem Stellelement in den vorderen Türen ein mechanischer Schalter wirkverbunden,
der über eine mit dem Stellelement gekoppelte Betätigungshandhabe geschaltet werden
kann.
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Dieser Schalter löst dann ein Schaltsignal aus, welches über eine
Schaltstufe alle anderen Stellglieder ansteuert. Damit können beispielsweise bei
Betätigung des vorderen Türschlosses und dem damit verbundenen Schaltvorgang eines
Schalters die Stellglieder in allen Türen zentral gesteuert und damit das Kraftfahrzeug
zentral entriegelt oder verriegelt werden. Diese Anlagen arbeiten zufriedenstellend,
doch wird oft der verhältnismäßig hohe Aufwand bemängelt. Der Erfindung liegt daher
die Aufgabe zugrunde, eine Stelleinrichtung der eingangs erwähnten Art kostengünstiger
zu gestalten und den Montageaufwand zu verringern.
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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 man auf einen
kostspieligen Schalter zur Auslösung des die Stellglieder ansteuernden Schaltsignales
verzichten kann, wenn man die bei einer manuellen Betätigung in einem elektrodynamischen
Stellglied entstehende Spannung auswertet. Dabei wird zugleich auch der Verkabelungsaufwand
reduziert, denn zu jedem elektrodynamischen Stellglied müssen nur noch zwei Leitungen
verlegt werden.
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Damit wird auch die Montage in einem Kraftfahrzeug erheblich erleichtert.
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Insbesondere auch durch die gegenüber bekannten Lösungen eingesparten
Leitungen kann damit die Stelleinrichtung wesentlich kostengünstiger hergestellt
werden, auch wenn ein geringfügig erhöhter Aufwand für die das Schaltsignal auswertende
Schaltstufe entsteht.
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Die Erfindung und deren vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachstehend
anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines elektrodynamischen
Stellgliedes in schematischer Darstellung und Fig. 2 ein Prinzipschaltbild.
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In Fig. 1 ist mit 10 ein Elektromotor bezeichnet, der ein Kronenrad
11 antreibt. Dieses Kronenrad 11 kämmt mit einem Zwischenrad 12, das auf ein Zahnsegment
13 wirkt. Dieses vorzugsweise aus Kunststoff hergestellte Zahnsegment 13 ist an
einem Verriegelungshebel 14 fixiert, der an dem nur angedeuteten Schloß 15 schwenkbar
gelagert ist. Uber diesen Verrigelungshebel 14 kann die Kraftfahrzeugtür in herkömmlicher
Weise verriegelt bzw. entriegelt werden. An dem Zahnsegment 13 ist eine Betätigungshandhabe
16 angelenkt, über die eine manuelle Verstellung des Verriegelungshebels 14 möglich
ist. Es kann sich dabei - wie angedeutet - um den Innenverriegelungsknopf in einer
Kraftfahrzeugtür handeln.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird als elektrodynamisches
Stellglied ein Elektromotor 10 verwendet, dessen Drehrichtung umkehrbar ist. Uber
diesen Elektromotor 10 kann der als Stellelement anzusehende Verriegelungshebel
14 von einer Endlage in die andere umgestellt werden. Dabei wird zugleich auch der
Innenverriegelungsknopf 16 verstellt.
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Diese Stelleinrichtung nach Fig. 1 ist zum Einbau in der Fahrertür
eines Kraftfahrzeuges vorgesehen. Eine entsprechende Stelleinrichtung ist auch in
die Beifahrertür eingebaut, wobei der zugeordnete Elektromotor in Fig. 2 mit 10'
bezeichnet ist. In den hinteren Kraftfahrzeugtüren sind ähnliche Stelleinrichtungen
mit den Elektromotoren 10" und 10"' eingebaut.
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Allerdings brauchen diese Stelleinrichtungen nicht notwendiger Weise
auch mit einer Betätigungshandhabe ausgerüstet zu sein.
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Alle Elektromotore 10 werden aus einer nicht näher dargestellten Spannungsquelle
mit dem positiven Pol 20 und dem negativen Pol 21 über einen insgesamt mit 22 bezeichneten
Umpolschalter gespeist. Dieser Umpolschalter 22 ist aus zwei Umschaltrelais 23 und
24 aufgebaut, die jeweils eine bewegliche Kontaktbrücke 25 bzw. 26 betätigen, die
an die zu den
Elektromotoren 10 führenden Betriebsstromleitungen
27 und 28 angeschlossen sind. Diese Kontaktbrücken 25 und 26 wirken mit Festkontakten
zusammen, die mit dem positiven bzw. negativen Pol der Spannungsquelle verbunden
sind. Man erkennt aus der Zeichnung, daß bei der dargestellten Schaltstellung der
entregten Umschaltrelais 23 und 24 die Betriebsstromleitungen 27 und 28 mit dem
negativen Pol 21 der Spannungsquelle verbunden sind. Folglich sind die Elektromotoren
10 " und 10''' kurzgeschlossen. Wird das Relais 23 erregt, liegt positiven Potential
auf Steuerleitung 27, so daß sich die Elektromotoren in einer bestimmten Drehrichtung
drehen. Wird dagegen bei entregtem Umschaltrelais 23 das Umschaltrelais 24 erregt,
liegt positives Potential auf der Betriebsstromleitung 28, so daß sich die Elektromotoren
in entgegengesetzter Drehrichtung drehen.
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Alle Stellglieder werden über eine zentrale Schaltstufe 30 gesteuert,
die mehrere elektronische Bausteine aufweist. Dazu gehören zwei Schwellwertschalter
31 und 32, zwei von diesen Schwellwertschaltern getriggerte Zeitglieder 33 und 34,
ein Analogschalter 35, ein Verzögerungsglied 36 sowie ein ODER-Gatter 37 und die
Inverter 38,39,40 und 41. Es wird bei dieser Gelegenheit darauf hingewiesen, daß
dieses Schaltbild nicht mit einer serienmäßigen Ausführung übereinstimmt. Es wurde
vielmehr so gezeichnet, daß die für die Erfindung wesentlichen Funktionen getrennt
und unabhängig voneinander dargestellt werden können. Die Schaltstufe 30 hat einen
Eingang 50, der über eine Steuerleiung 51 mit einem Festkontakt 52 eines Umschalters
53 verbunden ist. Der andere Festkontakt 54 dieses relaisbetätigten Umschalters
53 ist an die Betriebsstromleitung 27 angeschlossen, während die bewegliche Kontaktzunge
55 mit den Motoranschlüssen der Stellglieder verbunden ist, denen eine Betätigungshandhabe
zugeordnet ist.
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Da das Schaltbild in Fig. 2 nur wenige Komponenten aufweist, die serienmäßig
verfügbar sind, und im übrigen die Verdrahtung auch übersichtlich dargestellt ist,
kann im folgenden zugleich die Funktion im einzelnen beschrieben werden, wobei darauf
hingewiesen wird, daß in Fig. 2 der Ruhezustand dargestellt ist. In diesem Ruhezustand
liegt positives Potential an den Ausgängen aller Inverter 38,39,40 und 41. Negatives
Potential liegt dagegen an den Ausgängen des Verzögerungsgliedes 36, der beiden
Schwellwertschalter 31 und 32, der Zeitglieder 33 und 34 sowie am Ausgang
des
ODER-Gatters 37. Durch das positive Potential am Ausgang des Inverters 38 ist der
Analogschalter 35 geschlossen. Die Umschaltrelais 23 und 24 sind entregt, da an
beiden Enden der Wicklung jeweils positives Potential anliegt. Auch das Relais des
Umschalters 53 ist entregt, da ebenfalls beide Anschlüsse an positivem Potential
liegen. In dieser Ruhestellung verbindet der Umschalter 53 einen Anschluß des Elektromotors
über die Steuerleitung 51 mit dem Eingang 50 der Schaltstufe und somit über den
geschlossenen Analogschalter 35 mit den Eingängen der Schwellwertschalter 31 und
32.
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Wird nun die Betätigungshandhabe 16 manuell verstellt und damit über
das in Fig. 1 dargestellte, nicht selbsthemmende Getriebe mit geringer Untersetzung
der Anker des Elektromotors 10 in Rotation versetzt, wird dieser Elektromotor oder
allgemein das elektrodynamische Stellglied eine Spannung induzieren, die über die
Kontaktzunge 55 und die Steuerleitung 51 der Schaltstufe 30 zur Auswertung zugeführt
wird. In Abhängigkeit von der Polarität der induzierten Spannung wird einer der
Analogschalter 31 oder 32 ansprechen. Spricht beispielsweise der Schwellwertschalter
32 an, wird das Zeitglied 34 getriggert und damit über den Inverter 39 das Umschaltrelais
23 erregt. Damit liegen die Elektromotore 10" und 10"' an Spannung und drehen sich
in einer bestimmten Drehrichtung, wobei die zugeordneten Stellelemente verstellt
werden. Sobald eines der Zeitglieder 33 und 34 gesetzt ist, wird über das ODER-Gatter
37 und den Inverter 41 aber auch das Relais des Umschalters 53 erregt, so daß dessen
bewgliche Kontaktzunge 55 auf den Festkontakt 54 umgelegt wird, was zur Folge hat,
daß nunmehr auch die Elektromotoren 10 und 10' an die Spannungsquelle angeschlossen
sind. Alle Elektromotore verstellen nun das zugeordnete Verstellelement, bis es
an einem nicht näher dargestellten Anschlag anliegt. Die Impulszeit der Zeit glieder
33 und 34 ist länger als die maximal unter ungünstigsten Betriebsbedingungen notwendige
Verstellzeit. Nach Ablauf der Impulsdauer des Zeitgliedes 34 wird das Relais 23
wieder entregt, so daß alle Elektromotore 10 kurzgeschlossen sind. Zugleich ändert
sich aber auch das Signal am Ausgang des Inverters 41, so daß das Relais des Umschalters
53 wieder entregt wird. Mit dem positiven Spannungssprung am Ausgang des Inverters
41 wird das Verzögerungsglied 36 getriggert, das daraufhin kurzzeitig den Analogschalter
35 öffnet. Ein entsprechender Vorgang spielt sich natürlich dann ab, wenn der Anker
des Elektromotors durch die manuelle Verstellung der Betätigungshandhabe in umgekehrter
Drehrichtung gedreht wird und damit eine
Spannung umgekehrter Polarität
induziert wird, auf die der andere Schwellwertschalter 31 anspricht.
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Wesentlich für die einwandfreie Funktion ist das Merkmal, daß der
Umschalter 53 in der Arbeitsstellung nach dem Ansprechen eines Schwellwertschalters
31 oder 32 die Steuerleitung 51 von der Schaltstufe 30 abschaltet und dafür den
Betriebsstromkreis zu dem manuell verstellten Stellglied und den dazu parallelgeschalteten
Stellgliedern 10' schließt. Die Steuerleitung 51 sollte nicht direkt an die Betriebsstromleitung
27 angeschlossen werden, weil dann nach dem Ansprechen eines Schwellwertschalters
möglicherweise eine Selbsthaltung insofern auftreten könnte, daß die Motoren dauernd
angesteuert bleiben. Dies könnte man allerdings verhindern, wenn man einen Schwellwertschalter
nach Art eines Spannungsdiskriminators verwendet, der an seinem Ausgang nur dann
positives Potential führt, wenn an seinem Eingang eine Spannung in einem bestimmten
Bereich, im vorliegenden Fall etwa von einigen 100 mV anliegt.
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Wesentlich für eine einwandfreie Funktion ist weiterhin, daß nach
Abschluß eines Stellvorganges die induzierte Spannung eines Stellgliedes nur zeitverzögert
einem Schwellwertschalter zugeführt wird. Dies wird dadurch sichergestellt, daß
über das Verzögerungsglied 36 und den Inverter 38 zeitgleich mit der Entregung des
Relais des Umschalters 53 der Analogschalter 35 für beispielsweise 300 ms geöffnet
wird. Die beim Abschalten eines Elektromotors entstehenden hohen Spannungsspitzen
können daher nicht erneut ein Ansprechen eines Schwellwertschalters bewirken.
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Aus Fig. 2 ist weiter erkennbar, daß die nicht mit einer Betätigungshandhabe
ausgerüsteten Elektromotore 10" und 10"' direkt über den Umpolschalter 22 aus der
Spannungsquelle gespeist werden, während die mit einer Betätigungshandhabe versehenen
Elektromotore 10 und 10' an den Umschalter 53 angeschlossen sind. Theoretisch könnte
man die Elektromotore 10" und 10"' dem Elektromotor 10 direkt parallel schalten,
doch werden dann die Kontakte des Umschalters 53 stärker belastet. Außerdem würde
durch die Parallelschaltung dieser Elektromotore die induzierte Spannung des manuell
betätigten Elektromotors herabgesetzt, so daß das Schaltsignal nicht mehr so leicht
ausgewertet werden kann.
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Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin,
daß - wie dies in Fig. 2 ersichtlich ist - zu den Elektromotoren jeweils nur zweiLeitungen
führen und daß zur Auslösung des die Elektromotoren einschaltenden Schaltsignales
keine weiteren mechanischen Betriebsschalter benötigt werden.
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Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert,
bei dem Elektromotore als elektrodynamische Stellglieder verwendet werden, wobei
durch Umpolung die Drehrichtung dieser Elektromotore geändert werden kann.
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Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist aber auch dann anwendbar,
wenn die Elektromotore nur in einer Drehrichtung angesteuert werden und beispielsweise
über einen Kurbeltrieb das Stellelement antreiben. Außerdem ist der Grundgedanke
der vorliegenden Erfindung mit Vorteil einsetzbar, wenn Elektromagnete als elektrodynamische
Stellglieder verwendet werden. Wichtig ist natürlich, daß bei einer manuellen Verstellung
eines Stellelementes das elektrodynamische Stellglied verstellt und damit eine Spannung
induziert wird. Das bedeutet, daß das Getriebe zwischen Stellglied und Stellelement
bzw. Betätigungshandhabe nicht selbsthemmend ausgebildet sein darf.
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Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß die manuelle Verstellung
bei manchen serienmäßigen Schließanlagen durch eine Schnappfeder unterstützt wird,
wodurch sichergestellt ist, daß eine ausreichend hohe Spannung als Schaltsignal
induziert wird, die in der Größenordnung zwischen 0,5 und 1 Volt liegt.
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