DE3527104A1

DE3527104A1 - Automatischer fensterheber

Info

Publication number: DE3527104A1
Application number: DE19853527104
Authority: DE
Inventors: Shirou Furukawa Miyagi Kondo; Ken Miyagi Mizuta
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1984-07-30
Filing date: 1985-07-29
Publication date: 1986-02-06
Also published as: JPS6139873A; JPH0345989B2; KR860001271A; US4746845A; KR900006058B1; DE3527104C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Anheben und Absenken einer Fensterscheibe. Diese Einrichtung soll im folgenden als automatischer Fensterheber bezeichnet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Detektoreinrichtung zum Feststellen eines Fremdkörpers oder Hindernisses zwischen dem Fensterrahmen und der Fensterscheibe, wenn diese gerade angehoben oder abgesenkt wird.

Bislang werden Fenster bei einem Kraftfahrzeug hauptsäch"· lieh mit Hilfe einer Kurbel betätigt, die über eine Verbindungseinrichtung an die Fensterscheibe gekoppelt ist. Um das mühsame und zeitraubende Kurbeln zu vermeiden, wurden verschiedene Arten von automatischen Fensterhebern vorgeschlagen, die hauptsächlich in teueren Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Eine Art automatischer Fensterheber enthält einen Umkehrmotor (im folgenden einfach als "Motor" bezeichnet), einen Umschalter für das Anheben/Absenken der Fensterscheibe, und zwei monostabile Multivibratoren (Monoflops). Jedes Monoflop erregt den Motor für ein bestimmtes Zeitintervall mittels eines Triggerimpulses, um die Fensterscheibe anzuheben oder abzusenken.

Bei diesem bekannten automatischen Fensterheber wird der Motor aber unabhängig von Stellung der Fensterscheibe vor deren Bewegung für eine feste Zeitspanne erregt. Der Motor dreht sich also auch dann weiter, nachdem die Oberkante der Fensterscheibe am Fensterrahmen angeschlagen ist, und der Motor wird abrupt angehalten, wenn die Bewegung der Fensterscheibe aus einer halbgeöffneten Stellung heraus beginnt. Die gleichen Zustände liegen vor, wenn die Fensterscheibe abgesenkt werden soll. Ein erzwungenes Anhalten der Fensterscheibe verkürzt bei häufiger Wieder-

-4-holung die Lebensdauer des Motors.

Befindet sich die Hand, der Hals oder ein anderes Körperteil des Fahrers oder des Fahrgastes zwischen der Fensterscheibe und dem Fensterrahmen, während sich die Fensterscheibe nach oben bewegt, so wird das betreffende Körperteil solange eingeklemmt, bis der Motor abgeschaltet wird. Dies ist gefährlich, da es leicht zu Verletzungen kommen kann.

Um den genannten Nachteil zu vermeiden, wurden verschiedene automatische Fensterheber vorgeschlagen, die eine Einrichtung zum Erkennen eines Hindernisses zwischen Fensterscheibe und Fensterrahmen während der Bewegung der Fensterscheibe erkennt.

Fig. 5 der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht den zeitlichen Verlauf des durch den Motor fließenden Stroms, wenn der Motor die Fensterscheibe bewegt. Bei (a) wird der Motor gestartet, bei (b) dreht sich der Motor normal, und bei (c) wird die Fensterscheibe durch ein Hindernis blockiert. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, steigt der Motorstrom bei Blockieren der Fensterscheibe abrupt auf einen Wert an, der größer ist als beim Normalbetrieb des Motors. Auf der Grundlage dieses Kurvenverlaufs wurde eine Methode entwickelt, nach der der Motorstrom abgeschaltet wird, wenn er einen Bezugspegel übersteigt, woraufhin eine Hindernis-Detektoreinrichtung feststellt, daß das Fenster blockiert ist. Da der Motorstrom jedoch sowohl beim Starten als auch beim Blockieren der Fensterscheibe scharf ansteigt, ist es notwendig, Mittel vorzusehen, mit denen unterschieden werden kann zwischen einem Blockieren der Fensterscheibe und dem Starten des Motors. Dies bedingt eine komplizierte Schaltungsanordnung.

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Eine andere Methode zum Abschalten des Motorstroms besteht darin, die Drehzahl des Motors zu überwachen und eine Abnahme der Motordrehzahl bei Blockieren der Fensterscheibe festzustellen. Der Motorstrom wird hierbei von einem Signal abgeschaltet, welches kennzeichnend ist für eine solche Drehzahlabnahme.

Bei sämtlichen oben erläuterten Verfahren wird eine absolute Größe gemessen, und eine Blockiersituation wird als solche eingestuft, wenn die gemessene absolute Größe von einem Bezugswert abweicht, woraufhin der Motor angehalten wird. Allerdings unterliegt der Motorstrom ebenso wie die Motordrehzahl Schwankungen, die darauf zurückzuführen sind, daß beispielsweise der Fensterrahmen verzogen ist, daß sich die Umgebungstemperatur ändert oder daß die Fahrzeugbatterie einen durch Entladung bedingten Spannungsabfall aufweist. Der Bezugspegel, mit dessen Hilfe festgestellt wird, ob die Fensterscheibe blockiert ist oder nicht, muß auf einen beträchtlich hohen Wert für den Motorstrom oder einen beträchtlich niedrigen Wert für die Motordrehzahl eingestellt werden. Eine solche Pegeleinstellung steht aber nicht in Einklang mit einer ausreichenden Sicherheit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen automatischen Fensterheber zu schaffen, der unabhängig von äußeren Einflüssen wie einem Verziehen des Fensterrahmens, einer Änderung der Umgebungstemperatur oder einem entladungsbedingten Spannungsabfall der Fahrzeugbatterie sicher arbeitet, wenn die Fensterscheibe angehoben wird oder abgesenkt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen automatischen Fensterheber wird mit Hilfe der Detektoreinrichtung festgestellt, daß sich z.B. ein Körperteil des Fahrers oder eines Fahrgastes oder irgendein anderer Fremdkörper zwischen dem Fensterrahmen und der bewegten Fensterscheibe befindet. Die Fühleinrichtung mißt einen Motorkennwert, z.B. eine Spannung, einen Strom oder die Drehzahl des Motors. Jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt wird ein solcher Motorkennwert gemessen, und eine bestimmte Zeit später wird ein weiterer Motorkennwert gemessen. Ergibt der Vergleich zwischen den beiden zeitversetzt gemessenen Motorkennwerten eine einen bestimmten Wert übersteigende Differenz, so wird ein Detektorsignal erzeugt, welches kennzeichnend ist für ein Hindernis.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsskizze einer Detektorschaltung
eines erfindungsgemäßen automatischen Fensterhebers,

Fig. 2 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen automatischen Fensterhebers;

Fig. 3 eine elektrische Schaltungsskizze einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen automatischen
Fensterhebers;

Fig. 4 verschiedene Diagramme von Spannungsverläufen an
verschiedenen Punkten der Detektorschaltung, wenn ein Motor erregt wird, und

Fig. 5 ein Motorstrom-Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung einer herkömmlichen Hindernis-Detektoreinrichtung.

Fig. 2 zeigt den Gesamtaufbau eines erfindungsgemäßen automatischen Fensterhebers. Der allgemein mit 1 bezeichnete Fensterheber enthält einen Detektor 2, einen Umkehrer oder eine Umkehrschaltung 3, eine Halteschaltung 4, einen Schalter 5, ein Relais 6 und einen Motor 7.

Diese Bauteile des automatischen Fensterhebers sollen nun hinsichtlich ihrer Funktionen näher erläutert werden.

Der Detektor 2:

Wird die Hand oder der Hals einer Person zwischen Fensterscheibe und Fensterrahmen eingeklemmt, während sich die Fensterscheibe nach oben bewegt und sich kurz vor dem Fensterrahmen befindet, so erkennt der Detektor 2 ein solches Hindernis. Die Schaltung und Arbeitsweise des Detektors 2 wird weiter unten im einzelnen noch erläutert.

Umkehrschaltung 3:

Wenn sich zwischen Fensterrahmen und sich nach oben bewegender Fensterscheibe eine Hand oder irgendein anderer Fremdkörper befindet, wird ein von dem Detektor 2 kommendes Detektorsignal an die Umkehrschaltung 3 gegeben, um eine Haltebedingung der Halteschaltung 4 freizugeben und dadurch die Richtung des Motors 7 zum Absenken der Fensterscheibe umzukehren. Wenn die Fensterscheibe die unterste Stellung erreicht, hält die Umkehrschaltung 3 den Motor 7 an.

Ob die Fensterscheibe einen oberen Fensterrahmen erreicht oder nicht, wird von einem Lagedetektorschalter 5 (siehe Fig. 3) festgestellt. Wenn der Lagedetektorschalter SWS geschlossen wird und von dem Detektor 2 ein Detektorsignal zugeführt wird, wird die Drehrichtung des Motors 7 geändert. Wenn der Lagedetektorschalter 5 geöffnet ist und ein Detektorsignal vom Detektor 2 zugeführt wird, hält der Motor 7 an. Daher sollte der Lagedetektorschalter SW5 vorzugsweise in der Nähe des oberen Fensterrahmens gelegen sein, und zwar in dem Weg der Vertikalbewegung der Fensterscheibe. Der Schalter kann auch auf einem Fensterscheibenträger angeordnet sein.

Halteschaltung 4:

Die Halteschaltung 4 ist in der Lage, den Motor 7 im erregten Zustand zu halten, wenn von automatischen Schaltern SW3, SW4 (Fig. 3) ein Impuls eingegeben wird. Wenn der Detektor 2 durch das Blockieren des Motors 7 anspricht, wie es oben beschrieben wurde, schaltet die Halteschaltung 4 den Motor 7 ab.

Fig. 1 zeigt eine elektrische Schaltungsskizze des Detektors 2. Der Detektor 2 setzt sich in erster Linie zusammen aus einem Motor-Wellenformfühler 8, einem Echtzeit-Verstärker 9, einer Verzögerungs-Verstärkerschaltung 10, einer Startspannungs-Auslöschschaltung 11, einem nichtinvertierenden Addierverstärker 12 und einem Vergleicher 13.

Der Motor-Wellenformsensor 8 gemäß Fig. 1 enthält einen Widerstand RS zum Umsetzen des durch den Motor 7 fließenden Stroms in eine Spannung. Der Widerstand RS erzeugt einen Spannungsverlauf, wie er in Fig. 4A gezeigt ist.

Der Echtzeit-Verstärker 9 verstärkt die Spannung am Widerstand RS mit einem Verstärkungsfaktor (1+R4/R6) und erzeugt einen Signalverlauf, wie er in Fig. 4B gezeigt ist.

Die Verzögerungs-Verstärkerschaltung 10 wird dazu benutzt, die am Widerstand RS erzeugte Spannung um einen Zeitraum T1 zu verzögern. Dieser Zeitraum T1 wird bestimmt durch einen Kondensator C1 und einen Widerstand R1. Die Verstärkerschaltung 10 verstärkt die verzögerte Spannung mit einem Verstärkungsfaktor (1+R3/R5). Die Verzögerungs-Verstärkerschaltung 10 erzeugt einen Signalverlauf, wie er in Fig. 4C gezeigt ist.

Die Startspannungs-Auslöschschaltung 11 dient zum zwangsweisen Erregen eines Transistors TR15 während einer Zeitspannung T2, die bestimmt wird von einem Kondensator C3 und einem Widerstand R39. Dies geschieht dann, wenn ein Schalter SW geschlossen wird, wodurch eine Startspannung ausgelöscht wird. Die Startspannungs-Auslöschschaltung 11 erzeugt eine Ausgangsspannung, in der ein Ausgangssignal von dem Startpunkt bis zu einer Zeit T2 gelöscht wird, wie es in den Fig. 4D, E durch die gestrichelte Linie angedeutet ist.

Der nicht-invertierende Addierverstärker 12 gibt ein Ausgangssignal ab, welches die Summe der Ausgangsspannung der Verzögerungs-Verstärkerschaltung 10 und einer Spannung ist, die definiert wird durch (R8/(R7+R8))Vj_GN, wobei die Ausgangs-Wellenform der nicht-invertierenden Addierverstärkerschaltung 12 in Fig. 4D, E durch die ausgezogene Linie dargestellt ist.

Der Vergleicher 13 vergleicht die Ausgangsspannung des Echtzeitverstärkers 9 und die Ausgangsspannung des nicht-

invertierenden Addierverstärkers 12 zu sämtlichen Zeitpunkten, um dadurch zu bestimmen, ob der Motor 7 durch ein Hindernis blockiert wird.

Die durch (R8/(R7+R8))V,_GN definierte Spannung wird von dem nicht-invertierenden Addierverstärker 12 auf die Spannung addiert, die durch den Verzögerungs-Verstärker 10 bezüglich der Motorspannung des Motors 12 um die Zeit T1 versetzt wird, und die Summenspannung wird an einen positiven Eingangsanschluß des Vergleichers 13 gelegt. Eine durch den Transistor TR15 für das Zeitintervall T2 nach dem Startzeitpunkt des Motors 7 reduzierte Spannung wird an den negativen Eingangsanschluß des Vergleichers 13 angelegt. Die durch die ausgezogene Linie in Fig. 4D, E gezeigte Wellenform erscheint am Punkt D (positiver Eingang) in Fig. 1, während die in Fig. 4D, E gestrichelt dargestellte Wellenform am Punkt E (negativer Eingang) in Fig. 1 erscheint. Die Wellenverläufe sind in der Zeichnung aus Gründen des besseren Verständnisses überlagert gezeichnet.

Der Vergleicher 13 vergleicht also die derzeitige oder laufende Motorspannung mit der mit (R8/(R7+R8))Vj~_N addierten Motorspannung, die um T1 vor der laufenden Motorspannung existiert. Wenn die laufende Motorspannung niedriger ist als die vorhergehende Motorspannung, bleibt der Ausgang des Vergleichers 13 auf einem hohen Pegel, Wenn die laufende Motorspannung größer ist als die vorhergehende Motorspannung, nimmt der Ausgang des Vergleichers im Zeitpunkt X einen niedrigen Pegel an, wodurch festgestellt wird, daß der Motor 7 blockiert ist.

Die Betätigung der Fensterscheibe entspricht verschiedenen Betriebsarten, nämlich (A) einer automatischen Aufwärtsbewegung, (B) einer von Hand vorgenommenen Aufwärts-

bewegung, (C) einer automatischen Abwärtsbewegung, und (D) einer von Hand bewirkten Abwärtsbewegung. Diese Betriebsarten sollen nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert werden.

(A) Automatische Aufwärtsbewegung:

Wenn der automatische Aufwärtsschalter SW3 geschlossen wird, fließt durch einen Widerstand R37 ein Basisstrom zu einem Transistor TR3, der angeschaltet wird. Dann fließt von einer Relaisspule RL1 über eine Diode DII ein Strom zu einem Transistor TR3. Bei erregter Relaisspule RLI dreht sich der Motor 3 in normaler Richtung, um die Fensterscheibe nach oben· zu bewegen.

Gleichzeitig fließt ein Basisstrom für einen Transistor TR7 durch den Transistor TR3, und ein Kollektorstrom vom Transistor TR7 fließt zur Basis eines Transistors TR5, der dann geöffnet wird, um die Relaisspule RL1 im erregten Zustand zu halten. Der Motor dreht sich daher weiter und bewegt die Fensterscheibe kontinuierlich nach oben, selbst wenn der Schalter SW3 geöffnet ist.

Wenn der Motor 7 durch einen zwischen der sich nach oben bewegenden Fensterscheibe und dem Fensterrahmen befindlichen Gegenstand blockiert wird, wird der Detektor 2 ausgelöst. Das Ausgangssignal eines Vergleichers IC4 nimmt dann niedrigen Pegel an, um einen Transistor TR13 zu öffnen, woraufhin das Emitterpotential des Transistors TR7 auf einen Pegel in der Nähe des Massepotentials abgesenkt wird. Der Transistor TR7 und mit diesem der Transistor TR5 werden nun gesperrt, um den Strom der Relaisspule RL1 abzuschalten und dadurch den Motor 7 zu stoppen.

Wenn der Lagedetektorschalter SW5 jetzt geschlossen wird, wird eine in einem Kondensator C2 gespeicherte Ladung durch einen Transistor TR10 über einen Widerstand R22 einem Transistor TR11 zugeführt, der über den Lagedetektorschalter SW5 an einen Transistor TR3 angeschlossen ist, wodurch letztere zum Erregen der Relaisspule RL2 geöffnet wird. Die Drehrichtung des Motors 7 wird nun zum Absenken der Fensterscheibe umgekehrt. Gleichzeitig fließt ein Basisstrom zu einem Transistor TR8, dessen Kollektorstrom in die Basis des Transistors TR6 fließt. Der Transistor TR6 wird eingeschaltet gehalten, damit die Relaisspule RL2 erregt bleibt. Die Fensterscheibe wird dann kontinuierlich abgesenkt.

(B) von Hand bewirkte Aufwärtsbewegung

Wenn der Hand-Aufwärts-Schalter SW1 geschlossen wird, fließt ein Basisstrom durch einen Widerstand R35 zu einem Transistor TR1, so daß dieser geöffnet wird. Dann fließt ein Strom von der Relaisspule RL1 über den Transistor TR1 zur Diode D7, so daß die Relaisspule RL1 erregt wird. Hierdurch dreht sich der Motor 7 zum Anheben der Fensterscheibe in normaler Richtung. Wenn der Schalter SW1 ge* öffnet wird, fließt kein Strom durch die Relaisspule RL1 und demzufolge nicht durch den Motor 7, und die Fensterscheibe wird angehalten.

(C) Automatische Abwärtsbewegung:

Wenn der Schalter SW4 für die automatische Aufwärtsbewegung geschlossen wird, fließt ein Basisstrom durch einen Widerstand R38 zu einem Transistor TR4, der dann eingeschaltet wird. Dann fließt ein Strom von der Relaisspule RL2 über eine Diode D12 zum Transistor TR4. Bei erregter Relaisspule RL2 wird die Drehrichtung des Motors

7 umgedreht, so daß die Fensterscheibe nach unten abgesenkt wird.

Gleichzeitig fließt ein Basisstrom für den Transistor TR8 durch den Transistor TR4, und ein Kollektorstrom vom Transistor TR8 fließt in die Basis des Transistors TR6, der dadurch geöffnet wird und die Relaisspule RL2 erregt hält. Der Motor 7 dreht sich daher weiter, um die Fensterscheibe weiter nach unten zu bewegen, selbst wenn der Schalter SW4 geöffnet ist.

Wenn der Motor 7 blockiert wird, während die Fensterscheibe nach unten bewegt, wird der Detektor 2 aktiviert. Das Ausgangssignal des Vergleichers IC4 nimmt dann niedrigen Pegel an, um den Transistor TRl3 zu öffnen, woraufhin das Emitterpotential des Transistors TR8 auf einen Pegel in der Nähe des Massepotentials abgesenkt wird. Der Transistor TR8 und damit der Transistor TR6 werden nun ausgeschaltet, so daß der Strom der Relaisspule RL3 abgesperrt und der Motor 7 angehalten wird.

(D) von Hand bewirkte Abwärtsbewegung:

Wenn ein Schalter SWZ für Aufwärtsbewegung von Hand geschlossen wird, fließt ein Basisstrom durch einen Widerstand R36 zu einem Transistor TR2, um diesen einzuschalten. Dadurch fließt ein Strom von der Relaisspule RL2 durch den Transistor TR2 über eine Diode D8, um dadurch die Relaisspule RL2 zu erregen und den Motor 7 in seiner Drehrichtung umzukehren, damit dieser die Fensterscheibe absenkt. Wenn der Schalter SW2 geöffnet wird, fließt kein Strom durch die Relaisspule RL2 und dadurch wird die Fensterscheibe angehalten.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird als

Motorkennwert eine Motorspannung gemessen, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Jegliche Blockierbedingung des Motors kann auf der Grundlage der Messung eines Stroms oder einer Drehzahl des Motors festgestellt werden.

Während die oben beschriebene Ausführungsform der Detektoreinrichtung eine Analogschaltung darstellt, kann die Erfindung auch durch andere Schaltungsformen als Analogschaltungen realisiert werden. Eine Motorblockierung kann beispielsweise dadurch festgestellt werden, daß die Vertikalbewegung der Fensterscheibe durch Steuerung mittels eines Mikrocomputers gesteuert wird.

Erfindungsgemäß werden ein gemessener Motorkennwert und ein etwas früher als dieser gemessener weiterer Motorkennwert miteinander verglichen, um den Lastzustand des Motors zu überwachen. Daher kann der erfindungsgemäße automatische Fensterheber rasch ansprechen, um jegliches Hindernis zwischen Fensterscheibe und Fensterrahmen festzustellen, ohne daß externe Einflüsse wie eine Verziehung des Fensterrahmens, eine Änderung der Umgebungstemperatur oder ein Spannungsabfall der Fahrzeugbatterie irgendeinen Einfluß haben. Der erfindungsgemäße automatische Fensterheber zeichnet sich daher durch hohe Betriebssicherheit aus.

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Claims

KLINKER · SCHMITT-MLSv Λ. HIHSCH Kl WH1KVN KTKNT VTTtWNKV* ALPS ELECTRIC CO.,LTD. o Γ ο η λ η / OO Z / I U4 1-7 Yukigaya Otsuka-cho, Ota-ku Tokyo 145 / JAPAN K 22 369 Priorität: 30.JuIi 1984,Japan, Nr. 157298/84 Automatischer Fensterheber Patentansprüche

1. Automatischer Fensterheber, insbesondere für Kraftfahrzeuge,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmotor (7) zum Anheben und Absenken einer Fensterscheibe vorgesehen ist, daß eine Detektoreinri.chtung (2) vorgesehen ist zum Feststellen eines Hindernisses zwischen dem Fensterrahmen und der im Anheben oder Absenken begriffenen Fensterscheibe, und daß die Detektoreinrichtung (2) eine Fühleinrichtung zum Messen von Motorkennwerten des Antriebsmotors und eine Vergleicheranordnung zum Vergleichen eines ersten von der Fühleinrichtung gemessenen Motorkennwertsmit einem zweiten, von der Fühleinrichtung eine vorbestimmte Zeitspanne vor dem Messen des ersten Motorkennwerts gemessenen Motorkennwert aufweist, um ein ein Hindernis kennzeichnendes Detektorsignal zu erzeugen, wenn eine Differenz der miteinander verglichenen Motorkennwerte einen vorgegebenen Bereich überschreitet.

2. Fensterheber nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennz e ichnet, daß die Motorkenn-

werte an dem Antriebsmotor liegende Spannungswerte sind.

3. Fensterheber nach Anspruch 1 oder 2,

g e kennzeichnet durch eine Halteschaltung, die den Motor ansprechend auf ein von einem Schalter kommendes Signal erregt hält und den Motor ansprechend auf das von der Vergleicheranordnung kommende Detektorsignal ausschaltet.

4. Fensterheber nach Anspruch 3,

gekennzeichnet durch eine Umkehrschaltung, die auf das von der Vergleicheranordnung kommende Detektorsignal anspricht und die Halteschaltung in die Lage versetzt, die Drehrichtung des Motors umzukehren.