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Dokumentenidentifikation DE3335407C2 23.02.1989
Titel Sicherheitseinrichtung für elektromechanische Öffnungs- und Schließmechanismen
Anmelder Aisin Seiki K.K., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Kawai, Taneichi, Anjo, Aichi, JP;
Masuda, Mituyoshi, Nagoya, Aichi, JP
Vertreter Tiedtke, H., Dipl.-Ing.; Bühling, G., Dipl.-Chem.; Kinne, R., Dipl.-Ing.; Grupe, P., Dipl.-Ing.; Pellmann, H., Dipl.-Ing.; Grams, K., Dipl.-Ing.; Struif, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 29.09.1983
DE-Aktenzeichen 3335407
Offenlegungstag 02.05.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1989
IPC-Hauptklasse H02H 7/08
IPC-Nebenklasse E05F 15/20   
Zusammenfassung Es wird eine Sicherheitseinrichtung für einen elektromagnetischen Öffnungs- und Schließmechanismus wie einen solchen eines Kraftfahrzeug-Schiebedaches angegeben, die einen Stromkreis für den Antrieb des Mechanismus unterbricht, wenn in einem abnormalen Fall wie beispielsweise beim Einklemmen eines Fremdkörpers in den Mechanismus eine Belastung des Stromkreises einen bestimmten Sollwert übersteigt. Der Sollwert ist dabei einer von zwei Sollwerten. Ein erster Sollwert ändert sich in Abhängigkeit von der Belastung. Ein zweiter Sollwert wird durch die Lage des bewegbaren Teils des Mechanismus bestimmt. Die Sicherheitseinrichtung kommt dann zur Wirkung, wenn eine Belastung einen der beiden Sollwerte übersteigt. Der erste Sollwert kommt bei einer Belastungsänderung und insbesondere einer Belastungsverminderung derart zur Wirkung, daß eine Empfindlichkeitsverringerung der Sicherheitseinrichtung verhindert wird, während der zweite Sollwert gegen einen Belastungsanstieg und insbesondere einen langsamen Belastungsanstieg dadurch zur Wirkung kommt, daß eine Überlastung des Mechanismus verhindert wird. Auf diese Weise werden mit der Sicherheitseinrichtung Schädigungen des Mechanismus und des in dem Mechanismus eingeklemmten Fremdkörpers verhindert, während eine hohe Empfindlichkeit der Einrichtung aufrechterhalten wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für einen elektromechanischen Öffnungs- und Schließmechanismus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Sicherheitsvorrichtung ist aus der DE-29 02 683 A1 bekannt. Bei dieser Sicherheitsvorrichtung wird der durch den Antriebsmotor fließende Laststrom erfaßt und überwacht, wobei jeweils ein Belastungsgrenzwert herangezogen wird. Während des weitaus größten Teil des Bewegungshubs des zu schließenden oder öffnenden Fensters besitzt der Belastungsgrenzwert einen Pegel, der dem maximal zulässigen Motorstrom entspricht. Lediglich bei Erreichen eines vorbestimmten Abstands (von 20 mm) vor dem völligen Schließzustand des Fensters wird der Belastungsgrenzwert herabgesetzt, um zu vermeiden, daß im Öffnungsspalt des Fensters eventuell vorhandene Gegenstände mit übermäßig großer Kraft eingeklemmt werden. Der Pegel des Grenzwerts für diesen letzten Schließhub ist ebenfalls konstant und auf einen Wert festgelegt, der z. B. dem Motorstrom bei Erreichen des vorgegebenen Abstands von 20 mm zuzüglich eines konstanten Werts entspricht. Bei der Bewegung des Fensters wird folglich der aktuelle Laststrom stets nur mit einem einzigen Grenzwert verglichen, der zumeist maximalen Wert besitzt und lediglich während der letzten Schließphase auf einen laststromabhängigen Wert verringert wird. Während des Bewegungshubs des Fensters mit Ausnahme der letzten Schließphase auftretende Störungen des Antriebs führen somit erst bei Erreichen des maximal zulässigen Motorstroms zu einer Abschaltung, was in einem Störfall entsprechend verzögerte Abschaltung und hohen Stromverbrauch bedeutet. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß, wenn der aktuelle Motorstrom bei Erreichen des vorgegebenen Abstands vom Schließzustand, bei dem der Grenzwertpegel umgeschaltet wird, knapp unterhalb des maximal zulässigen Stromwerts liegt, für den letzten Schließabschnitt ein Grenzwertpegel eingestellt wird, der noch oberhalb des maximal zulässigen Motorstroms liegt und damit die gewünschte Schutzfunktion nicht mehr erfüllen kann.

Weiterhin ist in der nicht vorveröffentlichten DE-33 03 590 A1 ein elektromotorisch angetriebener Fensterheber beschrieben, der mit einer Sicherheitsschaltung ausgestattet ist, in der ein Leistungs-Weg-Diagramm des ungestörten Fenster-Schließ-Bewegungsablaufs gespeichert ist. Dem Leistungs-Weg-Diagramm ist eine Toleranzvorgabe zugeordnet, wobei der Antriebsmotor stillgesetzt bzw. umgepolt wird, wenn die erfaßte Leistung die Toleranzgrenze überschreitet. Die Sicherheitsschaltung ermittelt weiterhin den in der Anfangsphase jeder Schließbewegung erforderlichen momentanen Leistungsbedarf und korrigiert mit diesen Daten das gespeicherte Leistungs-Weg-Diagramm, so daß auch gewissermaßen eine adaptive Anpassung des durch Addition eines zusätzlichen Pegels zum korrigierten Diagramm festgelegten Belastungsgrenzwertes an den Motorstromverlauf erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung der eingangs genannten Art hinsichtlich des Ermittelns unnormaler Belastungszustände weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung wird das Lastsignal somit kontinuierlich nicht nur mit einem, sondern mit zwei Belastungsgrenzwerten verglichen, von denen der eine kontinuierlich dem Lastsignal unter Zeitverzögerung nachfolgt. Hierdurch läßt sich erreichen, daß ein abrupter Anstieg des Lastsignals, der einen Störfall signalisiert, über den dem Lastsignal zeitverzögert nachfolgenden ersten Belastungsgrenzwert zuverlässig auch schon dann erfaßt wird, wenn der Pegel des Lastsignals noch weit unterhalb des maximal zulässigen Pegels liegt. Demgegenüber wird der Pegel des zweiten Belastungsgrenzwerts durch bestimmte Lagen des bewegbaren Elements bestimmt, so daß für unterschiedliche Bewegungsbereiche, bei denen beispielsweise unterschiedliche Antriebskräfte erforderlich sind, jeweils ein optimaler Pegel vorgebbar ist, der durch das Lastsignal nicht überschritten werden darf. Mit diesem zweiten Belastungsgrenzwert wird erreicht, daß die Sicherheitsvorrichtung auch dann anspricht, wenn das Lastsignal nur langsam ansteigt, was durch den ersten Belastungsgrenzwert, der dann ebenfalls anwächst, nicht als Abschaltbedingung erfaßt wird. Die Sicherheitsvorrichtung zeichnet sich somit auch durch hohe Empfindlichkeit aus und bietet damit sehr gute Schutzfunktion.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

So wird mit den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 eine Fehlfunktion verhindert, die durch Stromstöße beim Anlaufen des Motors auftreten könnte.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer elektronischen Schaltung in der Sicherheitsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 ist eine Draufsicht, die einen Öffnungs- und Schließmechanismus für ein Schiebedach zeigt, der an dem Dach eines Kraftfahrzeugs angebracht ist.

Fig. 3 ist eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie III-III in Fig. 2 und zeigt den Schließzustand einer Schiebeplatte.

Fig. 4, 5 und 6 sind Ansichten von Schnitten längs einer Linie IV-IV in Fig. 2, bei unterschiedlichen Lagen der Schiebeplatte.

Fig. 7 ist eine vergrößerte Draufsicht auf eine in Fig. 2 gezeigte Untersetzung.

Fig. 8 ist eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie VIII-VIII in Fig. 7.

Fig. 9 ist eine perspektivische vergrößerte Ansicht eines Teils einer Drehwelle.

Fig. 10, 11 und 12 sind Draufsichten, die Relativstellungen eines Nockens bezüglich Grenzschaltern der Untersetzung zeigen.

Fig. 13 ist ein Schaltbild einer elektronischen Schaltung für die Ansteuerung eines Motors für das Öffnen und das Schließen der Schiebeplatte.

Fig. 14 ist eine grafische Darstellung, die den Motorantriebsstrom (Lastsignal), einen mittels einer Speicherschaltung eingestellten Überstrom (zweiter Belastungsgrenzwert) und einen mittels einer Verzögerungsschaltung eingestellten Überstrom (erster Belastungsgrenzwert) zeigt.

Das Verbessern der Genauigkeit der Erfassung einer unnormalen Belastung wird folgendermaßen erreicht:

Gemäß Fig. 1 weist die elektrische Schaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung einen Antriebsteil, eine Lasterfassungseinrichtung, eine Ansteuereinrichtung und einen ersten und einen zweiten Schaltungsteil auf, die Belastungsgrenzwerte als Kriterium für das Erfassen einer unnormalen Belastung erzeugen.

Der Antriebsteil enthält einen Elektromotor für den Antrieb eines elektromechanischen Öffnungs- und Schließmechanismus sowie eine Schaltung zum Speisen eines Motors.

Die Lasterfassungseinrichtung erfaßt eine mit einer Belastung des Antriebs- bzw. Stellmotors in Zusammenhang stehende physikalische Größe, setzt diese in ein elektrisches Signal um und gibt das Signal an den ersten und den zweiten Schaltungsteil sowie an die Ansteuereinrichtung ab. Das Erfassen der mit der Belastung im Zusammenhang stehenden physikalischen Größe kann nach einem herkömmlichen Verfahren erfolgen. Beispielsweise wird in den Speisestromkreis ein Widerstand eingefügt und eine an dem Widerstand entstehende Spannung abgenommen. Die abgenommene Spannung wird in bekannten Schaltungen geglättet und verstärkt und als Lastsignal f(t) abgegeben.

Das erste Schaltungsteil nimmt das Lastsignal f(t) auf und gibt einen ersten Belastungsgrenzwert f(t + τ) + a an die Ansteuereinrichtung ab. Der Grenzwert f(t + τ) + a wird so eingestellt, daß es um einen bestimmten Pegel a höher als ein Lastsignal f(t) ist und diesem unter einer Verzögerung um eine bestimmte Zeitdauer τ nachfolgt. Der erste Gegenwert f(t + τ) + a ist dafür vorgesehen, eine Verringerung der Empfindlichkeit bei der Erfassung einer unnormalen Belastung dadurch zu verhindern, daß eine gute Nachführung zu einer Belastungsänderung in dem normalen Bereich vorgenommen wird. Da gemäß der vorstehenden Beschreibung der erste Grenzwert f(t + τ) + a der Änderung eines Lastsignals f(t) nachgeführt wird, wird die Differenz zwischen dem Lastsignal f(t) und dem ersten Grenzwert f(t + τ) + a zum, gleichen Zeitpunkt nahezu konstant gehalten, solange die Änderung des Lastsignals innerhalb eines normalen Bereichs liegt. Daher wird die Empfindlichkeit der Sicherheitsvorrichtung nahezu konstant gehalten. Der erste Grenzwert f(t + τ) + a kann dadurch erzielt werden, daß einem Lastsignal f(t) unter Verwendung einer Addierschaltung eine Spannung a addiert wird und dann unter Verwendung einer Verzögerungsschaltung eine Verzögerung um τ vorgenommen wird.

Der zweite Schaltungsteil speichert ein Lastsignal f(t) zu einem bestimmten Zeitpunkt t1 und gibt fortgesetzt bis zu einem weiteren bestimmten Zeitpunkt t2 an die Ansteuerungseinrichtung einen zweiten Grenzwert g(t) ab (g(t) = f(t1) + b). Ein Sollpegel f(t1) + b ist von dem gespeicherten Pegel f(t1) um einen bestimmten Wert b verschieden. Bei dem zweiten bestimmten Zeitpunkt t2 wird der zweite Grenzwert g(t) auf f(t2) + b geändert. Im weiteren gibt der zweite Schaltungsteil bis zu einem dritten bestimmten Zeitpunkt t3fortgesetzt den neuen Grenzwert f(t2) + b als neuen zweiten Grenzwert g(t) ab. Die vorstehend genannten bestimmten Zeitpunkte t1, t2, t3 . . . sind Zeitpunkte, zu denen sich aufgrund einer Änderung des grundlegenden Zustands des bewegbaren Elementes des elektromechanischen Öffnungs- und Schließmechanismus die Belastung beträchtlich ändert. Beispielsweise ändert sich bei einem Kraftfahrzeug-Schiebedach die Belastung dann beträchtlich, wenn sich die Schiebeplatte von dem normalen Bewegungsweg weg zu einer Stelle bewegt, an der die Platte einen Ablenkvorrichtungs-Arm herunterdrück. Der Zeitpunkt des Herunterdrückens entspricht einem der vorstehend genannten bestimmten Zeitpunkte. Ferner ist der Zeitpunkt, an dem sich die Schiebeplatte längs des normalen Bewegungswegs zu bewegen beginnt, gleichfalls einer der bestimmten Zeitpunkte. Infolgedessen geben die bestimmten Zeitpunkte t1, t2, t3, . . . Umstellpunkte bei der Art des Verschiebens an, wobei der Grenzwert g(t) auch eine Funktion der Lage der Schiebeplatte 1 ist.

Der zweite Grenzwert g(t) hat die Funktion, die Unzulänglichkeit des ersten Grenzwertes f(t + τ) + a auszugleichen. Beispielsweise ist mit dem ersten Grenzwert f(t + τ) + a eine unnormale Belastung nicht erfaßbar, die nach einer allmählichen Belastungssteigerung erreicht wurde. Falls nämlich die Geschwindigkeit der Belastungszunahme kleiner als eine Konstante a/τ ist, die durch die genannte Verzögerungszeit τ und die Pegeldifferenz a gegeben ist, welche Elemente für die Festlegung des ersten Grenzwertes f(t + τ) + a sind, kann mit diesem ein unnormales Lastsignal mit irgendeinem höheren Pegel nicht erfaßt werden. Daher ist der zweite Grenzwert g(t) vorgesehen, um eine derartige langsame Belastungszunahme gemäß der vorstehenden Beschreibung zu erfassen. Der Pegel des zweiten Grenzwertes g(t) wird in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit den grundlegenden Änderungen der Stellungszustände des bewegbaren Elementes verändert. Die grundlegenden Änderungen der Stellungszustände können beispielsweise dadurch erfaßt werden, daß in dem Öffnungs- und Schließmechanismus ein Grenzschalter, ein Reed-Schalter, ein Potentiometer, ein Linearschalter, ein Fotoschalter oder dergleichen angebracht wird. Der zweite Schaltungsteil speichert ein Lastsignal f(tn) zu einem Zeitpunkt tn, wenn irgendeine der vorstehend angeführten Lageänderungen auftritt, ändert das Signal nötigenfalls um einen bestimmten Pegel b und gibt den Grenzwert f(tn) + b ab.

Die Ansteuereinrichtung nimmt ein Lastsignal f(t) und den ersten und zweiten Grenzwert f(t + τ) + a und g(t) auf und gibt an den Antriebsteil ein Anhaltesignal ab, wenn das Lastsignal f(t) höher als entweder der erste oder der zweite Grenzwert ist.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung die Genauigkeit bei der Erfassung einer unnormalen Belastung verbessert, so daß sich eine sehr genaue Sicherheitsvorrichtung ergibt, ohne daß eine Beeinträchtigung durch Leistungsabweichungen zwischen Motoren und eine Verschlechterung der Motoreigenschaften auftritt.

Das Verhindern von Fehlfunktionen, die durch einen Stromstoß bzw. Anlaufstrom beim Anlaufen des Motors hervorgerufen werden könnten, ist bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung dadurch erzielbar, daß bei der Lasterfassungseinrichtung dem ersten Schaltungsteil, dem zweiten Schaltungsteil und der Ansteuereinrichtung in mindestens einem Teil eine Anlaufstrom-Austastschaltung angebracht wird. Wenn beispielsweise die Austastschaltung in der Lasterfassungseinrichtung vorgesehen ist, wird für eine bestimmte Dauer nach dem Beginn der Motordrehung kein Lastsignal erfaßt. Daher wird ein Anlaufstrom nicht erfaßt, so daß die Sicherheitsvorrichtung nicht arbeitet.

Das Entfernen eines in dem Mechanismus eingeklemmten Fremdkörpers wird bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung dadurch erleichtert, daß die Ansteuereinrichtung für eine bestimmte Zeitdauer nach der Abgabe eines Anhaltesignals ein Signal für einen Gegenrichtungsantrieb abgibt.

Die Sicherheitsvorrichtung wird nun im einzelnen anhand des Ausführungsbeispiels beschrieben, bei welchem die Sicherheitsvorrichtung bei einem Kraftfahrzeug-Schiebedachmechanismus angewandt wird.

Die Fig. 2 zeigt eine auf dem Dach eines Kraftfahrzeugs angebrachte Schiebeplatte 1.

In dem Dach 2 des Kraftfahrzeugs ist eine Öffnung 3 gebildet, die mittels der Schiebeplatte 1 geöffnet und geschlossen werden kann. Die Schiebeplatte 1 ist bewegbar über ein Gelenk 61 mit einem Schuh 51 und über ein Gelenk 62 mit einem weiteren Schuh 52 verbunden (In den Fig. 3 und 4 ist der weitere Schuh 52 nicht gezeigt). Die beiden Schuhe 51, 52 sind längs Führungsschienen 41 verschiebbar, die an den beiden Rändern der Öffnung 3 angebracht sind. Die Verschiebungsrichtung ist die Längsrichtung des Kraftfahrzeugs.

An dem Schuh 51 sind Kabelzüge 71 und 72 befestigt, die auch mit Zahn-Kabelzügen 81 und 82 verbunden sind, nämlich mit Kabelzügen, die mit Zähnen versehen sind. Die Zahn- Kabelzüge 81 und 82 kämmen mit einem Zahnrad 10, wodurch sie mit einer Untersetzung 9 verbunden sind. Die Eingangswelle der Untersetzung 9 ist mit einer Drehwelle eines Gleichstrom-Motors 11 verbunden. Bei der Vorwärtsdrehung des Motors 11 treibt das Zahnrad 10 die Zahn-Kabelzüge 81 und 82 in der Schließrichtung für die Schiebeplatte 1 an, während bei der Rückwärts- bzw. Gegendrehung des Motors 11 das Zahnrad 10 die Zahn-Kabelzüge 81 und 82 in der Öffnungsrichtung für die Schiebeplatte 1 antreibt. An der Vorderseite der Öffnung 3 ist eine von Armen 121 und 122 getragene Luftstauplatte 13 so angebracht, daß sie beliebig schräg gestellt werden kann. An den Armen 121 und 122 werden mittels (nicht gezeigter) Blattfedern Drehkräfte im Uhrzeigersinn ausgeübt.

Bei der in Fig. 4 gezeigten vollständig geöffneten Stellung der Schiebeplatte 1 nehmen die Arme 121 und 122 die Kräfte aus den Blattfedern auf und stellen damit die Luftstauplatte 13 hoch. Die Vorwärtsdrehung des Motors 11 bewirkt den Vorschub der Schiebeplatte 1, wobei nach der Bewegung über eine bestimmte Strecke A der Vorderrand der Schiebeplatte 1 die oberen Flächen der Arme 121 und 122 berührt, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Bei dem weiteren Vorschub der Schiebeplatte 1 drückt der Vorderrand der Schiebeplatte 1 die Arme 121 und 122 herunter, was eine Schwenkung der Luftstauplatte 13 im Uhrzeigersinn zur Folge hat. Danach wird der Voderrand der Schiebeplatte 1 über die Luftstauplatte 13 geschoben, wonach schließlich die Öffnung 3 vollständig abgeschlossen ist, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.

Die Untersetzung 9 (Fig. 7) enthält ein Schneckenrad 141, das an der Drehwelle des Motors 11 befestigt ist, ein Schneckenrad 142, das mit dem Schneckenrad 141 kämmt und bewegbar an einer Drehwelle 15 angebracht ist, ein Zahnrad 143, das über eine Scheibenfeder 161 enthaltende Reibungskupplung 162 mit dem Zahnrad 142 verbunden ist und an der Drehwelle 15 befestigt ist, ein Zahnrad 144 großen Durchmessers, das mit dem Zahnrad 143 kämmt, ein Zahnrad 145, das mit dem Zahnrad 144 kämmt und an einer Drehwelle 18 befestigt ist, und das Zahnrad 10, das an der Drehwelle 18 befestigt ist und mit dem Zahn-Kabelzügen 81 und 82 kämmt.

An dem Vorderende der Drehwelle 15 ist gemäß der Darstellung in Fig. 9 ein Exzenterlager 19 mit einem exzentrischen kreisförmigen Umfang 19a aufgesetzt, an welchem bewegbar ein Nocken 20 angebracht ist. An dem Exzenterlager 19 ist ein Sonnenrad befestigt. Das Sonnenrad kämmt mit einem Planetenrad 200, welches mit einem Zahnrad 210 im Gehäuse kämmt. An dem Planetenrad 200 ist ein Stift 21 ausgebildet. In dem Nocken 20 ist eine Durchgangsöffnung ausgebildet, in welche der Stift 21 greift.

Auf diese Weise kämmt bei der durch die Drehung der Drehwelle 15 verursachte Drehung des Lagers 19 das Planetenrad 200 mit dem Innengehäuse-Zahnrad 210, so daß eine Drehung auf Differential-Weise erfolgt. Daraufhin wird der Nocken 20 durch den Stift 21 angestoßen und gedreht.

An der Umfangsfläche des Nockens 20 sind einander entgegengesetzt zwei Nuten 20a und 20b ausgebildet (von denen hierbei die Nut 20a an der Unterseite und die Nut 20b an der Oberseite des Nockens 20 ausgebildet sind), die auf zwei Grenzschalter 22 bzw. 23 einwirken.

Die Funktion des Nockens 20 und der Grenzschalter 22 und 23 wird nachstehend anhand der Fig. 10, 11 und 12 erläutert, die jeweils den Fig. 4, 5 und 6 entsprechen.

Wenn die Schiebeplatte 1 voll geöffnet ist (Fig. 4, Fig. 10), sind die Stößel der beiden Grenzschalter 22 und 23 eingedrückt. Dabei ist der Grenzschalter 22 geschlossen, während der Grenzschalter 23 geöffnet ist.

Wenn der Motor 11 so angetrieben wird, daß die Schiebeplatte 1 schließen soll, dreht gemäß der Darstellung in Fig. 10 der Nocken 20 in einer Richtung D; wenn die Schiebeplatte 1 gegen die Arme 121 und 122 stößt (Fig. 5, Fig. 11), greift der Stößel des Grenzschalters 22 in die Nut 20a, so daß der Grenzschalter 22 geöffnet wird. Wenn der Motor 11 weiter betrieben wird, wird die Schiebeplatte 1 weiter zu der vollständig geschlossenen Stellung (Fig. 6) hin vorgeschoben. Unmittelbar vor dem vollständigen Schließen der Schiebeplatte 1 greift jedoch der Stößel des Grenzschalters 23 in die Nut 20b, so daß der Grenzschalter 23 geschlossen wird (Fig. 12).

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ist der Grenzschalter 22 immer geschlossen ausgenommen dann, wenn der Stößel des Grenzschalters 22 in die Nut 20a greift, während der Grenzschalter 23 ausgenommen dann immer geöffnet ist, wenn der Stößel des Grenzschalters 23 in die Nut 20b greift.

Wenn der Kabelzug 81 oder der Kabelzug 82 durch eine Kraft, die einen bestimmten Wert übersteigt, gebremst und angehalten wird, entsteht in der Reibungskupplung 162 ein Schlupf, so daß das Zahnrad 142 durch den Motor 11 in Umlauf versetzt wird, jedoch die Drehwelle 15 und das daran befestigte Zahnrad 143 nicht umlaufen. Das heißt, die Kupplung dient als eine mechanische Sicherheitsvorrichtung.

Fig. 13 dient als eine elektronische Schaltung für das Steuern des Vorwärts- und Rückwärtsbetriebs des Motors 11 zum Einstellen der Öffnungs- bzw. Schließstellung der Schiebeplatte 1.

Ein Anschluß des Motors 11 wird über einen Relaischalter 31 einer Motorantriebsschaltung 30 an eine Stromversorgung mit einer Spannung VB oder mit Chassis-Masse verbunden, während der zweite Anschluß des Motors 11 über einen Widerstand und über einen Relaischalter 32 mit der Stromversorgung mit der Spannung VB oder mit der Masse verbunden wird. Der Relaisschalter 31 und der Relaisschalter 32 werden jeweils mittels einer Relaisspule 33 bzw. einer Relaisspule 34 betätigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Sicherheitsvorrichtung bildet die Motorantriebsschaltung 30 eine elektrische Antriebsschaltung, während der Widerstand 40 eine Einrichtung zum Ermitteln einer Belastung des Motors 11 bildet.

Wenn ein Schalter 50 für das Öffnen und Schließen des Schiebedachs 1 in die Öffnungsstellung geschaltet wird, wird die Relaisspule 33 eingeschaltet, so daß Strom über die Stromversorgung mit der Spannung VB, den Relaisschalter 31, den Motor 11, den Widerstand 40, den Relaisschalter 32 und Masse fließt, um damit eine Rückwärts- bzw. Gegendrehung des Motors 11 hervorzurufen.

Wenn der Schalter 50 in die Schließstellung geschaltet wird, wird die Relaisspule 34 eingeschaltet, so daß Strom über die Stromversorgung mit der Spannung VB, den Relaisschalter 32, den Widerstand 40, den Motor 11, den Relaisschalter 31 und Masse fließt, um damit die Vorwärtsdrehung des Motors 11 zu erzielen. Dabei wird von einem Anschluß des Widerstands 40 ein einem Belastungsstrom des Motors 11 entsprechendes Belastungssignal abgenommen und über eine Filterschaltung 60 in einen Verstärker 70 eingegeben. Das Ausgangsignal VS des Verstärkers 70 wird in eine Addier-Rechenschaltung 80 eingegeben. Die Addier-Rechenschaltung 80 besteht au zwei Schaltungsteilen. Das Ausgangssignal VD des einen Schaltungsteils wird in eine Verzögerungsschaltung 90 eingegeben, während das Ausgangssignal VM des anderen Schaltungsteils in eine Speicherschaltung 110 eingegeben wird.

Hierbei ist der eingestellte Wert des Ausgangssignals VD folgendermaßen gegeben: VD = VS + V1. Hierzu nimmt der nicht invertierende Eingang (+) des einen Rechenverstärkers 81 über den Widerstand 83 das Ausgangssignal VS des Verstärkers 70 und eine Teilspannung V1 einer Konstantspannungsquellen-Spannung Vc auf, während der invertierende Eingang (-) jeweils über Widerstände 82, 82a mit dem Ausgangsanschluß und der Masse verbunden ist.

Der andere Schaltungsteil der Addier-Rechenschaltung 80 ist aus einem zweiten Rechenverstärker 81a und weiteren Widerständen 82b, 82c, 83b, 82c, 86 und 87 gebildet. Hierbei ist der Einstellwert von VM folgendermaßen gegeben:

VM = VS + V2. Hierzu nimmt der zweite Rechenverstärker 81a das Ausgangssignal VS und eine Teilspannung V2 der Konstantspannungsquellen-Spannung VC auf.

Das Ausgangssignal (erster Belastungsgrenzwert) VDD der Verzögerungsschaltung 90 wird an den nicht invertierenden Eingang (+) eines Rechenverstärkers 101 einer Überlastungs-Detektorschaltung 100 gegeben.

Das Ausgangssignal VM wird an den nicht invertierenden Eingang (+) eines Rechenverstärkers 111 der Speicherschaltung 110 gegeben. Da der Rechenverstärker 111 eine Spitzenwertdetektorschaltung bildet, wird der Spitzenwert des Ausgangssignals VM mittels eines Kondensators 112 gespeichert. Eine von dem Kondensator 112 gespeicherte Spannung VMC (zweiter Belastungsgrenzwert) wird an den nicht invertierenden Eingang (+) eines Rechenverstärkers 102 der Überlastungs-Detektorschaltng 100 gegeben.

Das Ausgangssignal VS des Verstärkers 70 wird an die invertierenden Eingänge der Rechenverstärker 101 und 102 gegeben.

Die Ausgänge der beiden Rechenverstärker 101 und 102 sind mit der Basis eines Transistors 103 verbunden. Der Kollektor des Transistors 103 ist über eine Diode 104 mit den invertierenden Eingängen der Rechenverstärker 101 und 102 verbunden. Ferner ist der Kollektor mit der Basis eines Transistors 121 einer Motoranhalteschaltung 120 verbunden.

Die Motoranhalteschaltung 120 weist den Transistor 121 und einen Transistor 122 auf, wobei der Kollektor des Transistors 121 mit der Basis des Transistors 122 verbunden ist. Der Transistor 122 vebindet den Schließanschluß des Schalters 50 mit der Relaisspule 34. Die Motoranhalteschaltung 120 enthält auch den Grenzschalter 23. Das Ausgangssignal der Motoranhalteschaltung 120 wird von dem Kollektor des Transistors 121 abgenommen und in eine Motorumsteuerschaltung 130 eingegeben. Hierbei wird das Ausgangssignal der Motoranhalteschaltung 120 über einen Kondensator 131 und eine Diode in den invertierenden Eingang (-) eines Rechenverstärkers 133 eingegeben. Der Ausgang des Rechenverstärkers 133 ist mit der Basis eines Transistors 134 verbunden, dessen Kollektor mit der Relaisspule 33 verbunden ist.

Eine Detektorschaltung 140 zum Erfassen des Öffnens oder Schließens des Schiebedachs enthält einen Transistor 141, dessen Kollektor mit der Motoranhalteschaltung 120 verbunden ist und dessen Basis mit dem Schließanschluß des Schalters 50 verbunden ist. Ein Signal von dem Schließanschluß des Schalters 50 wird in einer Motoranlaufstrom-Austastschaltung 150 über einen Kondensator 151 und eine Diode an den nicht invertierenden Eingang (+) eines Rechenverstärkers 153 gegeben. Das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 153 wird an die Motoranhalteschaltung 120 gegeben. Der Ausgang des Rechenverstärkers 153 ist ferner mit der Basis eines Transitors 113 in der Speicherschaltung 110 verbunden. Ein Anschluß des Kondensators 151 ist mit dem nicht invertierenden Eingang (+) eines Rechenverstärkers 114 in der Speicherschaltung 110 verbunden.

Der Grenzschalter 22 ist über eine Diode 115 mit dem Ausgang des Rechenverstärkers 114 verbunden.

Die Rechenverstärker 101, 102, 114, 133 und 153 haben Ausgangsstufen mit offenem Kollektor.

Die Betriebsvorgänge bei diesem Ausführungsbeispiel werden unter Bezugnahme auf den vorbeschriebenen Aufbau erläutert.

1. Öffnen des Schiebedaches

Wenn zum Öffnen des Schiebedaches der Schalter 50 für das Öffnen und Schließen des Schiebedaches auf die Öffnungsstellung geschaltet wird, wird die Relaisspule 33 eingeschaltet, so daß der Motor 11 in Rückwärtsrichtung umläuft, wodurch die Schiebeplatte 1 in Öffnungsrichtung bewegt wird.

Bei diesem Öffnungsvorgang ist die Sicherheitsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel unwirksam.

2. Schließen des Schiebedaches

Wenn der Schalter 50 in die Schließstellung geschaltet wird, wird der Transistor 122 durchgeschaltet und die Relaisspule 34 eingeschaltet, so daß der Motor 11 in der Vorwärtsrichtung umzulaufen beginnt. Dabei wird der Transistor 141 der Detektorschaltung 140 für das Erfassen der Schalterstellung für das Öffnen und das Schließen gesperrt und der Kollektor des Transistors 141 in diesem Zustand gehalten, solange der Schalter 50 in der Schließstellung geschaltet ist. Über den Kondensator 151 der Austastschaltung 150 wird an den nichtinvertierenden Eingang des Rechenverstärkers 153 Massepegel angelegt, so daß das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 153 den niedrigen Pegel "L" annimmt. Gleichermaßen nimmt das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 114 in der Speicherschaltung 110 den Pegel "L" an. Wenn der Kondensator 151 über den Widerstand 152 aufgeladen wird und die Spannung an dem Kondensator 151 eine Bezugsspannung erreicht, die durch Widerstände 154 und 155 bestimmt wird, nimmt das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 153 wieder den Pegel "H" an.

Gleichermaßen nimmt das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 114 den Pegel "H" an, wenn die Spannung an dem Kondensator 151 eine Bezugsspannung erreicht, die durch Widerstände 116 und 117 bestimmt ist.

Da die Bezugsspannung des Rechenverstärkers 153 so eingestellt wird, daß sie höher als diejenige des Rechenverstärkers 114 ist, nimmt das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 114 den Pegel "H" vor dem Ausgangssignal des Rechenverstärkers 153 an. Bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung wird die Haltezeit, während der das Ausgangssignal der jeweiligen Rechenverstärker auf den Pegel "L" gehalten wird, auf 0,3 s für den Rechenverstärker 153 und auf 0,2 s für den Rechenverstärker 114 eingestellt.

Während das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 153 auf dem Pegel "L" gehalten wird, ist der Transistor 113 der Speicherschaltung 110 gesperrt und damit der Kollektorkreis des Transistors 113 offen. Wenn zu Beginn des Umlaufs des Motors 11 aufgrund des Anlaufstroms ein starker Strom fließt, ergibt sich die Beziehung VS > VDD, so daß die Überlastungs-Detektorschaltung 100 wirksam wird. Da das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 101 den Pegel "L" erreicht, wird der Transistor 103 gesperrt. Die Motoranhalteschaltung 102 kommt jedoch nicht zur Wirkung, da gemäß den vorangehenden Ausführungen das Ausgangssignal der Austastschaltung 150 den Pegel "L" hat.

Da der Transistor 113 in der Speicherschaltung 110 gesperrt ist, liegt am Kondensator 112 der Spannungspegel VM an. Da jedoch zu diesem Zeitpunkt das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 114 den Pegel "L" hat, wird ein Speichern verhindert. Erst von dem Zeitpunkt an, an dem der Ausgang des Rechenverstärkers 114 den Pegel "H" hat, wird mit dem Laden des Kondensators 112 begonnen und solange fortgesetzt, bis das Ausgangssignal der Austastschaltung 150 auf den Pegel "H" wechselt. Das heißt, die in der Speicherschaltung 110 gespeicherte Spannung VMC entspricht der Spannung VM zwischen 0,2 s und 0,3 s nach dem Beginn des Umlaufens des Motors 11.

Wenn die Schiebeplatte 1 die Ablenkvorrichtungsarme 121 und 122 berührt (Fig. 5), wird der Grenzschalter 22 geöffnet.

Ab diesem Zeitpunkt wird der Kondensator 112 über die Diode 115 durch die Stromzufuhr aus der Konstantspannungsquelle (Spannung Vc) geladen, so daß die Spannung VMC angehoben wird. Eine neue Spannung V&min;MC ist durch die Ladezeit bestimmt, welche durch die Breite der Nut 20a des Nockens 20 bestimmt ist.

Wenn sich die Schiebeplatte 1 weiter in Schließrichtung bewegt und der Grenzschalter 23 in die Nut 20b des Nockens 20 greift (Fig. 12), wird der Grenzschalter 23 eingeschaltet, wodurch der Transistor 121 in der Motoranhalteschaltung 120 im gesperrten Zustand gehalten wird. Daher kommt auch dann, wenn die Schiebeplatte 1 die Ablenkvorrichtungs-Arme 121 und 122 in die Ruhestellung versetzt und die Überstrom- bzw. Überlastungs-Detektorschaltung 100 einen für den Übergang in den Dichtungszustand erforderlichen starken Strom erfaßt, die Motoranhalteschaltung 120 nicht zur Wirkung.

Fig. 14 zeigt Änderungen des Laststroms des Motors 11 während der ordnungsgemäßen Bewegung der Schiebeplatte 1 aus dem vollständig geöffneten Zustand zu dem vollständig geschlossenen Zustand.

Wenn zwischen die schließende Schiebeplatte 1 und das Dach ein Fremdkörper gerät und an dem Motor 11 eine Überlastung entsteht, kommt die Überlast-Detektorschaltung 100 zur Wirkung. Hierbei wird an dem Kollektor des Transistors 103 der Pegel "L" weggenommen, wodurch der Transistor 121 in der Motoranhalteschaltung 120 durchgeschaltet wird. Infolgedessen wird der Transistor 122 gesperrt, die Relaisspule 34 abgeschaltet, und das Anhalten des Motors 11 bewirkt.

Da der Transistor 121 durchgeschaltet wird, nimmt ferner ein Anschluß des Kondensators 131 in der Motorumsteuerschaltung 130 sofort Massepegel an, so daß das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 133 von dem Pegel "L" auf den Pegel "H" wechselt. Daher wird der Transistor 134 durchgeschaltet und die Relaisspule 33 eingeschaltet. Infolgedessen läuft der Motor 11 in die Gegenrichtung um, so daß die Schiebeplatte 1 sich rückwärts bewegt.

Nun wird der Kondensator 131 über den Widerstand 132 geladen. Daher kehrt nach einer bestimmten Zeitdauer der Ausgangspegel des Rechenverstärkers 133 von dem Pegel "H" zu dem Pegel "L" zurück, wodurch der Transistor 134 gesperrt wird und damit die Bewegung des Motors 11 beendet wird. Gemäß der bisherigen Beschreibung führt die Erfassung einer Überlastung des Motors 11 zu einem Anhalten der Schiebeplatte 1.

In der Überlast-Detektorschaltung 100 dient die Diode 104 dazu, eine fehlerhafte Funktion zu verhindern, die durch ein "Schwingen" verursacht werden könnte, welches durch eine Gegen-EMK des Motors 11 bei dessen Anhalten hervorgerufen wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung wird die mittels der Speicherschaltung gewählte Spannung so ausgelegt, daß sie durch das Schalten eines Grenzschalters in zwei Stufen verändert wird. Entsprechend der Anwendungszwecke eines Benutzers ist jedoch auch ein Schalten in drei oder mehr Stufen möglich. Ferner stellt dieses Ausführungsbeispiel eine Sicherheitsvorrichtung für das Schiebedach eines Kraftfahrzeugs dar, jedoch kann die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung auf gleichartige Weise bei anderen Teilen eines Kraftfahrzeugs angewandt werden, die drehend oder hin- und herbewegend mittels elektromechanischer Mechanismen angetrieben werden, wie Kraftfahrzeugsitze, Seitenfenster oder Spiegel.


Anspruch[de]
  1. 1. Sicherheitsvorrichtung für einen elektromechanischen Öffnungs- und Schließmechanismus mit einem bewegbaren Element, insbesondere für einen Schiebedachmechanismus in einem Kraftfahrzeug, die folgende Merkmale umfaßt:
    1. - eine Antriebseinrichtung für das bewegbare Element,
    2. - eine Lasterfassungseinrichtung, die ein Lastsignal entsprechend der auf die Antriebseinrichtung wirkenden Belastung abgibt,
    3. - eine Einrichtung zur Bildung von Belastungsgrenzwerten,
    4. - eine Ansteuereinrichtung für die Antriebseinrichtung, in der das Lastsignal mit den Belastungsgrenzwerten verglichen wird und die ein Anhaltesignal bei Überschreiten der Belastungsgrenzwerte durch das Lastsignal der Antriebseinrichtung zuführt,
  2. dadurch gekennzeichnet,

    daß in einem ersten Schaltungsteil (81 bis 85, 90) der Einrichtung zur Bildung von Belastungsgrenzwerten ein erster Belastungsgrenzwert (VDD) erzeugt wird, der um einen bestimmten Pegel höher als das Lastsignal (VS) ist und dem Lastsignal (VS) um eine bestimmte Zeit (τ) verzögert nachfolgt,

    daß in einem zweiten Schaltungsteil (81a, 82b, 82c, 83a, 86, 87, 110) ein zweiter Belastungsgrenzwert (VMC) erzeugt wird, dessen Pegel durch bestimmte Lagen des bewegbaren Elements (1) festgelegt ist, und

    daß in der Ansteuereinrichtung (100) das Lastsignal (VS) und die Belastungsgrenzwerte (VDD, VMC) ständig verglichen werden.
  3. 2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung (100, 120, 130, 140, 150) eine Austastschaltung (150) aufweist, die den Vergleich der Belastungsgrenzwerte (VDD, VMC) während der vorgebbaren Zeit nach dem Einschalten der Antriebseinrichtung (30, 11) blockiert.
  4. 3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Schaltungsteil (80, 110) während einer bestimmten Zeit nach dem Einschalten der Antriebseinrichtung (30, 11) der zweite Belastungsgrenzwert (VMC) nicht gebildet wird.
  5. 4. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung (100, 120, 130, 140, 150) eine Schaltung (130) aufweist, die unmittelbar nach Erzeugung des Anhaltesignals ein Signal für den Gegenrichtungsbetrieb der Antriebseinrichtung (11, 30) und nach einem bestimmten Zeitintervall wieder ein Anhaltesignal abgibt.
  6. 5. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastsignal (VS) mittels eines Widerstands (40) erfaßbar ist, der in den Stromkreis des Ankerstromes eines Motors (11) der Antriebseinrichtung (11, 30) geschaltet ist.
  7. 6. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaltungsteil (81 bis 85, 90) eine Addierrechenschaltung (80) zum Anheben des Lastsignalwertes (VS) um den bestimmten Pegel und eine Verzögerungsschaltung (90) zum Verzögern des Ausgangssignals (VD) der Addierrechenschaltung (80) um die bestimmte Zeit (t) aufweist.
  8. 7. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaltungsteil (81a, 82b, 82c, 83a, 86, 87, 110) den Pegel des zweiten Belastungsgrenzwertes (VMC) jeweils bei Durchlaufen der bestimmten Lagen ändert.






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