DE3335407C3 - Sicherheitseinrichtung für einen elektromechanischen Öffnungs- und Schließmechanismus - Google Patents

Description

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

Eine derartige Sicherheitsvorrichtung ist aus der DE 29 26 938 A1 bekannt. Bei dieser Sicherheitsvorrichtung wird der Laststrom eines motorischen Antriebs erfaßt und überwacht. Es wird ein erster, fester Belastungsgrenzwert durch die Grenzsteigung einer Motorstrom-Kennlinie repräsentiert und ein zweiter, höherer und nicht mit der Grenzsteigung korrelierter Belastungsgrenzwert durch einen absoluten Schwellwert für den Motorstrom definiert. Die beiden Belastungsgrenzwerte werden abhängig von der Bewegungsrichtung und dem Öffnungsgrad einer Scheibe berücksichtigt, jedoch in ihrem Betrag über den gesamten Bewegungshub nicht verändert. Während der Schließbewegung wird in einem Öffnungsbereich der Scheibe, in dem ein Einklemmen eines Gegenstandes möglich ist, der Antrieb nach Überschreiten eines der beiden Belastungsgrenzwerte zeitverzögert abgeschaltet bzw. eine Umkehrung der Bewegungsrichtung des Antriebsmotors eingeleitet. Ab einer Schließstellung, von der an ein Einklemmen eines Gegenstandes unwahrscheinlich wird, wird durch eine geeignete Einrichtung wie z. B. einen Schalter für den verbleibenden Schließhub der erste, niedrige Belastungsgrenzwert unterdrückt und die Scheibe mit der maximal zulässigen Motorkraft in ihre Endposition im Rahmen bewegt, nach deren Erreichen der Motor durch Überschreiten des zweiten Belastungsgrenzwerts ebenfalls zeitverzögert abgeschaltet wird. Eine Umkehrung der Bewegung ist in diesem Bereich nicht möglich. Bei der Öffnungsbewegung der Scheibe wird der erste Belastungsgrenzwert ebenfalls unterdrückt, so daß die Bewegung der Scheibe ohne weitere Zusatzmechanismen nur durch Überschreiten des zweiten, hohen Belastungsgrenzwerts beendet werden kann. Die Schutzfunktion dieser Sicherheitsvorrichtung gründet sich folglich in weiten Bereichen des Bewegungshubs und insbesondere im wichtigen Bereich um die Schließ-Endstellung grundlegend auf einen einfachen, ungesteuerten Überlastschuitz, der für Teile der Schließbewegung um einen weiteren, nicht korrelierten Schwellwertmechanismus ergänzt wird. Ein sicheres Funktionieren der Vorrichtung ist damit nicht gewährleistet, da beispielsweise durch auftretende mechanische Schwergängigkeit Kräfte im Bereich der Grenzwerte notwendig werden können, die zu Fehlfunktionen durch irrtümliche Abschaltung führen können, oder, für den Fall, daß die Belastungsgrenzwerte zum Ausgleich der Schwergängigkeit erhöht werden, die gewünschte Schutzfunktion beeinträchtigen. Darüber hinaus ist nicht gesichert, daß die Scheibe bei Ausfall des Schalters vollständig geschlossen werden kann, da dann die Abschaltung durch Überschreiten bereits des ersten Grenzwerts kurz vor Erreichen ihrer Endposition erfolgen muß. Weiterhin ist die gewünschte Schutzfunktion für Hindernisse, die sich möglicherweise in nächster Nähe der Endposition der Scheibe befinden können, nicht gewährleistet, da für diesen Bereich der Bewegung ausschließlich eine Abschaltung des Antriebs vorgesehen ist, jedoch nicht die Umkehr der Bewegung, die eine Verminderung des aufgebauten Anpreßdrucks der Scheibe bewirken würde, und die für einen solchen Fall manuell eingeleitet werden müßte. Zusätzlich wird der Antriebsmotor durch häufige Belastung bis an den absoluten Schwellwert stark beansprucht.

Weiterhin ist aus der DE 29 02 683 A1 eine Sicherheitsvorrichtung bekannt, bei der der durch den Antriebsmotor fließende Laststrom erfaßt und überwacht wird, wobei jeweils ein Belastungsgrenzwert herangezogen wird. Während des weitaus größten Teils 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 beispielsweise 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 vergleichen, 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 zu entsprechend verzögerter Abschaltung und hohem Stromverbrauch führt. 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.

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

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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 Schließzu­ stand 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 Relativstellun­ gen 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 Motoran­ triebsstrom (Lastsignal), einen mittels einer Speicherschaltung eingestellten Überstrom (zwei­ ter Belastungsgrenzwert) und einen mittels einer Verzö­ gerungsschaltung eingestellten Überstrom (erster Belastungsgrenzwert) zeigt.

Das Verbessern der Genauigkeit der Erfassung einer unnor­ malen Belastung wird folgendermaßen erreicht:

Gemäß Fig. 1 weist die elektrische Schaltung der erfin­ dungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung einen Antriebsteil, eine Lasterfas­ sungseinrichtung, 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 An­ trieb eines elektromechanischen Öffnungs- und Schließme­ chanismus sowie eine Schaltung zum Speisen des Motors.

Die Lasterfassungseinrichtung erfaßt eine mit einer Bela­ stung des Antriebs- bzw. Stellmotors in Zusammenhang stehende physikalische Größe, setzt diese in ein elektri­ sches Signal um und gibt das Signal an den ersten und den zweiten Schaltungsteil sowie an die An­ steuereinrichtung 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 abgenom­ men. Die abgenommene Spannung wird in bekannten Schaltun­ gen 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 das Lastsignal f (t) ist und diesem unter einer Verzögerung um eine bestimmte Zeitdauer τ nach­ folgt. Der erste Grenzwert f (t + τ) + a ist dafür vorgesehen, eine Verringerung der Empfindlichkeit bei der Erfassung einer unnormalen Belastung dadurch zu ver­ hindern, daß eine gute Nachführung zu einer Belastungsän­ derung in dem normalen Bereich vorgenommen wird. Da gemäß der vorstehenden Beschreibung der erste Grenzwert f (t + τ) + a der Änderung des Lastsignals f (t) nach­ geführt wird, wird die Differenz zwischen dem Lastsignal f (t) und dem ersten Grenzwert f (t + τ) + a zum glei­ chen Zeitpunkt nahezu konstant gehalten, solange die Änderung des Lastsignals innerhalb eines normalen Bereichs liegt. Daher wird die Empfindlichkeit der Sicherheitsvor­ richtung nahezu konstant gehalten. Der erste Grenzwert f (t + τ) + a kann dadurch erzielt werden, daß dem Lastsignal f (t) unter Verwendung einer Addierschaltung eine Spannung a addiert wird und dann unter Verwendung einer Verzögerungsschaltung eine Verzögerung um τ vorge­ nommen wird.

Das zweite Schaltungsteil speichert das Last­ signal 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) (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 geän­ dert. Im weiteren gibt der zweite Schaltungs­ teil bis zu einem dritten bestimmten Zeitpunkt t3 fort­ gesetzt den neuen Grenzwert f (t2) + b als neuen zweiten Grenzwert g (t). 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-Schie­ bedach die Belastung dann beträchtlich, wenn sich die Schiebeplatte von dem normalen Bewegungsweg weg zu einer Stelle bewegt, an der die Platte einen Ab­ lenkvorrichtungs-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 Verschie­ bens an, wobei der Grenzwert g (t) auch eine Funktion der Lage der Schiebeplatte 1 ist.

Der zweite Grenzwert g (t) hat die Funktion, die Unzuläng­ lichkeit des ersten Grenzwertes f (t + τ) + a auszuglei­ chen. 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 Belastungszu­ nahme 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 Belastungszu­ nahme 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-Schal­ ter, ein Potentiometer, ein Linearschalter, ein Fotoschal­ ter oder dergleichen angebracht wird. Der zweite Schaltungsteil speichert ein Lastsignal f (tn) zu einem Zeitpunkt tn, wenn irgendeine der vorstehend ange­ führten Lageänderungen auftritt, ändert das Signal nöti­ genfalls um einen bestimmten Pegel b und gibt den Grenzwert f (tn) + b.

Die Ansteuereinrichtung nimmt ein Lastsignal f (t) und den ersten und zweiten Grenzwert f (t + τ) + a und g (t) auf und gibt an das 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 erfin­ dungsgemäßen 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 Motoreigen­ schaften auftritt.

Das Verhindern von Fehlfunktionen, die durch einen Strom­ stoß bzw. Anlaufstrom beim Anlaufen des Motors hervorgeru­ fen werden könnten, ist bei der erfindungsgemäßen Sicher­ heitsvorrichtung dadurch erzielbar, daß bei der Last­ erfassungseinrichtung dem ersten Schaltungsteil, dem zweiten Schaltungsteil und der Ansteuerein­ richtung in mindestens einem Teil eine Anlaufstrom-Austast­ schaltung angebracht wird. Wenn beispielsweise die Aus­ tastschaltung in der Lasterfassungseinrichtung vorgesehen ist, wird für eine bestimmte Dauer nach dem Beginn der Motordrehung kein Lastsignal erfaßt. Daher wird ein An­ laufstrom nicht erfaßt, so daß die Sicherheitsvorrichtung nicht arbeitet.

Das Entfernen eines in dem Mechanismus eingeklemmten Fremdkörpers wird bei der erfindungsgemäßen Sicherheits­ vorrichtung 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-Schiebe­ dachmechanismus 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 gebil­ det, die mittels der Schiebeplatte 1 geöffnet und ge­ schlossen 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 Kraft­ fahrzeugs.

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 Eingangs­ welle 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 Schiebe­ platte 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 Schiebe­ platte 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 Schiebeplat­ te 1 die Arme 121 und 122 herunter, was eine Schwenkung der Luftstauplatte 13 im Uhrzeigersinn zur Folge hat. Danach wird der Vorderrand der Schiebeplatte 1 über die Luftstauplatte 13 geschoben, wonach schließlich die Öff­ nung 3 vollständig abgeschlossen ist, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.

Die Untersetzung 9 (Fig. 7, 8) enthält ein Schneckenrad 141, das an der Drehwelle des Motors 11 befestigt ist, ein Schnec­ kenrad 142, das mit dem Schneckenrad 141 kämmt und be­ wegbar 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-Kabelzü­ gen 81 und 82 kämmt.

An dem Vorderende der Drehwelle 15 ist gemäß der Darstel­ lung in Fig. 9 ein Exzenterlager 19 mit einem exzentri­ schen kreisförmigen Umfang 19a aufgesetzt, an welchem bewegbar ein Nocken 20 angebracht ist. An dem Exzenterla­ ger 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 Durch­ gangsöffnung ausgebildet, in welche der Stift 21 greift.

Auf diese Weise kämmt bei der durch die Drehung der Dreh­ welle 15 verursachte Drehung des Lagers 19 das Planeten­ rad 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 entge­ gengesetzt 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 einge­ drückt. Dabei ist der Grenzschalter 22 geschlossen, wäh­ rend der Grenzschalter 23 geöffnet ist.

Wenn der Motor 11 so angetrieben wird, daß die Schiebe­ platte 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 vorge­ schoben. Unmittelbar vor dem vollständigen Schließen der Schiebeplatte 1 greift jedoch der Stößel des Grenzschal­ ters 23 in die Nut 20b, so daß der Grenzschalter 23 ge­ schlossen wird (Fig. 12).

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ist der Grenz­ schalter 22 immer geschlossen ausgenommen dann, wenn der Stößel des Grenzschalters 22 in die Nut 20a greift, während der Grenzschalter 23 dann immer ge­ öffnet 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 Sicherheitsvor­ richtung.

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 Relaisschalter 31 einer Motorantriebsschaltung 30 an eine Stromversor­ gung mit einer Spannung V_B oder mit Chassis-Masse verbun­ den, während der zweite Anschluß des Motors 11 über einen Widerstand und über einen Relaischalter 32 mit der Strom­ versorgung mit der Spannung V_B oder mit der Masse verbun­ den 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 Motorantriebsschal­ tung 30 eine elektrische Antriebsschaltung, während der Widerstand 40 eine Einrichtung zum Ermitteln einer Bela­ stung 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 V_B, den Relaisschal­ ter 31, den Motor 11, den Widerstand 40, den Relaisschal­ ter 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 V_B, den Relais­ schalter 32, den Widerstand 40, den Motor 11, den Relais­ schalter 31 und Masse fließt, um damit die Vorwärts­ drehung des Motors 11 zu erzielen. Dabei wird von einem Anschluß des Widerstands 40 ein dem Belastungsstrom des Motors 11 entsprechendes Belastungssignal abgenommen und über eine Filterschaltung 60 in einen Verstärker 70 eingegeben. Das Ausgangsignal V_S des Verstärkers 70 wird in eine Addier-Rechenschaltung 80 eingegeben. Die Addier-Rechenschaltung 80 besteht aus zwei Schaltungsteilen. Das Ausgangssignal V_D des einen Schaltungsteils wird in eine Verzö­ gerungsschaltung 90 eingegeben, während das Ausgangssignal V_M des anderen Schaltungsteils in eine Speicherschaltung 110 eingege­ ben wird.

Hierbei ist der eingestellte Wert des Ausgangssignals V_D folgendermaßen gegeben: V_D = V_S + V 1. Hierzu nimmt der nicht invertierende Eingang (+) des einen Rechenver­ stärkers 81 über den Widerstand 83 das Ausgangssignal V_S des Verstärkers 70 und eine Teilspannung V₁ einer Konstantspannungsquellen-Spannung V_c auf, während der invertieren­ de Eingang (-) jeweils über Widerstände 82, 82a mit dem Aus­ gangsanschluß und der Masse verbunden ist.

Das andere Schaltungsteil der Addier-Rechenschaltung 80 ist aus einem zweiten Rechenverstärker 81a und weiteren Widerständen 82b, 82c, 83b, 83c, 86 und 87 gebildet. Hier­ bei ist der Einstellwert von V_M folgendermaßen gegeben:
V_M = V_S + V₂. Hierzu nimmt der zweite Rechenverstärker 81a das Ausgangssignal V_S und eine Teilspannung V₂ der Konstantspannungsquellen-Spannung V_C auf.

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

Das Ausgangssignal V_M wird an den nicht invertierenden Eingang (+) eines Rechenverstärkers 111 der Speicher­ schaltung 110 gegeben. Da der Rechenverstärker 111 eine Spitzenwertdetektorschaltung bildet, wird der Spit­ zenwert des Ausgangssignals V_M mittels eines Kondensators 112 gespeichert. Eine von dem Kondensator 112 gespeicher­ te Spannung V_MC (zweiter Belastungsgrenzwert) wird an den nicht invertierenden Eingang (+) eines Rechenverstärkers 102 der Überlastungs-Detektor­ schaltng 100 gegeben.

Das Ausgangssignal V_S 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 verbun­ den ist. Der Transistor 122 verbindet 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 Schließan­ schluß des Schalters 50 wird in einer Motoranlaufstrom-Austast­ schaltung 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 Motoranhalteschal­ tung 120 gegeben. Der Ausgang des Rechenverstärkers 153 ist ferner mit der Basis eines Transistors 113 in der Speicherschaltung 110 verbunden. Ein Anschluß des Kondensators 151 ist mit dem nicht invertierenden Ein­ gang (+) eines Rechenverstärkers 114 in der Speicher­ schaltung 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 wer­ den 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 Öff­ nungsstellung geschaltet wird, wird die Relaisspule 33 eingeschaltet, so daß der Motor 11 in Rückwärtsrichtung um­ läuft, 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 Rechenver­ stärkers 153 Massepegel angelegt, so daß das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 153 den niedrigen Pegel "L" annimmt. Gleichermaßen nimmt das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 114 in der Speicher­ schaltung 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 Rechenverstär­ kers 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 einge­ stellt wird, daß sie höher als diejenige des Rechenver­ stärkers 114 ist, nimmt das Ausgangssignal des Rechen­ verstärkers 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 Kollek­ torkreis des Transistors 113 offen. Wenn zu Beginn des Umlaufs des Motors 11 aufgrund des Anlaufstroms ein star­ ker Strom fließt, ergibt sich die Beziehung V_S < V_DD, so daß die Überlastungs-Detektorschaltung 100 wirksam wird. Da das Ausgangssignal des Rechenverstär­ kers 101 den Pegel "L" erreicht, wird der Transistor 103 gesperrt. Die Motor­ anhalteschaltung 102 kommt jedoch nicht zur Wirkung, da gemäß den vorangehenden Ausführungen das Ausgangssig­ nal der Austastschaltung 150 den Pegel "L" hat.

Da der Transistor 113 in der Speicherschaltung 110 ge­ sperrt ist, liegt am Kondensator 112 der Spannungspe­ gel V_M an. Da jedoch zu diesem Zeitpunkt das Aus­ gangssignal des Rechenverstärkers 114 den Pegel "L" hat, wird ein Speichern verhindert. Erst von dem Zeitpunkt an, an dem der Ausgang des Rechenver­ stärkers 114 den Pegel "H" hat, wird mit dem Laden des Kondensa­ tors 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 V_MC entspricht der Spannung V_M 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 Konstantspan­ nungsquelle (Spannung V_c) geladen, so daß die Spannung V_MC angehoben wird. Eine neue Spannung V′_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 Schließrich­ tung 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 Motoran­ halteschaltung 120 im gesperrten Zustand gehalten wird. Daher kommt auch dann, wenn die Schiebeplatte 1 die Ab­ lenkvorrichtungs-Arme 121 und 122 in die Ruhestellung versetzt und die Überstrom- bzw. Überlastungs-Detektor­ schaltung 100 einen für den Übergang in den Dichtungszu­ stand erforderlichen starken Strom erfaßt, die Motoran­ halteschaltung 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 Über­ lastung entsteht, kommt die Überlast-Detektorschaltung 100 zur Wirkung. Hierbei wird an dem Kollektor des Transistors 103 der Pegel "L" wegge­ nommen, wodurch der Transistor 121 in der Motoran­ halteschaltung 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 Motorumsteuer­ schaltung 130 sofort Massepegel an, so daß das Aus­ gangssignal 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 been­ det wird. Gemäß der bisherigen Beschreibung führt die Erfassung einer Überlastung des Motors 11 zu einem Anhal­ ten 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 Speicher­ schaltung gewählte Spannung so ausgelegt, daß sie durch das Schalten eines Grenzschalters in zwei Stufen verän­ dert wird. Entsprechend der Anwendungszwecke eines Benut­ zers ist jedoch auch ein Schalten in drei oder mehr Stu­ fen 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.

Claims (6)

1.Sicherheitsvorrichtung für einen elektromechanischen Öffnungs- und Schließmechanismus, insbesondere für einen Schiebedachmechanismus in einem Kraftfahrzeug, mit

• - einer Antriebseinrichtung für ein bewegbares Element des elektromechanischen Öffnungs- und Schließmechanismus,
• - einer Lasterfassungseinrichtung, die ein Lastsignal entsprechend der auf die Antriebseinrichtung wirkenden Belastung abgibt,
• - einer Einrichtung zur Bildung von Belastungsgrenzwerten mit einem ersten Schaltungsteil für einen ersten Belastungsgrenzwert und einem zweiten Schaltungsteil für einen zweiten Belastungsgrenzwert, und
• - einer Ansteuereinrichtung für die Antriebseinrichtung, die das Lastsignal ständig mit den Belastungsgrenzwerten vergleicht und bei Überschreitung zumindest eines der Belastungsgrenzwerte durch das Lastsignal der Antriebseinrichtung ein Anhaltesignal zuführt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - im ersten Schaltungsteil (81, 82, 82a, 83, 83a, 84, 85, 90) eine Addierrechenschaltung (81) zum Anheben des Lastsignalwertes (V_S) um einen bestimmten Pegel (V₁) und eine Verzögerungsschaltung (90) zum Verzögern des Ausgangssignals (V_D) der Addierrechenschaltung (81) um eine bestimmte Zeit (τ) vorgesehen sind und
• - im zweiten Schaltungsteil (81a, 82b, 82c, 83b, 83c, 86, 87, 110) aus dem Lastsignalwert der zweite Belastungsgrenzwert (V_MC) erzeugt wird, wobei das zweite Schaltungsteil eine weitere Addierrechenschaltung (81a) zum Anheben des Lastsignalwertes (V_S) zum einen weiteren bestimmten Pegel (V₂) sowie eine Speicherschaltung (110) aufweist, in welcher das Summensignal (V_M) gespeichert wird und deren Ausgangsspannung den zweiten Belastungsgrenzwert (V_MC) bildet, der je nach Lage des bewegbaren Elements (1) durch Betätigung von Grenzschaltern (22) in Stufen auf höhere Werte (V′_MC) anhebbar ist.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung (100, 120, 130, 140, 150) eine Austastschaltung (150) aufweist, die den Vergleich der Belastungs­ grenzwerte (V_DD, V_MC) während einer vorgebbaren Zeit nach dem Einschalten der Antriebseinrichtung (30, 11) blockiert.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Schaltungs­ teil (81, 110) während einer bestimmten Zeit nach dem Einschalten der Antriebseinrichtung (30, 11) der zweite Belastungsgrenzwert (V_MC) nicht gebildet wird.

4. Sicherheitsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung (100, 120, 130, 140, 150) eine Schaltung (130) aufweist, die unmittelbar nach Er­ zeugung des Anhaltesignals ein Signal für den Gegen­ richtungsbetrieb der Antriebseinrichtung (11, 30) und nach einem bestimmten Zeitintervall wieder ein Anhaltesignal abgibt.

5. Sicherheitsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastsignal (V_S) mittels eines Widerstands (40) erfaß­ bar ist, der in den Stromkreis des Ankerstromes eines Motors (11) der Antriebseinrichtung (11, 30) ge­ schaltet ist.