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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsgerät für motorbetriebene
Fenster.
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Aus
der nachveröffentlichten
Druckschrift
DE 199
10 854 A1 ist bereits ein Sicherheitsgerät für motorbetriebene
Fenster mit einem Positionssensor zum Detektieren der Position einer
Fensterscheibe bekannt und mit einer Vorrichtung zum sicheren Steuern
des Einklemmens eines Fremdkörpers
zwischen Fensterscheibe und Fensterrahmen.
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Im
allgemeinen ist, da ein motorbetriebenes Fenster einen Motor oder
dergleichen zum Öffnen und
Schließen
einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs verwendet, das Risiko
vorhanden, daß die Hand
oder der Kopf eines Passagiers des Fahrzeugs zwischen der Fensterscheibe
und einem zugeordneten Fensterrahmen eingeklemmt wird. Herkömmlich wurde
ein Sicherheitsgerät
zum Verhindern eines Unfalls durch Detektieren eines Zustands vorgeschlagen,
in welchem ein Fremdkörper
zwischen einer Fensterscheibe und einem Fensterrahmen eines Kraftfahrzeugs
eingeklemmt wird, und zum Beenden des Schließ- oder Öffnungsvorgangs der Fensterscheibe,
wenn ein derartiger Zustand detektiert wird. Bei einem derartigen
Sicherheitsgerät
für motorbetriebene
Fenster ist beispielsweise ein Impulssignaloszillator, der Lochelemente
aufweist, auf einem Motor zum Antrieb der Fensterscheibe angebracht,
und werden die absolute und die relative Geschwindigkeit der Fensterscheibe,
wenn sie geschlossen wird, und die Richtung, in welcher die Fensterscheibe
betätigt wird,
durch eine Detektorvorrichtung auf der Grundlage eines Impulssignals
von dem Impulssignaloszillator detektiert. Weiterhin wird ein Sicherheitssteuerbereich
festgelegt, in welchem eine Sicherheitsoperation durchgeführt werden
soll, um mit dem Einklemmen eines Fremdkörpers fertig zu werden, und
danach wird das Einklemmen eines Fremdkörpers auf der Grundlage einer Änderung
der detektierten Ausgangsgröße zumindest
entweder der absoluten oder der relativen Geschwindigkeit detektiert,
während
die Fensterscheibe geschlossen wird. Dann wird, wenn festgestellt
wird, daß ein
Fremdkörper
eingeklemmt ist, eine Sicherheitssteuerung durchgeführt, bei
welcher die Fensterscheibe zwangsweise in der Öffnungsrichtung betätigt wird,
so daß der
Fremdkörper aus
dem Zustand freigegeben wird, in welchem er zwischen der Fensterscheibe
und dem Fensterrahmen eingeklemmt ist.
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Bei
der voranstehend geschilderten Technik zur Festlegung eines Sicherheitssteuerbereiches
ist, da das Risiko auftreten kann, daß eine fehlerhafte Festlegung
des Sicherheitssteuerbereiches infolge eines Fehlers beim Zählen des
Impulssignals auftritt, ein Fensterscheibenpositionsdetektormechanismus wie
beispielsweise ein Grenzschalter in der Nähe eines oberen Endes der Fensterscheibe
vorgesehen, um eine vollständig
geschlossene Position der Fensterscheibe mit hoher Genauigkeit zu
detektieren, und danach wird ein Sicherheitssteuerbereich eingestellt. Die
Bereitstellung eines derartigen Fensterscheibenpositionsdetektormechanismus
erfordert allerdings Montagepositionseinstellarbeiten beim Zusammenbauvorgang
in der Herstellerfirma, und bringt Schwierigkeiten beim Zusammenbau
von Fahrzeugen mit sich. Um derartige komplizierte Zusammenbauarbeiten
entbehrlich zu machen wurde die Bereitstellung eines automatischen
Positionseinstellmechanismus überlegt,
wie dies in der
JP 8-303113
A beschrieben wurde, jedoch führte dies zu einem komplizierten
Aufbau des motorbetriebenen Fensters, und war ein Grund für höhere Herstellungskosten.
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Um
hiermit fertig zu werden, wird die Position der Fensterscheibe,
die zum Öffnen
oder Schließen betätigt wird,
von einem Positionssensor erhalten, und wird der Öffnungs- oder Schließzustand
der Fensterscheibe durch ein Ausgangssignal von dem Positionssensor
detektiert. In diesem Fall wird der Öffnungs- oder Schließzustand
der Fensterscheibe detektiert, wobei ein Potentiometersensor entlang
einer Schiene angeordnet ist, auf welcher eine Fensterscheibe so
betätigt
wird, daß sie
geöffnet
und geschlossen wird, da sich der Widerstandswert des Potentiometersensors
in Reaktion auf die Position der sich öffnenden oder schließenden Fensterscheibe ändert. Um
dies zu ermöglichen
ist allerdings ein Potentiometersensor erforderlich, der ausreichend
lang ist, um den gesamten Öffnungs-
und Schließhub
der Fensterscheibe abzudecken, und führt die Bereitstellung eines
derartig langen Potentiometersensors dazu, daß die Konstruktion des Fahrzeugfensters
kompliziert wird, und läßt sich
das Problem höherer
Herstellungskosten nicht lösen.
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Um
diese Schwierigkeiten zu überwinden schlägt der Anmelder
dieser Patentanmeldung in der
JP 11-62382 A ein Sicherheitsgerät für ein motorbetriebenes
Fenster vor, welches einen Positionssensor zum Detektieren der Drehwinkelposition
des Antriebsmotors zur Betätigung
einer Fensterscheibe eines Fahrzeugs aufweist, um diese zu öffnen und
zu schließen,
eine Vorrichtung zum Detektieren der Position der Fensterscheibe,
die geöffnet
oder geschlossen wird, auf der Grundlage eines Ausgangssignals von
dem Positionssensor, sowie eine Vorrichtung zum sicheren Steuern
des Einklemmens eines Fremdkörpers
in dem Fenster. Bei diesem Sicherheitsgerät kann nicht nur der gesamte Öffnungs-
und Schließhub
der Fensterscheibe durch den Positionssensor detektiert werden,
um so das Einklemmen eines Fremdkörpers in dem Fenster zu detektieren,
um eine derartigen Vorgang sicher zu steuern, sondern kann auch
die Vereinfachung der Schaltung, die für das Sicherheitsgerät erforderlich
war, durch die Miniaturisierung des Positionssensors erreicht werden. Allerdings
wird bei diesem vorgeschlagenen Sicherheitsgerät bei einer Umdrehung des Antriebsmotors ein
Bereich bis zu einem Drehwinkel von 330 Grad zum Detektieren von
Spannungsänderungen
von 0 bis 5 V entsprechend Änderungen
des Drehwinkels innerhalb des Bereichs verwendet. Seit einigen Jahren
wird allerdings eine genauere Sicherheitssteuerung gefordert, und
erfordert dies wiederum eine genauere Detektion.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der weiteren
Verbesserung des Sicherheitsgeräts,
das bereits vorgeschlagen wurde, um hierdurch ein Sicherheitsgerät für ein motorbetriebenes
Fenster zur Verfügung
zu stellen, welches eine Sicherheitssteuerung mit höherer Genauigkeit
durchführen
kann, durch Verbesserung der Genauigkeit der Detektion und der Detektionsauflösung der
Detektion durch den Positionssensor in Bezug auf die Position einer
Fensterscheibe, die so betätigt
wird, daß sie
geöffnet
oder geschlossen wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Sicherheitsgerät für motorbetriebene Fenster zur
Verfügung,
bei welchen eine Fensterscheibe eines Fahrzeugs so betätigt wird,
daß sie
durch einen Antriebsmotor geöffnet
und geschlossen wird, und bei welchem die Position der Fensterscheibe,
die so betätigt wird,
daß sie
geöffnet
oder geschlossen wird, detektiert wird, um so sicher das Einklemmen
eines Fremdkörpers
in einem Fenster zu steuern, wobei ein Positionssensor zum Detektieren
einer Drehwinkelposition des Antriebsmotors vorgesehen ist, eine
Positionsdetektorvorrichtung zum Detektieren der Position der Fensterscheibe,
die so betätigt
wird, daß sie geöffnet oder
geschlossen wird, auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem
Positionssensor, und eine Sicherheitssteuervorrichtung zum sicheren Steuern
des Einklemmens eines Fremdkörpers
in einem Fenster auf der Grundlage der Positionsdetektorvorrichtung,
wobei der Positionssensor als Potentiometersensor aufgebaut ist,
der eine Widerstandsspur aufweist, die ein kreisringförmiges elektrisches Widerstandsmuster
aufweist, und leitfähige
Bürsten, die
so ausgebildet sind, daß sie
gleitbeweglich auf der Widerstandsspur ablaufen können, wenn
der Antriebsmotor angetrieben wird, wobei die Widerstandsspur mit
Elektroden an zwei diametral entgegengesetzten Punkte auf dem Umfang
der Widerstandsspur versehen ist, und so ausgebildet ist, daß von den
leitfähigen
Bürsten
Widerstandswerte ausgegeben werden, die sich aus einer Teilung eines
Widerstandswerts zwischen den Elektroden ergeben. Beispielsweise
ist der Potentiometersensor so aufgebaut, daß ein höheres elektrisches Potential
einer der Elektroden der Widerstandsspur zugeführt wird, während ein niedrigeres elektrisches
Potential der anderen Elektrode zugeführt wird, und daß die leitfähigen Bürsten Potentiale
ausgeben, die sich aus der Teilung des höheren elektrischen Potentials
bzw. des niedrigeren elektrischen Potentials ergeben. Zusätzlich weisen
die leitfähigen
Bürsten
zwei leitfähige Bürsten auf,
die um 90 Grad in ihrer Drehrichtung beabstandet sind, und werden
Signale mit unterschiedlichen Phasen von der jeweiligen leitfähigen Bürste entsprechend
dem Drehantrieb des Antriebsmotors ausgegeben.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist als Sensor zum Detektieren der Position
der Fensterscheibe, die so betätigt
wird, daß sie
geöffnet
oder geschlossen wird, der Positionssensor vorgesehen, um die Drehwinkelposition
des Antriebsmotors zum Öffnen
und Schließen
der Fensterscheibe zu detektieren, wodurch der gesamte Hub der Fensterscheibe
von der vollständig
geschlossenen Position zu der vollständig geöffneten Position nur durch
Signale von dem Antriebsmotor detektiert wird. Dies gestattet die
Miniaturisierung der Konstruktion des Sicherheitsgeräts, und die
Vereinfachung von dessen Schaltung, wodurch eine Einrichtung erzielt
wird, die zum Einsatz bei Kraftfahrzeugen geeignet ist. Darüber hinaus
wird als Sensor ein Positionssensor verwendet, der eine kreisringförmige Widerstandsspur
aufweist, und der so ausgebildet ist, daß er Widerstandswerte ausgibt, die
sich aus der Teilung des Widerstandswertes zwischen den Anschlußklemmen
ergeben, die an den beiden diametral entgegengesetzten Punkten der kreisringförmigen Widerstandsspur
vorgesehen sind, wodurch das Verhältnis der Änderung des Ausgangssignals
von dem Positionssensor in Bezug auf die Änderung der Position der Fensterscheibe
größer ausgebildet
wird, um hierdurch eine äußerst genaue Detektierung
der Position der Fensterscheibe zu ermöglichen, und kein Zustand vorhanden
ist, in welchem das Ausgangssignal von dem Positionssensor unmöglich ist,
abhängig
von der Drehposition des Antriebsmotors, um hierdurch die Ausgangseigenschaften
des Positionssensors zu stabilisieren, und eine äußerst verläßliche Detektion der Fensterscheibenposition
durch den Positionssensor zu ermöglichen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es daher möglich,
eine Einrichtung für
motorbetriebene Fenster zu konstruieren, welche eine bessere Sicherheitssteuerung
erzielen kann.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine schematische Ansicht,
welche den Aufbau eines Fensteröffnungs-
und Schließmechanismus
für ein
motorbetriebenes Fenster zeigt, bei welchem die vorliegende Erfindung
eingesetzt wird.
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2 eine Vorderansicht eines
Hauptteils des Fensteröffnungs-
und Schließmechanismus.
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3 eine Perspektivansicht,
die einen Zustand zeigt, in welchem ein Hauptteil eines Antriebsabschnitts
für motorbetriebene
Fenster in Explosionsdarstellung dargestellt ist.
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4 einen Potentiometersensor,
wobei 4(a) eine Aufsicht
auf eine Widerstandsspur ist, und 4(b) eine
teilweise weggeschnittene Seitenansicht des Antriebsabschnitts für das motorbetriebene
Fenster ist.
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5 ein Diagramm, welches
eine Äquivalenzschaltung
des Potentiometersensors und deren Ausgangseigenschaften zeigt.
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6 ein Blockschaltbild, welches
den Gesamtaufbau eines Sicherheitsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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7 ein Blockschaltbild, welches
den Aufbau eines Fensterscheibenpositionsdetektorabschnitts zeigt.
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8 ein Diagramm, welches
die Beziehung zwischen Spannungen und Öffnungs- und Schließpositionen
zeigt, um ein Detektionsverfahren zu erläutern, das an dem Fensterscheibenpositionsdetektorabschnitt
verwendet wird.
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9 ein Flußdiagramm
Nr. 1 zur Erläuterung
von Fensterscheibenpositionsdetektionsoperationen.
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10 ein Flußdiagramm
Nr. 2 zur Erläuterung
weiterer Fensterscheibenpositionsdetektoroperation.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine Art und Weise zur Ausführung der
vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben. 1 ist eine schematische Zeichnung, welche
den Aufbau einer Motorfenstereinrichtung zeigt, bei welcher die vorliegende
Erfindung eingesetzt wird. Eine Fensterscheibe 1 wird so
betätigt,
daß sie
geöffnet
und geschlossen wird, durch einen Öffnungs/Schließmechanismus 2.
Es ist nämlich
eine Schiene 3 so vorgesehen, daß sie in Vertikalrichtung entlang
einer Fahrzeugkarosserie verläuft, und
es ist ein Gleitstück 4 darauf
so gehaltert, daß es
entlang der Schiene in Vertikalrichtung gleitet. Ein Draht 5 ist
mit diesem Gleitstück 4 verbunden,
um runde Riemenscheiben 6 herumgeschlungen, die am oberen
und unteren Ende der Schiene 3 angeordnet sind, und mit
einem Motorfensterantriebsabschnitt 7 verbunden, wodurch dann,
wenn der Motorfensterantriebsabschnitt 7 angetrieben wird,
das Gleitstück 4 in
Vertikalrichtung über
den Draht 5 bewegt wird. Die Fensterscheibe 1 ist
an dem Gleitstück 4 angebracht,
und ein Fensterraum, der durch einen Rahmen 8 festgelegt
wird, wird geöffnet
und geschlossen, wenn die Fensterscheibe 1 in Vertikalrichtung
zusammen mit dem Gleitstück 4 bewegt
wird. Der voranstehend erwähnte
Motorfensterantriebsabschnitt 7 weist einen Motor 9 als
Antriebsquelle auf, und der Draht 5 wird im Uhrzeigersinn
und im Gegenuhrzeigersinn durch die Drehkraft des Motors gedreht.
Wenn beispielsweise der Motor im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird
die Fensterscheibe 1 nach oben bewegt, um das Fenster zu
schließen,
und wenn der Motor im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wird die
Fensterscheibe 1 nach unten bewegt, um das Fenster zu öffnen.
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2 ist eine Vorderansicht
des Motorfenstergeräts
gemäß dem voranstehend
geschilderten Beispiel, und jeweilige Abschnitte, die jenen entsprechen,
die bezüglich 1 beschrieben wurden, werden
mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. 3 zeigt eine Explosionsdarstellung eines
Hauptteils der Konstruktion, einen Motorfensterantriebsabschnitt 7, der
den Motor 9 aufweist, der durch elektrische Energie zum
Drehen veranlaßt
wird, einen Getriebemechanismus 10 zur Verringerung der
Drehausgangsgröße von dem
Motor 9, um den Draht 5 anzutreiben, und einen
Potentiometersensor 20 zum Detektieren der Drehwinkelposition
einer Ausgangswelle des Getriebemechanismus 10. Eine Schnecke 11 ist
an einem Endabschnitt einer Drehwelle 9a des Motors 9 befestigt,
und ein Schneckenrad 12 wird in Kämmeingriff mit dieser Schnecke 11 versetzt,
wodurch der Getriebemechanismus 10 ausgebildet wird. Weiterhin
ist eine Riemenscheibe 14 an einem Endabschnitt einer Ausgangswelle 13 befestigt,
die so ausgebildet ist, daß sie
sich zusammen mit dem Schneckenrad 12 dreht, wobei der
Draht 5 dort herumgeschlungen ist. Diese Riemenscheibe 14 ist
in einem Gehäuse 15 angebracht,
welches mit dem Motor 9 vereinigt ist. Wenn daher der Motor 9 in
Betrieb ist, und die Riemenscheibe in der einen oder anderen Richtung über den
Getriebemechanismus 10 gedreht wird, wird dann der Draht 5 angetrieben,
und wird die Fensterscheibe 1 in einer Öffnungs- oder Schließrichtung
bewegt. Bei dieser Art und Weise zur Ausführung der Erfindung beendet
die Fensterscheibe den vollständigen Öffnungs-
oder Schließhub,
wenn die Riemenscheibe 14 drei- bis viermal gedreht wurde.
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Zusätzlich ist,
wie in 4 gezeigt, der
Potentiometersensor 20 an einer Position gegenüberliegend
der Riemenscheibe 14 angeordnet, die sich innerhalb des
Gehäuses 15 befindet.
Einstückig
auf dem Potentiometersensor 20 sind eine kreisringförmige Widerstandsspurplatte 21,
die an einer Position koaxial zur Ausgangswelle 13 des
Schneckenrades 12 angeordnet ist, und dort fest gehaltert
ist, eine Potentiometerwelle 22, die durch ein Zentrumsloch
der Widerstandsspurplatte 21 hindurchgeht, und einstückig mit
der Ausgangswelle 13 in deren Drehrichtung verbunden ist,
und eine Drehplatte 23 vorgesehen, die einstückig auf
der Potentiometerwelle 22 gehaltert ist, und ein Paar leitfähiger Bürsten 24a, 24b aufweist,
die so ausgebildet sind, daß sie
sich in der Drehrichtung auf der Widerstandsspurplatte 21 bewegen.
Drei kreisringförmige
Potentiometerspuren 25a bis 25c sind an einer
Seite der Widerstandsspurplatte 21 entgegengesetzt zu deren
Seite vorgesehen, an welcher die Drehplatte 23 vorhanden
ist.
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4(a) ist die Zeichnung eines
Musters, welche die Potentiometerspuren 25a bis 25c zeigt, die
auf der Widerstandsspurplatte 21 vorgesehen sind, und diese
drei kreisringförmigen
Potentiometerspuren 25a bis 25c sind mit der Potentiometerwelle 22 auf
der Oberfläche
der einen variablen Widerstand aufweisenden Spurplatte angeordnet,
die aus einem Isoliermaterial besteht. Unter diesen drei Spuren
ist die innere Spur 25a aus einem Material wie beispielsweise
Kohlenstoff als Widerstandsspur ausgebildet, und bestehen die beiden
anderen Spuren 25, 25c aus einem gut leitenden
Material wie beispielsweise Kupfer, als Leiterspuren. Anschlußklemmenabschnitte
T1, T2 sind an zwei Positionen auf dem Umfang der Widerstandsspur 25a angeordnet, die
im rechten Winkel einander gegenüberliegen, und
es sind Spannungsquellen VCC (5 V) und GND (0 V) an die Widerstandsspur 25a über diese
Anschlußklemmenabschnitte
T1, T2 angeschlossen. Weiterhin sind Ausgangsspannungen VA, VB,
die nachstehend erläutert
werden, so ausgebildet, daß sie
von Anschlußklemmenabschnitten
T3, T4 der Leiterspuren 25b bzw. 25c abgenommen
werden. Die Drehplatte 23 ist als kreisringförmige Platte
ausgebildet, die ihr Zentrum an der Potentiometerwelle 22 aufweist,
und die leitfähigen
Bürsten 24a, 24b sind fest
an den Umfangspositionen gehaltert, welche einen Winkel von 90 Grad
in Bezug auf das Zentrum der kreisringförmigen Platte bilden. Die leitende Bürste 24a ist
so aufgebaut, daß sie
die Widerstandsspur 25a und die Leiterspur 25b kurzschließt, die
auf der Widerstandsspurplatte 21 vorgesehen sind, und die
leitende Bürste 24b so,
daß sie
elektrisch die Widerstandsspur 25a und die Leiterspur 25c verbindet.
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Wenn
der Antriebsmotor 9 im Betrieb ist, wird daher die Drehantriebskraft
des im Betrieb befindlichen Motors 9 von der Schnecke 11 der
Drehwelle 9a auf das Schneckenrad 12 übertragen,
wodurch die Ausgangswelle 13 gedreht wird, so daß die Riemenscheibe 14 den
Draht 5 so antreibt, daß die Fensterscheibe 1 dazu
veranlaßt
wird, geöffnet
oder geschlossen zu werden. Gleichzeitig hiermit wird die Drehplatte 23 gedreht,
und wird das Ausmaß der Drehung
der Drehplatte 23 von dem Potentiometersensor 20 detektiert.
Wenn nämlich
die Drehplatte 23 gedreht wird, werden die leitenden Bürsten 24a, 24b entlang
der Oberfläche
der Widerstandsspurplatte 21 gedreht. Infolgedessen werden
die Kontaktpositionen mit der Widerstandsspur 25a der beiden
leitenden Bürsten 24a, 24,
die in Kontakt mit der Widerstandsspur 25a an einem von
deren Enden stehen, jeweils in der Drehrichtung verschoben, und
werden entsprechend Ausgangsspannungen VA, VB, die sich aus der
Teilung der Versorgungsspannung VCC ergeben, an die Anschlußklemmenabschnitte
T3, T4 der Leiterspuren 25b, 25c ausgegeben, und
werden diese Ausgangssignale geändert,
wenn die leitenden Bürsten 24a, 24b gedreht
werden. Wenn dies auftritt, so weisen infolge der Tatsache, daß die beiden
leitenden Bürsten 24a, 24b an
den Positionen angeordnet sind, die in rechten Winkeln einander
gegenüberliegen,
die Phasen der Ausgangssignale um 90 Grad in Bezug auf den Drehwinkel
der Drehplatte ab. 5(a) ist
ein Äquivalenzschaltbild
des Potentiometersensors 20, und 5(b) ist ein Diagramm, welches die Ausgangseigenschaften
des Potentiometersensors 20 zeigt. Die Abszissenachse des
Diagramms in 5(b) gibt
den Drehwinkel der Drehplatte an, und die Ordinatenachse die elektrischen Werte
der Ausgangsspannungen VA, VB, die von dem Potentiometersensor 20 ausgegeben
werden. Wie aus dem Diagramm deutlich wird, weichen die Ausgangsspannung
VA der leitenden Bürste 24a,
die durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist, und die Ausgangsspannung
VB der anderen leitenden Bürste 24b,
die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, um 90 Grad voneinander
ab.
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6 ist ein Blockschaltbild,
welches den Gesamtaufbau des Sicherheitsgerätes zeigt, welches den Positionssensor
oder den Potentiometersensor 20 gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet. Der Motorfensterantriebsabschnitt 7 wird so angetrieben,
daß er
sich im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn dreht, durch eine
Motortreiberschaltung 30. Dann wird die Fensterscheibe
so betätigt,
daß sie
sich entsprechend der Drehung im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn
des Antriebsmotors 9 öffnet
und schließt,
und wird die Drehwinkelposition des Antriebsmotors 9 von
dem Potentiometersensor 20 als die beiden Ausgangsspannungen
VA, VB ausgegeben. Diese Ausgangsspannungen VA, VB werden durch
ein Tiefpaßfilter
oder LPF 31, 32 geleitet, um Rauschen zu entfernen,
und werden dann über
ein OR-Gate 50 einem Fensterscheibenpositionsdetektorabschnitt 33,
einem Spieldetektorabschnitt 34 und einem Öffnungs-
und Schließgeschwindigkeitsdetektorabschnitt 35 zugeführt.
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Die
Position der Fensterscheibe, die so betätigt wird, daß sie geöffnet oder
geschlossen wird, wird an dem Fensterscheibenpositionsdetektorabschnitt 33 detektiert,
und eine detektierte Öffnungs-
oder Schließposition
der Fensterscheibe wird an einen Sicherheitssteuerbereichsdetektorabschnitt 36 ausgegeben.
Der Sicherheitssteuerbereich des Fensters wird in diesen Sicherheitssteuerbereichsdetektorabschnitt 36 aus
der eingegebenen Öffnungs-
oder Schließposition
detektiert. Dieser Sicherheitssteuerbereich ist ein Bereich, der
von dem Zustand, in welchem die Fensterscheibe vollständig geöffnet ist,
bis zu einem Zustand geht, in welchem die Fensterscheibe beinahe
vollständig
geschlossen ist, und die Sicherheitssteuerung soll nur innerhalb
dieses Bereiches durchgeführt
werden. In dem Zustand, in dem die Fensterscheibe beinahe vollständig geschlossen ist,
wird nämlich
die Fensterscheibe 1 in Berührung mit dem Rahmen 8 gebracht,
so daß ein
Kontaktwiderstand auftritt, und dann erzeugt der so hervorgerufene
Kontaktwiderstand einen Zustand, der einem Zustand gleicht, in welchem
ein Fremdkörper
zwischen der Fensterscheibe und dem Rahmen eingeklemmt wird, und
detektiert ein Einklemmdetektorabschnitt, der später beschrieben wird, den Kontaktwiderstand
als das Einklemmen eines Fremdkörpers zwischen
der sich schließenden
Fensterscheibe und dem Rahmen. Daher ist der Sicherheitssteuerbereich zu
dem Zweck vorgesehen, das Risiko zu vermeiden, daß die Fensterscheibe
nicht vollständig
geschlossen ist, wenn die Fensterscheibe beinahe vollständig geschlossen
ist. Ein Ausgangssignal von dem Sicherheitssteuerbereichsdetektorabschnitt 36 wird einem
Eingangsende eines AND-Gates 37 zugeführt.
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Andererseits
schaltet der Spieldetektorabschnitt 34 einen Fensteröffnungs/Schließschalter 38 des
motorbetriebenen Fensters ein, und detektiert ein Spiel bei einem
Schließvorgang
nach dem Öffnungsvorgang
der Fensterscheibe, durch eine Änderung
der Ausgangsspannung von dem Potentiometersensor 20, zusammen
mit einem Spiel, das hervorgerufen wird, wenn die Fensterscheibe
in Gegenrichtung zwischen der Richtung im Uhrzeigersinn und der Richtung
im Gegenuhrzeigersinn betätigt
wird. Zusätzlich
detektiert der Öffnungs-
und Schließgeschwindigkeitsdetektorabschnitt 35 die
Geschwindigkeit der Fensterscheibe, wenn sie so betätigt wird, daß sie geöffnet und
geschlossen wird. Um diese Geschwindigkeiten zu detektieren wird
ein bestimmter Zeitraum von einem Zeitgeber 39 seit dem
Zeitpunkt gezählt,
an welchem der Fensteröffnungs/Schließschalter 38 eingeschaltet
wurde, an dem Öffnungs- und
Schließgeschwindigkeitsdetektorabschnitt 35, und
wird eine Operation unter Verwendung der Änderung der Spannung von dem
Potentiometersensor 20 während dieses Zeitraums durchgeführt, um
eine Absolutgeschwindigkeit zu detektieren, wenn die Fensterscheibe
so betätigt
wird, daß sie
geöffnet
oder geschlossen wird. Dann wird eine relative Geschwindigkeit an
einem Relativgeschwindigkeitsdetektorabschnitt 48 detektiert,
welche eine geänderte
Geschwindigkeit der so betätigten
Fensterscheibe darstellt, und werden dann die absolute und die relative Geschwindigkeit
an eine Bezugswerteinstellvorrichtung 41 ausgegeben. Dann
wird das Einklemmen eines Fremdkörpers
durch die Fensterscheibe an einem Einklemmdetektorabschnitt 40 detektiert,
unter Verwendung von Detektorausgangssignalen von dem Spieldetektorabschnitt 34 und
dem Öffnungs- und
Schließgeschwindigkeitsdetektorabschnitt 35. Beim
Detektieren des Einklemmens eines Fremdkörpers wird die absolute oder
relative Geschwindigkeit der Fensterscheibe, wenn sie so betätigt wird,
daß sie
geschlossen wird, mit der absoluten oder relativen Bezugsgeschwindigkeit
des Bezugswerteinstellabschnitts 41 verglichen, wenn kein
Spiel auftritt, und wenn festgestellt wird, daß die Schließgeschwindigkeit
niedriger ist als die jeweilige Bezugsgeschwindigkeit, so wird festgestellt,
daß ein
Fremdkörper
in dem Fenster eingeklemmt ist. Dann wird ein Ausgangssignal, das
anzeigt, daß der
Fremdkörper
eingeklemmt ist, der anderen Eingangsklemme des AND-Gates 37 zugeführt. Die
jeweiligen Bezugsgeschwindigkeiten werden vorher eingestellt, jedoch werden
unter Bezugnahme auf Ausgangssignale von einem Temperaturdetektorabschnitt 43,
der einen Thermistor 42 verwendet, und einem Batteriespannungsdetektorabschnitt 45 zum
Detektieren der Spannung einer Batterie 44 die jeweiligen
Bezugsgeschwindigkeiten korrigiert, so daß sie nicht durch Änderungen
der Temperatur und der Batteriespannung geändert werden.
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Das
AND-Gate 37 gibt ein Sicherheitssteuerbetriebssignal aus,
wenn die Fensterscheibe innerhalb des Sicherheitssteuerbereichs
bleibt, und wenn das Einklemmen eines Fremdkörpers detektiert wird. Nach
Empfang dieses Sicherheitssteuerbetriebssignals gibt ein Sicherheitssteuerbetriebsabschnitt 46 einen
Betriebsbefehl an einen Betriebsbefehlsabschnitt 47 aus,
und steuert dieser Betriebsbefehlsabschnitt 47 die Motortreiberschaltung 30 so,
daß der Antriebsmotor 9 um
ein vorbestimmtes Ausmaß in Gegenrichtung
betrieben wird, oder um mit anderen Worten den Antriebsmotor 9 um
das vorbestimmte Ausmaß in
der Öffnungsrichtung
zu betreiben. In einem Fall, in welchem die Hand oder die Finger
des Passagiers zwischen der Fensterscheibe 1 und dem Rahmen 8 eingeklemmt
sind, öffnet
dieser Betrieb in Gegenrichtung der Fensterscheibe das Fenster ohne Verzögerung,
und gibt das Einklemmen der Hand oder der Finger frei, wodurch die
Sicherheitssteuerung des motorbetriebenen Fensters bewirkt wird.
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7 ist ein Blockschaltbild,
welches den Aufbau des Fensterscheibenpositionsdetektorabschnitts 33 zeigt,
der eine CPU aufweist, welcher die Ausgangsspannungen VA, VB von
dem Potentiometersensor 20 und ein Zustandssignal eines
Aufwärts-Abwärtsschalters
UDSW (38) zum Umschalten der Richtung der Fensterscheibe
auf die Schließrichtung
(aufwärts)
oder die Öffnungsrichtung
(abwärts) zugeführt werden,
ein ROM, in welchem das Betriebsprogramm dieser CPU gespeichert
wird, ein RAM zum Speichern verschiedener Einstellspannungen, die
aus den jeweiligen Spannungen VA, VB erhalten werden, und einen
Aufwärts-Abwärtszähler UDCT zur
Verwendung bei der Auswahl der Ausgangsspannungen VA, VB.
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8 zeigt die Ausgangseigenschaften
des Potentiometersensors 20, welcher der Fensterscheibe
folgt, die so betätigt
wird, daß sie
geöffnet
und geschlossen wird, mit Hilfe des Antriebs durch den Motorfensterantriebsabschnitt 7.
Die Abszissenachse gibt die Bewegungsentfernung der Fensterscheibe an,
und ändert
sich vom vollständig
geschlossenen Zustand zum vollständig
geöffneten
Zustand, bei einer Bewegung nach rechts in der Figur. Andererseits gibt
die Ordinatenachse die Ausgangsspannung des Potentiometersensors 20 an,
wobei VA die Ausgangsspannung von der leitenden Bürste 24a der Drehplatte 23 des
Potentiometersensors 20 repräsentiert, und VB die Ausgangsspannung
von deren anderer leitender Bürste 24b.
Dann wird an dem Fensterscheibenpositionsdetektorabschnitt eine Spannung
für die
virtuelle Position der Eigenschaft, die mit VC in der Figur bezeichnet
ist, aus diesen Ausgangssignalen A, B berechnet, und wird die Position
der sich öffnenden
oder schließenden
Fensterscheibe aus der so berechneten Positionsspannung VB detektiert.
Wenn hierbei angenommen wird, daß die Maximalspannung VC der
Ausgangsspannungen VA, VB von dem Potentiometersensor 20 5
V beträgt, wird
unter Berücksichtigung
einer Sicherheitstoleranz die detektierbare Maximalspannung VU auf
4,5 V eingestellt, also um 0,5 V niedriger als die Maximalspannung
VC, und wird die detektierbare Minimalspannung VD auf 0,5 V eingestellt,
also um 0,5 V höher
als die Minimalspannung von 0 V. V0 bezeichnet die Spannung von
VA, wenn sich die Fensterscheibe in der vollständig geschlossenen Position
befindet, VD1 ist die Spannung von VB, wenn VA gleich VU ist, VU2
ist die Spannung von VA, wenn VB gleich VU ist, VU3 ist die Spannung
von VB, wenn VA gleich VD ist, und VD4 ist die Spannung von VA,
wenn VB gleich VD ist. In der Figur entsprechen "0", "1", "2", "3", "4", ... Zählwerten
des Aufwärts-Abwärtszählers UDCT, die
später
erläutert
werden.
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9 ist ein Flußdiagramm,
welches Positionsdetektoroperationen zeigt, die an dem Fensterscheibenpositionsdetektorabschnitt 33 durchgeführt werden.
Zuerst wird eine Initialisierung in einem Herstellerwerk durchgeführt, in
welchem eine Motorfenstereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
bei einem Kraftfahrzeug angebracht wird. Bei dieser Initialisierung
wird die Fensterscheibe 1 solange nach oben bewegt, bis
sie den vollständig
geschlossenen Zustand (S01) erreicht, und wird eine der Ausgangsspannungen
detektiert, die von dem Potentiometersensor 20 ausgegeben
wird, wenn die Fensterscheibe blockiert. Bei dieser Art und Weise
zur Ausführung
der Erfindung wird die Ausgangsspannung VA von dem Potentiometersensor 20 detektiert,
und wird die so detektierte Spannung als eine Spannung für den vollständig geschlossenen Zustand
V0 in dem RAM gespeichert (S02). Zusätzlich wird die Maximalspannung
VCC der Ausgangsspannungen VA, VB von dem Potentiometersensor 20 detektiert,
und wird bei dieser Art und Weise zur Ausführung der Erfindung die Maximalspannung
von 5 V detektiert, und wird 4,5 V, also 0,5 V weniger als die Maximalspannung,
als die detektierbare Maximalspannung VU in dem RAM gespeichert
(S03). Die Spannung der Ausgangsspannung VB oder VA, wenn die Spannung
der Ausgangsspannung VA oder VB gleich der detektierbaren Maximalspannung
VU ist, wird als die detektierbare Minimalspannung VD in dem RAM
gespeichert (S04). Daraufhin wird ein Zählwert N auf N = 0 durch den
Aufwärts-Abwärtszähler UDCT
eingestellt (S05). Diese Initialisierung kann auch je nach Erfordernis
durchgeführt
werden, nachdem Fahrzeuge zusammengebaut wurden, durch eine Rücksetzoperation.
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Dann
wird zum Detektieren der Position der Fensterscheibe der Motorfenstereinrichtung,
die wie voranstehend geschildert initialisiert wurde, zuerst eine
Detektion der Ausgangsspannungen VA, VB von dem Potentiometersensor 20 durchgeführt, und
wird, ob die Fensterscheibe so betätigt wird, daß sie geöffnet oder
geschlossen wird, aus einem Öffnungs-
oder Schließinformationssignal
von dem Fensteröffnungs/Schließschalter
UDSW detektiert (S06). Wenn die Fensterscheibe so betätigt wird,
daß sie
geöffnet wird,
wird der Wert N des Aufwärts-Abwärtszählers beurteilt
(S11), und für
N=0 wird der Ausgangswert VA auf VS eingestellt (S12). Dann wird
diese Spannung VS mit der detektierbaren Maximalspannung VU verglichen
(S13). Ist die Spannung VS kleiner oder gleich VU, dann wird Vx = VS – V0 (1)aus der Spannung
VS und der Spannung V0 für
den vollständig
geschlossenen Zustand erhalten (S14), und wird die Position der
Fensterscheibe dadurch detektiert, daß veranlaßt wird, daß Vx dem Bereich von "0" der Ausgangseigenschaft VC in 8 entspricht (S07). Anders
ausgedrückt
wird die Fensterscheibenposition der Abszissenachse aus der Spannung Vx
der Ordinatenachse detektiert.
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Zusätzlich wird
im Schritt S13, wenn VS höher
als VU ist, die Spannung VB als VS genommen (S32). Sei der Wert
N des Aufwärts-Abwärtszählers UDCT
gleich N = N + 1 (S33), und dann wird die Spannung VS mit der detektierbaren
Maximalspannung VU verglichen (S34), und falls VS kleiner oder gleich
VU ist, dann wird Vx
= VU – V0
+ m(VU – VD1)
+ m(VU2 – VD)
+ m(VU3 – VD)
+ m (VU – VD4)
+ VS – VD1 (2)aus der Spannung
VS, der Spannung V0 für
den vollständig
geschlossenen Zustand, der detektierbaren Minimalspannung VD, und
den jeweiligen Spannungen VD1, VU2, VU3 und VD4 erhalten (S35),
und wird die Fensterposition dadurch detektiert, daß veranlaßt wird,
daß Vx
den Bereich von "1" der Ausgangseigenschaft
VC in 8 entspricht (S07).
Hierbei ist m eine positive ganze Zahl einschließlich 0.
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Im
Schritt 34 wird, wenn VS höher als VU ist, die Spannung
VA als S eingesetzt (S42), und nunmehr sei der Wert N des Aufwärts-Abwärtszählers N =
N + 1 (S43). Dann wird die Spannung VS mit der detektierbaren Minimalspannung
VD verglichen (S44), und falls VS größer oder gleich VD ist, geht dann
die Steuerung zum Schritt S45 über,
um Vx zu erhalten. Hierbei gilt Vx = VU – V0
+ (m + 1)(VU – VD1)
+ m(VU2 – VD)
+ M(UV3 – VD)
+ m(VU – VD4)
+ VU2 – VS (3)
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Die
Fensterposition wird dadurch detektiert, daß veranlaßt wird, daß Vx dem Bereich "2" der Ausgangseigenschaft VC in 8 entspricht (S07).
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Im
Schritt S44 wird, wenn VS niedriger als VD ist, die Spannung VB
als VS gesetzt (S52), und es sei nunmehr der Wert N des Aufwärts-Abwärtszählers N=N+1
(S53). Dann wird die Spannung VS mit der detektierbaren Minimalspannung
VD verglichen (S54), und falls VS größer oder gleich VD ist, dann
geht die Steuerung zum Schritt S55 über, um Vx zu erhalten. Hierbei
gilt Vx = VU – V0 + (m
+ 1)(VU – VD1)
+ (m + 1)(VU2 – VD)
+ m (VU3 – VD)
+ m(VU – VD4)
+ VU3 – VS (4)
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Die
Fensterposition wird dadurch detektiert, daß veranlaßt wird, daß Vx den Bereich von "3" der Ausgangseigenschaft VC in 8 entspricht (S07).
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Im
Schritt S54 wird, wenn VS niedriger als VD ist, dann die Spannung
VA als VS gesetzt (S22), und nunmehr sei der Wert N des Aufwärts-Abwärtszählers N=N+1
(S23). Dann wird die Spannung VS mit der detektierbaren Maximalspannung
VU verglichen (S24), und wenn VS kleiner oder gleich VU ist, geht
die Steuerung zum Schritt S25 über,
um Vx zu erhalten. Hierbei gilt Vx = VU – V0
+ (m + 1)(VU – VD1)
+ (m + 1)(VU2 – VD)
+ (m + 1) (VU3 – VD)
+ m(VU – VD4)
+ VS – VD4 (4)
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Die
Fensterposition wird dadurch detektiert, daß veranlaßt wird, daß Vx den Bereich von "4" der Ausgangseigenschaft VC in 8 entspricht (S07).
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Zusätzlich kehrt
im Schritt S24, wenn VS höher
als VU ist, die Steuerung zum Schritt S32 zurück, und werden die folgenden
Schritte wie voranstehend geschildert durchgeführt.
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Im
Schritt S11 wird, wenn der Wert N des Aufwärts-Abwärtszählers anders
als "0", oder anders ausgedrückt der
Betriebsablauf von einem Zwischenzustand zwischen dem Zustand, in
welchem die Fensterscheibe vollständig geschlossen ist, und dem Zustand,
in welchem die Fensterscheibe vollständig geöffnet ist, beginnt, in den
Schritten S21, S31, S41 und S51 beurteilt, ob der Wert N gleich
einem der folgenden Werte ist oder nicht: 4m+1, 4m+2, 4m+3 und 4m+4
(m ist eine positive ganze Zahl einschließlich 0). Ist N gleich 4m+1,
so geht die Steuerung zum Schritt S32 über, und wird die vorspringend
VB als VS gesetzt. Ist N gleich 4m+2, so geht die Steuerung zum
Schritt S42 über,
und wird die Spannung VA als VS gesetzt. Ist N gleich 4m+3, so geht
die Steuerung zum Schritt S52 über,
und wird die Spannung VB auf VS gesetzt. Ist N gleich 4m+4, so geht
die Steuerung nach S22 über,
und wird die Spannung VA auf VS gesetzt. Die auf die jeweiligen
Schritte folgenden Schritte entsprechen jenen, die bereits voranstehend
beschrieben wurden.
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Im
Schritt S06 ist ein Vorgang, der ausgeführt werden soll, wenn die Motorfenstereinrichtung die
Schließoperation
durchführt,
im wesentlichen der gleiche wie der Vorgang, der für die Öffnungsoperation
durchgeführt
wurde, und kann die Beurteilung "VS⎕VU?", die in den Schritten
S24, S34, S44 und S54 durchgeführt
wurde, ersetzt werden durch "VS>V?", und kann in Bezug auf den Wert N des
Zählers
der Term "N=N+1" in den Schritten
S23, S33, S34, S44 ersetzt werden durch "N=N–1". Ein zugehöriges Flußdiagramm
ist in 10 und gezeigt,
und Abschnitte, welche Abschnitten der jeweiligen Vorgänge im Flußdiagramm
von 9 entsprechen, werden
mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung
wird verzichtet.
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Wie
aus den Ergebnissen der voranstehenden Beschreibungen der Flußdiagramme
hervorgeht, wird Vx, welches die Spannung entsprechend VC ist, dadurch
erhalten, daß hintereinander
die Bereiche der Eigenschaften von VA, VB verwendet werden, die durch
dicke durchgezogene Linien dargestellt sind, und kann die Fensterscheibenposition
auf der Grundlage von Vx detektiert werden. Bei dieser Eigenschaft kann,
da es charakteristisch für
den Potentiometersensor 20 ist, daß das Ausgangssignal zwischen
0 V und 5 V geändert
wird, wenn die Drehwinkel der leitenden Bürsten 24a, 24b der
Drehplatte 23 180 Grad sind, das Verhältnis der Spannungsänderung
zur Fensterscheibenpositionsänderung
größer ausgebildet
werden als jenes, das bei der bislang vorgeschlagenen Technik erzielt
wird, wodurch die Auflösung beim
Detektieren der Fensterposition verbessert werden kann. Da die Widerstandsspur 25a kreisringförmig ist,
und da die leitenden Bürsten 24a, 24b Ausgangsenergie über den
gesamten Drehwinkelbereich ausgeben können, ist Ausgangsenergie über die
gesamte Drehwinkelposition des Antriebsmotors verfügbar, wodurch
die Ausgangseigenschaften stabilisiert werden können. Dies ermöglicht ein
Detektieren der Fensterscheibenposition mit hoher Genauigkeit, wodurch
daher eine verläßlichere
Sicherheitssteuerung erzielt wird.
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Wie
voranstehend geschildert kann, da die vorliegende Erfindung den
Positionssensor zum Detektieren der Drehwinkelposition des Antriebsmotors zum Öffnen und
Schließen
der Fensterscheibe als Sensor zum Detektieren der Position der Fensterscheibe
aufweist, die so betätigt
wird, daß sie
geöffnet
oder geschlossen wird, im Hinblick auf die Durchführung der
Sicherheitssteuerung des Einklemmens eines Fremdkörpers in
der Fensterscheibe, der gesamte Hub der Fensterscheibe von der vollständig geschlossenen
Position zu der vollständig
geöffneten Position
nur durch Signale von dem Antriebsmotor detektiert werden, und daher
ist es nicht erforderlich, den Positionssensor entlang der Gesamtlänge der Führungsschiene
anzuordnen, wie dies bei dem herkömmlichen Beispiel erfolgt.
Verglichen mit der herkömmlichen
Konstruktion kann daher die vorliegende Erfindung die Konstruktion
verkleinern und die Schaltung vereinfachen, wodurch eine Einrichtung
erhalten werden kann, die für
den Einsatz bei Kraftfahrzeugen geeignet ist. Da die vorliegende
Erfindung die kreisringförmige
Widerstandsspur als den Positionssensor aufweist, und da der Widerstandswert
zwischen den Anschlußklemmenabschnitten,
die an den beiden diametral entgegengesetzten Positionen der kreisringförmigen Widerstandsspur
vorgesehen sind, für
die Ausgabe geteilt wird, kann darüber hinaus das Verhältnis der Änderung
des Ausgangssignals zur Änderung
der Fensterscheibenposition erhöht
werden, was das Detektieren der Fensterscheibenposition mit hoher
Genauigkeit gestattet, und ist darüber hinaus Ausgangsenergie über die
gesamte Drehposition des Antriebsmotors verfügbar, wodurch die Ausgangseigenschaften
stabilisiert werden, was es ermöglicht,
die Fensterscheibenposition mit hoher Verläßlichkeit zu detektieren, und
daher die Bereitstellung der Motorfenstereinrichtung gestattet,
die eine geeignetere Sicherheitssteuerung durchführen kann.