DE10207319B4

DE10207319B4 - Einklemmschutz für hilfskraftbetätigte Schiebe- und Schwenkflügel

Info

Publication number: DE10207319B4
Application number: DE10207319A
Authority: DE
Inventors: Jens Kolb
Original assignee: ZF Electronics GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: DE10207319A1

Abstract

Einklemmschutz (10) für hilfskraftbetätigte Schiebe- oder Schwenkflügel, insbesondere für verfahrbare Fensterscheiben und verschwenkbare Klappen in Fahrzeugen, mit einer einen anschaltbaren und abschaltbaren Hilfskraftantrieb (22) aufweisenden Getriebeeinheit (2), bei der mittels einer Sensoreinheit (4) mit einem Rechnerglied (98) ein Messwert für eine relative Verschiebung eines Antriebselements und eines Antriebselements bestimmt wird und wobei die Sensoreinheit (4) bei einer Abweichung von einem vorbestimmten Schwellwert den Hilfskraftantrieb (22) abschaltet, dadurch gekennzeichnet,
dass die Getriebeeinheit (2) außer dem Antriebselement und dem Abtriebselement ein elastisches Mitnehmerelement umfasst, wobei das Antriebselement von dem Hilfskraftantrieb (22) antreibbar ist und das elastische Mitnehmerelement einerseits mit dem Antriebselement und andererseits mit dem Abtriebselement verbunden ist, so dass eine von dem Hilfskraftantrieb (22) erzeugte und auf das Antriebselement übertragene Bewegung mit Spiel auf das Abtriebselement und damit auf den Schiebe- oder Schwenkflügel übertragen wird, und
dass die Sensoreinheit (4) neben dem Rechnerglied (98) mindestens einen Antriebssensor (82,...

Description

Die Erfindung betrifft einen Einklemmschutz für hilfskraftbetätigte Schiebe- oder Schwenkflügel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Einklemmschutz der hier angesprochenen Art ist beispielsweise in der französischen Druckschrift FR 2 564 971 A1 beschrieben. Der Einklemmschutz dieser Druckschrift umfaßt zwei elektrisch leitende und über eine elektrische Größe miteinander wechselwirkende Sensorelemente, von denen eines der verfahrbaren Fensterscheibe des Fahrzeugs zugeordnet und das andere in einer am Fensterrahmen angeordneten und den Rand der Fensterscheibe bei geschlossenem Fenster aufnehmenden Dichtleiste untergebracht ist. Zudem ist ein Detektor zur Erfassung zeitlicher Schwankungen der elektrischen Größe vorgesehen. Beim Schließen des Fensters nähern sich der Rand der Fensterscheibe und die Dichtleiste und damit die beiden Sensorelemente einander, was eine zeitliche Schwankung der elektrischen Größe bewirkt. Diese Schwankung wird von dem Detektor erfaßt. Verschwindet die zeitliche Schwankung für eine gewisse Zeitspanne, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn ein zwischen dem Rand der Fensterscheibe und der Dichtleiste befindlicher Körperteil das Verfahren der Fensterscheibe beim Schließen des Fensters hemmt, so schaltet die Detektor den Hilfskraftantrieb ab.

Aus der Druckschrift DE 199 29 455 A1 , insbesondere die 1 und 2, ist ein Einklemmschutz für hilfskraftbetätigte Schiebeflügel, insbesondere für verschiebbare Türen in Fahrzeugen, mit einer (einen abschaltbaren und abschaltbaren Hilfskraftantrieb aufweisenden) Getriebeeinheit bekannt, bei der mittels einer Sensoreinheit mit einem Rechnerglied ein Meßwert für eine relative Verschiebung des Antriebselements und des Antriebselements bestimmt wird und bei einer Abweichung von einem vorbestimmten Schwellwert der Hilfsantrieb abgeschaltet wird.

Aus dem Dokument DE 195 40 620 A1 , insbesondere 2, ist ferner ein Einklemmschutz für hilfskraftbetätigte Türflügel mit einer (einen anschaltbaren und abschaltbaren Hilfskraftantrieb aufweisenden) Getriebeeinheit bekannt. Diese Einrichtung weist eine Kupplung auf, die ein Antriebselement, ein Abtriebselement und ein elastisches Mitnehmerelement umfaßt, denen eine Sensoreinheit mit einem Rechnerglied zugeordnet ist. Dabei ist das Antriebselement von dem Hilfskraftantrieb antreibbar und das elastische Mitnehmerelement ist einerseits mit dem Antriebselement und andererseits mit dem Abtriebselement verbunden, so daß eine von dem Hilfskraftantrieb erzeugte und auf das Antriebselement übertragene Bewegung mit Spiel auf das Abtriebselement und damit auf den Schiebe- oder Schwenkflügel übertragen wird. Die Sensoreinheit mit dem Rechnerglied bestimmt einen Meßwert für eine relative Verschiebung des Antriebselements und des Antriebselements und schaltet bei einer Abweichung von einem vorbestimmten Schwellwert den Hilfskraftantrieb ab.

Bei dem in der FR 2 564 971 A1 genannte Einklemmschutz ist die Unterbringung des einen der beiden Sensorelemente in der Dichtleiste des Fensterrahmens aufwändig. Zudem ist dieses Sensorelement aufgrund seiner Lage schädlichen äußeren Einflüssen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit ausgesetzt, was schneller zu altersbedingtem Verschleiß führen kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Einklemmschutz der hier angesprochenen Art bereitzustellen, bei dem Teile der Sensoreinheit nicht in der Dichtleiste des Fensterrahmens untergebracht sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Einklemmschutz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Getriebeeinheit eine Welle, eine Antriebsscheibe, eine Abtriebsscheibe, mindestens eine Mitnehmerfeder und einen mechanischen Übertrager aufweist, und die Sensoreinheit mindestens einen Antriebsscheibensensor, mindestens einen Abtriebsscheibensensor und ein Rechnerglied aufweist, wobei die Welle von dem Hilfskraftantrieb antreibbar ist, wobei die Antriebsscheibe eine Antriebsseite und eine Antriebsseite aufweist, auf der die Welle drehfest aufsitzt, mindestens einen ein äußeres Ende aufweisenden Mitnehmerzapfen aufweist und in ihrem Umfangsbereich mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen ist, wobei die Abtriebsscheibe eine Antriebsseite und eine Abtriebsseite aufweist, auf der Welle nicht drehfest aufsitzt, mindestens eine von dem Mitnehmerzapfen durchgriffene Durchgriffsöffnung aufweist und in ihrem Umfangsbereich mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen ist, wobei die Mitnehmerfeder an der Antriebsseite der Abtriebsscheibe an ihrem einen Ende mit dem äußeren Ende des Mitnehmerzapfens und an ihrem anderen Ende mit der Antriebsseite der Abtriebsscheibe verbunden ist, so daß ein von dem Hilfskraftantrieb erzeugtes und über die Welle auf die Antriebsscheibe übertragenes Drehmoment mit Spiel auf die Abtriebsscheibe übertragen wird, wobei der mechanische Übertrager die Drehung der Abtriebsscheibe auf den Schiebe- oder Schwenkflügel zu dessen Verschiebung oder Verschwenkung überträgt, wobei der Antriebsscheibensensor bei einer Drehung der Antriebsscheibe die Anzahl der vorbeilaufenden Vorsprünge der Antriebsscheibe erfaßt, wobei der Abtriebsscheibensensor bei einer Drehung der Abtriebsscheibe die Anzahl der vorbeilaufenden Vorsprünge der Antriebsscheibe erfaßt, und wobei das Rechnerglied den Versatz zwischen der Anzahl der vorbeilaufenden Vorsprünge der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe bestimmt und bei einer Abweichung von einem vorbestimmten Versatz den Hilfskraftantrieb abschaltet.

Versatz bedeutet im Zuge der hier beschriebenen technischen Lehre die Differenz aus der Anzahl der während der gesamten Laufphase an dem Antriebsscheibensensor vorbeilaufenden Vorsprünge der Antriebsscheibe und der Anzahl der in derselben Zeitspanne an dem Abtriebsscheibensensor vorbeilaufenden Vorsprünge der Abtriebsscheibe.

Der erfindungsgemäße Einklemmschutz funktioniert wie folgt: Soll ein geöffneter Schiebe- oder Schwenkflügel geschlossen werden, so ist zunächst der Hilfskraftantrieb anzuschalten. Ein von dem Hilfskraftantrieb erzeugtes Drehmoment wird auf die Welle und von der Welle auf die Antriebsscheibe übertragen. Die Antriebsscheibe wird dadurch in Drehung versetzt. Über den Mitnehmerzapfen und die Mitnehmerfeder wird auch die Abtriebsscheibe in Drehung versetzt. Die Drehung der Abtriebsscheibe wird über den mechanischen Übertrager in eine Verschiebe- oder Verschwenkbewegung zum Schließen des Schiebe- oder Schwenkflügels umgewandelt. Solange diese Bewegung nicht gehemmt ist, erfassen der Antriebsscheibensensor und der Abtriebsscheibensensor zwischen der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe einen festen Versatz. Wird nun die Verschiebe- oder Verschwenkbewegung beispielsweise durch ein Körperteil gehemmt, so verlangsamt sich die Drehung der Abtriebsscheibe und kommt schließlich gänzlich zum Stillstand. Aufgrund der unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe weicht der von den beiden Sensoren erfaßte Versatz von einem vorgegebenen Versatz ab. Das Rechnerglied stellt diese Abweichung fest und schaltet daraufhin den Hilfskraftantrieb ab.

Beim erfindungsgemäßen Einklemmschutz ist die Unterbringung eines Sensors in der Dichtleiste des Fensterrahmens nicht notwendig. Sämtliche den Einklemmschutz bildenden Bauteile können vielmehr in kompakter Bauform im Fahrzeug untergebracht werden, weshalb schädliche äußeren Einflüsse keine Wirkung entfalten können.

Das Prinzip der Erfindung wird in der oben genannten Ausführurgsform dadurch verwirklicht, dass eine Antriebsscheibe drehend versetzbar ist relativ zu einer federgekoppelten Abtriebsscheibe. Der gleiche Einklemmschutz lässt sich jedoch auch erreichen, wenn der Hilfsantrieb nicht als Drehmoment, sondern als translatorische Kraft zur Verfügung steht. In dieser Ausführungsform wird die Antriebskraft mittels einer Antriebsschiene mit Federspiel auf eine Antriebsschiene übertragen, wobei der Sensor einen Versatz zwischen linear angeordneten Vorsprüngen oder Markierungen auf den Schienen misst.

Von Vorteil ist die Ausbildung des Hilfskraftantriebs als Elektromotor, da letzterer ein industriell gängiges und in all seinen technischen Eigenschaften bekanntes Antriebsmittel darstellt.

Zudem ist von Vorteil, wenn die Antriebsscheibe und Abtriebsscheibe als Zahnräder, vorzugsweise als Stirnzahnräder, ausgebildet sind. Die Vorsprünge der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe entsprechen in diesem Ausführungsbeispiel den Zähnen der Zahnräder. Auch hier liegt der Vorteil darin, daß Zahnräder ein in all ihren technischen Eigenschaften bekanntes Massengut und mithin einfach handhabbar sind.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die beiden Sensoren auszubilden. In der Praxis als besonders tauglich hat sich erwiesen, wenn der Antriebsscheibensensor und der Abtriebsscheibensensor jeweils ein ein Magnetfeld erzeugendes Felderzeugerelement und jeweils eine Hall-Sonde umfassen. Dies bietet sich immer dann an, wenn die Vorsprünge der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe aus magnetischem Material bestehen. Die Erfassung des Versatzes funktioniert bei dieser Ausbildung der beiden Sensoren wie folgt: Die beiden das Magnetfeld erzeugenden Felderzeugerelemente werden derart im Bereich der Vorsprünge angeordnet, daß sich zwischen den Vorsprüngen und den Felderzeugerelementen jeweils ein Magnetfeld aufbauen kann. In jedem Magnetfeld wird eine Hall-Sonde angeordnet. Wird die Antriebsscheibe oder die Abtriebscheibe in Drehung versetzt, so schwankt die Stärke des Magnetfeldes periodisch in Abhängigkeit davon, ob ein Vorsprung oder eine Lücke zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen dem Felderzeugerelement gegenüberliegend befindlich ist.

Die Schwankungen der Stärke des Magnetfeldes werden von den Hall-Sonden ermittelt. Aus den Schwankungen der Stärke des Magnetfeldes wird die Anzahl der an den Sensoren jeweils vorbeilaufenden Vorsprünge bestimmt und an das Rechnerglied weitergeleitet.

Besonders einfach wird die Bestimmung der Anzahl der an den Sensoren vorbeilaufenden Vorsprünge, wenn die Vorsprünge der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe in regelmäßigen Abständen über die Umfangsbereiche der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe verteilt sind.

Auf einfache Weise bestimmbar wird die Drehrichtung der Antriebsscheibe, wenn zwei Antriebsscheibensensoren vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung der Antriebsscheibe oder der Antriebsscheibe gesehen um den halben Abstand zweier benachbarter Vorsprünge gegeneinander versetzt sind. Je nach Drehrichtung der Antriebsscheibe empfängt das Rechnerglied bei dieser Ausgestaltung nämlich zunächst ein Signal von dem ersten Antriebsscheibensensor und anschließend von dem zweiten Antriebsscheibensensor oder umgekehrt, woraus es auf die Drehrichtung der Antriebsscheibe oder der Abtriebsscheibe schließen kann.

Das von dem Hilfskraftantrieb erzeugte Drehmoment kann auf verschiedene Weisen auf die Welle übertragen werden. In der Praxis bewährt hat sich eine Ausgestaltung, bei der auf der Welle ein Eingangszahnrad drehfest aufsitzt, das über ein Schneckengetriebe von dem Hilfskraftantrieb angetrieben wird.

Auch für die Ausbildung des mechanischen Übertragers gibt es verschiedene Möglichkeiten. In der Praxis aufgrund seiner baulichen Einfachheit geschätzt ist, wenn der mechanische Übertrager als auf der Welle aufsitzende, drehfest mit der Antriebsscheibe verbundene und in seinem Umfangsbereich mit einem Hebearm gekoppelte Doppelscheibe ausgebildet ist, wobei der Hebearm den Schiebe- oder Schwenkflügel verschiebt oder verschwenkt.

Die Ansprechzeit des Einklemmschutzes läßt sich verkürzen, wenn die Mitnehmerfeder vor Anschalten des Hilfskraftantriebs vorgespannt ist. Die Vorspannung der Mitnehmerfeder sollte so gewählt sein, daß sie die durch das Gewicht des Schiebe- oder Schwenkflügels und die Reibung bedingten Kräfte ausgleicht.

Durch die Alterung des Einklemmschutzes bedingte und die Ansprechzeit des Einklemmschutzes verlängernde zusätzliche Reibungskräfte können ausgeglichen werden, indem dem Rechnerglied ein Speicher zugeordnet ist, in dem eine Mehrzahl vorbestimmter Versatzwerte abgelegt ist. Jeder einzelne der vorbestimmten Versatzwerte ist . derart gewählt, daß er in Abhängigkeit von einer bestimmten Einsatzdauer des Einklemmschutzes die zusätzliche Ansprechzeit auszugleichen vermag.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einklemmschutzes wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einklemmschutzes in einer schematischen Darstellung,
2 ein Bauteil des Ausführungsbeispiels der 1 in einer Vorderansicht und
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus der 1 zeigen.
Die 1 enthält eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Einklemmschutzes 10. Der Einklemmschutz 10 dient dem Verfahren einer (nicht dargestellten) verfahrbaren Fensterscheibe eines Fahrzeuges.
Der Einklemmschutz 10 setzt sich aus zwei miteinander wechselwirkenden funktionellen Einheiten, nämlich einer Getriebeeinheit 2 und einer Sensoreinheit 4, zusammen. Letztere ist in 1 von einer gestrichelten Linie 6 umschlossen. Alle anderen, in 1 nicht von der gestrichelten Linie 6 umschlossenen Bereiche des Einklemmschutzes 10 sind der Getriebeeinheit 2 zugeordnet.
Anhand der 1 und 2 wird zunächst die Getriebeeinheit 2 des Einklemmschutzes 10 beschrieben.
Der Einklemmschutz 10 weist als zentral angeordnetes Element eine Welle 12 auf. Auf der Welle 12 sitzt ein Eingangszahnrad 14 drehfest auf. Das Eingangszahnrad 14 ist als Stirnzahnrad 16 ausgebildet, das über ein Schneckengetriebe 18 mit einem als Elektromotor 20 ausgebildeten Hilfskraftantrieb 22 gekoppelt ist. Der Hilfskraftantrieb 22 erzeugt ein Drehmoment, das über das Schneckengetriebe 18 und das Eingangszahnrad 14 auf die Welle 12 übertragen wird.
Selbstverständlich kann das Drehmoment von dem Hilfskraftantrieb 22 auf die Welle 12 auch mittels anderer Arten von Getrieben, beispielsweise Kettentriebe, Riementriebe und dergleichen, übertragen werden. Auch andere Ausbildungen des Hilfskraftantriebes 22, beispielsweise als pneumatischer oder hydraulischer Antrieb, sind denkbar.
Auf der Welle 12 ist des weiteren eine Antriebsscheibe 24 angeordnet. Die Antriebsscheibe 24 sitzt drehfest auf der Welle 12 auf, das heißt, für den Fall, daß ein Drehmoment in den Einklemmschutz 10 eingekoppelt wird, sind die Welle 12 und die Antriebsscheibe 24 gemeinsam in Drehung befindlich. Die Antriebsscheibe 24 weist eine Antriebsseite 26 und eine Abtriebsseite 28 auf. Die Antriebsseite 26 der Antriebsscheibe 24 weist in 1 zu dem links von der Antriebsscheibe 24 befindlichen Raum, mithin in den zwischen der Antriebsscheibe 24 und dem Eingangszahnrad 14 eingeschlossenen Raum. Die Abtriebsseite 28 der Antriebsscheibe 24 weist in 1 zu dem rechts von der Antriebsscheibe 24 befindlichen Raum. Die Antriebsscheibe 24 ist als Stirnzahnrad 30 ausgebildet, das in seinem Umfangsbereich 32 mit einer Vielzahl von als Zähne 34 ausgebildeten Vorsprüngen 36 versehen ist. Die Zähne 34 bestehen vorzugsweise aus ferromagnetischem Material, z.B. bei einem Zahnrad aus Eisen, es sind jedoch auch andere magnetische Werkstoffe als Markierungen einsetzbar.
Zudem sitzt auf der Welle 12 eine Antriebsscheibe 38 auf. Die Abtriebsscheibe 38 ist zu der Abtriebsseite 28 der Antriebsscheibe 24 weisend angeordnet. Die Abtriebsscheibe 38 sitzt nicht drehfest auf der Welle 12 auf, das heißt, ein durch die Welle 12 in den Einklemmschutz 10 eingekoppeltes Drehmoment wird nicht direkt von der Welle 12 auf die Abtriebsscheibe 38 übertragen. Die Antriebsscheibe 38 weist eine Antriebsseite 40 und eine Abtriebsseite 42 auf. Die Antriebsseite 40 der Antriebsscheibe 38 weist in 1 zu dem links von der Abtriebsscheibe 38 befindlichen Raum, mithin zu der Antriebsseite 28 der Antriebsscheibe 24. Die Antriebsseite 42 weist in 1 zu dem rechts von der Abtriebsscheibe 38 befindlichen Raum. Die Antriebsscheibe 24 ist als Stirnzahnrad 31 ausgebildet, das in seinem Umfangsbereich 33 mit einer Vielzahl von als Zähne 35 ausgebildeten Vorsprüngen 37 versehen ist. Die Zähne 35 bestehen in dieser Ausführungsform ebenfalls aus ferromagnetischem Material.
Die Beschreibung der Antriebsscheibe 24 und der Abtriebsscheibe 38 macht deutlich, daß beide gleich ausgebildet sind. Es sei angemerkt, daß ungleiche Ausbildungen für die Antriebsscheibe 24 und die Abtriebsscheibe 38 unter der Voraussetzung denkbar sind, dass die Vorsprünge oder Markierungen auf der Antriebsscheibe dieselbe Winkelskalierung aufweisen wie die entsprechenden Vorsprünge oder Markierungen auf der Abtriebsscheibe. Mit der übereinstimmenden Winkelskalierung ist die jeweilige Aufeinanderfolge der Drehwinkelzuwächse von Markierung zu Markierung gemeint.
Die Antriebsscheibe 24 weist an ihrer Antriebsseite 28 zwei Mitnehmerzapfen 44 auf. Die Mitnehmerzapfen 44 sind zylinderförmig ausgebildet, einstöckig der Antriebsseite 28 der Antriebsscheibe 24 angeformt und weisen jeweils ein äußeres Ende 48 auf. Die Mitnehmerzapfen 44 erstrecken sich im wesentlichen senkrecht von der Abtriebsseite 28 der Antriebsscheibe 24 weg und durchgreifen jeweils eine in der Antriebsscheibe 38 angeordnete Durchgriffsöffnung 46.
Wie in 2 zu sehen ist, sind die Durchgriffsöffnungen 46 in der Antriebsscheibe 38 einander gegenüberliegend angeordnet. Die Durchgriffsöffnungen 46 sind als Langlöcher 50 ausgebildet, die sich entlang einer gedachten Kreislinie erstrecken. An ihrem äußeren Ende 48 sind die Mitnehmerzapfen 44 jeweils mit einem Ende 54 einer Mitnehmerfeder 56 verbunden. Die Mitnehmerfedern 56 sind als mechanische Rückstellfedern ausgebildet. Mit ihrem dem Ende 54 gegenüberliegenden Ende 58 sind die Mitnehmerfedern 56 jeweils mit der Abtriebsseite 42 der Abtriebsscheibe 38 verbunden.
Wird die in 2 durch die Antriebsscheibe 38 verdeckte Antriebsscheibe 24 durch die Welle 12 in Drehung im Uhrzeigersinn (Pfeil 60) versetzt, so wird über die Mitnehmerzapfen 44 und die Mitnehmerfedern 56 ein Drehmoment auf die Antriebsscheibe 38 übertragen, so daß auch die Abtriebsscheibe 38 eine Drehung im Uhrzeigersinn beginnt.
1 zeigt des weiteren einen auf der Welle 12 aufsitzenden mechanischen Übertrager 62. Der mechanische Übertrager 62 sitzt nicht drehfest auf der Welle 12 auf. Er ist vielmehr über Verbindungsstege 64 mit der Antriebsscheibe 38 verbunden, so daß eine Drehung der Antriebsscheibe 38 in einer Drehung des mechanischen Übertragers 62 resultiert. Der mechanische Übertrager 62 ist als eine eine erste Scheibe 66 und eine zweite Scheibe 68 umfassende Doppelscheibe 70 ausgebildet. An die zweite Scheibe 70 exzentrisch angelenkt ist ein Hebearm 72. Der Hebearm 72 ist um eine Schwenkachse 74 in einer mit der Zeichenebene einen rechten Winkel einschließenden Ebene verschenkbar (Doppelpfeil 76). Aufgrund der exzentrischen Anlenkung wird eine Drehung des mechanischen Übertragers 62 in eine translatorische Bewegung (Doppelpfeil 78) des Hebearms 72 umgewandelt. Der Hebearm 72 ist an seinem dem mechanischen Übertrager 62 abgewandten Ende 80 mit der (nicht dargestellten) verfahrbaren Fensterscheibe des Fahrzeuges verbunden.
Mit Bezug auf 3 wird nachstehend die Sensoreinheit 4 des erfindungsgemäßen Einklemmschutzes 10 beschrieben.
Die Sensoreinheit 4 umfaßt zwei Antriebsscheibensensoren 82, 84 und zwei Abtriebsscheibensensoren 86, 88.
Die Antriebsscheibensensoren 82, 84 sind jeweils der Antriebsscheibe 24 gegenüberliegend angeordnet. Sie weisen jeweils ein Felderzeugerelement 89, 91 auf. Zwischen den Felderzeugerelementen 89, 91 einerseits und den im Umfangsbereich 32 befindlichen Zähnen 34 der Antriebsscheibe 24 andererseits befindet sich jeweils ein durch Vertikalschraffur angedeutetes Magnetfeld M.
Die Abtriebsscheibensensoren 86, 88 sind jeweils der Antriebsscheibe 38 gegenüberliegend angeordnet. Sie umfassen jeweils ein Felderzeugerelement 93, 95. In gleicher Weise wie bei den Antriebsscheibensensoren 82, 84 befindet sich zwischen den Felderzeugerelementen 93, 95 einerseits und den im Umfangsbereich 33 befindlichen Zähnen 35 der Abtriebssscheibe 38 andererseits jeweils ein durch Vertikalschraffur angedeutetes Magnetfeld M.
Die beiden Antriebsscheibensensoren 82, 84 sind in einer sich zu der Zeichenebene und der Welle 12 senkrecht erstreckenden Ebene gegeneinander um den halben Abstand zweier benachbarter Zähne 34 der Antriebsscheibe 24 versetzt. In gleicher Weise sind die beiden Abtriebsscheibensensoren 86, 88 gegeneinander um den halben Abstand zweier benachbarter Zähne 35 der Abtriebsscheibe 38 versetzt.
Den beiden Antriebsscheibensensoren 82, 84 sind jeweils zwei Magnetfeldsonden 90, 92 und den beiden Abtriebsscheibensensoren 86, 88 jeweils zwei Magnetfeldsonden 94, 96 zugeordnet. Die Magnetfeldsonden 90, 92, 94, 96 sind als Hall-Sonden ausgebildet. Die Magnetfeldsonden 90, 92 bzw. 94, 96 sind jeweils derart angeordnet, daß das Magnetfeld M zwischen den Zähnen 34 der Antriebsscheibe 24 und den Antriebsscheibensensoren 82, 84 bzw. zwischen den Zähnen 35 der Antiebsscheibe 38 und den Abtriebsscheibensensoren 86, 88 durch sie erfaßt werden kann.
Die Antriebsscheibensensoren 82, 84 und die Abtriebsscheibensensoren 86, 88 sind über Leitungen 102 mit einem Rechnerglied 98 verbunden. Das Rechnerglied wiederum steht mit dem Hilfskraftantrieb 22 über eine Leitung 104 in Verbindung.
Das Rechnerglied 98 umfaßt einen Speicher 100. In dem Speicher ist eine Mehrzahl vorbestimmter Versätze abgelegt.
Der in den 1 bis 3 beschriebene Einklemmschutz 10 funktioniert wie nachstehend beschrieben.
Soll ein geöffneter Schiebe- oder Schwenkflügel geschlossen werden, so ist zunächst der Hilfskraftantrieb 22 anzuschalten. Ein von dem Hilfskraftantrieb 22 erzeugtes Drehmoment wird auf die Welle 12 und von der Welle 12 auf die Antriebsscheibe 24 übertragen. Die Antriebsscheibe 24 wird dadurch in Drehung versetzt. Über die Mitnehmerzapfen 44 und die Mitnehmerfedern 56 wird auch die Antiebsscheibe 38 in Drehung versetzt. Die Drehung der Antiebsscheibe 38 wird über den mechanischen Übertrager 62 in eine Verschiebe- oder Verschwenkbewegung zum Schließen des Schiebe- oder Schwenkflügels umgewandelt.
Solange diese Bewegung nicht gehemmt ist, erfassen die Antriebsscheibensensoren 82, 84 und die Abtriebsscheibensensoren 86, 88 zwischen der Antriebsscheibe 24 und der Abtiebsscheibe 38 keinen oder nur einen geringen Versatz. Das Rad 38 folgt im wesentlichen synchron dem Rad 24. Der Versatz ist so gering, dass die Sensoren 82, 84 ebenso viele Zähne zählen wie die Sensoren 86, 88.
Wird nun die Verschiebe- oder Verschwenkbewegung beispielsweise durch einen Körperteil gehemmt, so verlangsamt sich die Drehung der Antiebsscheibe 38 zunächst und kommt schließlich völlig zum Stillstand. Aufgrund der unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten der Antriebsscheibe 24 und der Antriebsscheibe 38 weicht der von den Sensoren erfaßte Versatz von einem in dem Speicher 100 des Rechnergliedes 98 abgelegten Versatz ab. Das Rechnerglied 98 stellt diese Abweichung fest und schaltet daraufhin den Hilfskraftantrieb 22 ab.
Bei genauer Betrachtung des Einklemmvorgangs führt ein typisches Hindernis dazu, dass die Einklemmkraft, im Zeitpunkt der Berührung bei null beginnend, ansteigt. Weil die Antriebskraft grösser ist als die Einklemmkraft, zählen die Antriebsscheibensensoren 82, 84 die Zähne ungehindert weiter. Die Antiebsscheibe 38 dreht sich nicht mehr synchron weiter, sondern bleibt mit zunehmender Einklemmkraft zurück. Somit werden durch die Sensoren 86,88 weniger Zähne erfasst, d.h. die Differenz der jeweils gezählten Zähne wird immer grösser. Überschreitet die Differenz ein Limit, so wird der Hilfskraftantrieb abgeschaltet oder sogar reversiert.
Beim Starten des Hilfskraftantriebs können Haftreibungen des Schiebe- oder Schwenkflügels auftreten, die wie ein eingeklemmtes Hindernis wirken. Diese Haftreibungen können beispielsweise vernachlässigt werden, indem der während der Startphase von etwa 200 ms Dauer auftretende Versatz nicht ausgewertet wird. Der in der Startphase auftretende Versatz könnte jedoch auch dazu genutzt werden, um Fehlauslösungen des Hilfsantriebs zu eliminieren. Beispielsweise könnte eine versehentliche Berührung einer Auslösetaste zu einem gewissen Versatz führen, der anschliessend durch Reversieren des Hilfskraftantriebs rückgängig gemacht wird, während eine nachhaltige Berührung der Auslösetaste die anfängliche Hemmung überwindet.
Beim Anlaufen des Systems sind ferner Beschleunigungskräfte wirksam, die aus der trägen Masse der bewegten Teile resultieren. Diese Kräfte können, um einen zu hohen Versatz (und damit ein Anhalten) in der Anfangsphase zu vermeiden, durch ein sanftes Anlaufen des Hilfskraftantriebs klein gehalten werden. Beispielsweise kann die Leistung eines als Hilfskraftantrieb verwendeten Elektromotors durch Pulsweitenmodulation der zugeführten Energie dosiert werden.
Abschließend sei bemerkt, daß der Einsatz des erfindungsgemäßen Einklemmschutzes nicht auf Schiebe- oder Schwenkflügel in Fahrzeugen beschränkt ist, sondern bei jeder Art von hilfskraftbetätigten Schiebe- oder Schwenkflügeln zum Einsatz kommen kann.

2: Getriebeeinheit
4: Sensoreinheit
6: gestrichelte Linie
10: Einklemmschutz
12: Welle
14: Eingangszahnrad
16: Stirnzahnrad
18: Schneckengetriebe
20: Elektromotor
22: Hilfskraftantrieb
24: Antriebsscheibe
26: Antriebsseite von 24
28: Antriebsseite von 24
30: Stirnzahnrad
31: Stirnzahnrad
32: Umfangsbereich
33: Umfangsbereich
34: Zähne
35: Zähne
36: Vorsprünge
37: Vorsprünge
38: Antriebsscheibe
40: Antriebsseite von 38
42: Abtriebsseite von 38
44: Mitnehmerzapfen
46: Durchgriffsöffnung
48: äußeres Ende von 44
50: Langlöcher
54: ein Ende von 56
56: Mitnehmerfeder
58: anderes Ende von 56
60: Pfeil
62: mechanischer Übertrager
64: Verbindungsstege
66: erste Scheibe
68: zweite Scheibe
70: Doppelscheibe
72: Hebearm
74: Schwenkachse
76: Doppelpfeil
78: Doppelpfeil
80: ein Ende von 72
82: Antriebsscheibensensor
84: Antriebsscheibensensor
M: Magnetfeld
86: Abtriebsscheibensensor
88: Abtriebsscheibensensor
89: Felderzeugerelement
90: Magnetfeldsonde
91: Felderzeugerelement
92: Magnetfeldsonde
93: Felderzeugerelement
94: Magnetfeldsonde
95: Felderzeugerelement
96: Magnetfeldsonde
98: Rechnerglied
100: Speicher
102: Leitungen
104: Leitung

Claims

Einklemmschutz (10) für hilfskraftbetätigte Schiebe- oder Schwenkflügel, insbesondere für verfahrbare Fensterscheiben und verschwenkbare Klappen in Fahrzeugen, mit einer einen anschaltbaren und abschaltbaren Hilfskraftantrieb (22) aufweisenden Getriebeeinheit (2), bei der mittels einer Sensoreinheit (4) mit einem Rechnerglied (98) ein Messwert für eine relative Verschiebung eines Antriebselements und eines Antriebselements bestimmt wird und wobei die Sensoreinheit (4) bei einer Abweichung von einem vorbestimmten Schwellwert den Hilfskraftantrieb (22) abschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (2) außer dem Antriebselement und dem Abtriebselement ein elastisches Mitnehmerelement umfasst, wobei das Antriebselement von dem Hilfskraftantrieb (22) antreibbar ist und das elastische Mitnehmerelement einerseits mit dem Antriebselement und andererseits mit dem Abtriebselement verbunden ist, so dass eine von dem Hilfskraftantrieb (22) erzeugte und auf das Antriebselement übertragene Bewegung mit Spiel auf das Abtriebselement und damit auf den Schiebe- oder Schwenkflügel übertragen wird, und dass die Sensoreinheit (4) neben dem Rechnerglied (98) mindestens einen Antriebssensor (82, 84) und mindestens einen Abtriebssensor (86, 88) aufweist.
Einklemmschutz (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement in seiner Bewegungsrichtung mit einer Mehrzahl von Markierungen versehen ist und das Abtriebselement in seiner Bewegungsrichtung mit einer Mehrzahl von Markierungen versehen ist.
Einklemmschutz (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebssensor (82, 84) bei einer Bewegung des Antriebselements die Anzahl der vorbeilaufenden Markierungen des Antriebselements erfasst und der Antriebssensor (86, 88) bei einer Bewegung des Abtriebselements die Anzahl der vorbeilaufenden Markierungen des Abtriebselements erfasst.
Einklemmschutz (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechnerglied (98) als Messwert einen Versatz zwischen der Anzahl der vorbeilaufenden Markierungen des Antriebselements und des Abtriebselements bestimmt und bei einer Abweichung von einem vorbestimmten Versatzwert den Hilfskraftantrieb (22) abschaltet.
Einklemmschutz nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (2) eine Antriebsschiene, eine Antriebsschiene und mindestens eine das elastische Mitnehmerelement bildende Mitnehmerfeder umfasst und die Sensoreinheit (4) mindestens einen den Antriebssensor (82, 84) bildenden Antriebsschienensensor, mindestens einen den Antriebssensor (86, 88) bildenden Abtriebsschienensensor und das Rechnerglied (98) aufweist.
Einklemmschutz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsschiene von dem Hilfskraftantrieb (22) antreibbar ist und mindestens einen, ein äußeres Ende aufweisenden Mitnehmerzapfen aufweist und in Bewegungsrichtung des Mitnehmerzapfens mit einer Vielzahl von Vorsprüngen als Markierungen versehen ist, wobei die Abtriebsschiene mindestens eine von dem äußeren Ende des Mitnehmerzapfens durchgriffene Durchgriffsöffnung aufweist und in Bewegungsrichtung des Mitnehmerzapfens mit einer Vielzahl von Vorsprüngen als Markierungen versehen ist, wobei die Mitnehmerfeder einerseits mit dem äußeren Ende des Mitnehmerzapfens und andererseits mit der Abtriebsschiene verbunden ist.
Einklemmschutz (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (2) eine Welle (12), eine Antriebsscheibe (24), eine Abtriebsscheibe (38), mindestens eine Mitnehmerfeder (56) und einen mechanischen Übertrager (62) aufweist und die Sensoreinheit (4) mindestens einen den Antriebssensor (82, 84) bildenden Antriebsscheibensensor, mindestens einen den Abtiebssensor (86, 88) bildenden Abtriebsscheibensensor und das Rechnerglied (98) aufweist.
Einklemmschutz (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (12) von dem Hilfskraftantrieb (22) antreibbar ist, wobei die Antriebsscheibe (24) eine Antriebsseite (26) und eine Antriebsseite (28), auf der die Welle (12) drehfest aufsitzt und mindestens einen ein äußeres Ende (48) aufweisenden Mitnehmerzapfen (44) aufweist und in ihrem Umfangsbereich (32) mit einer Vielzahl von Vorsprüngen (36) als Markierung versehen ist, wobei die Abtriebsscheibe (38) eine Antriebsseite (40) und eine Abtriebsseite (42) aufweist, auf der die Welle (12) nicht drehfest aufsitzt, sowie mindestens eine von dem Mitnehmerzapfen (44) durchgriffene Durchgriffsöffnung (46) aufweist und in ihrem Umfangsbereich (33) mit einer Vielzahl von Vorsprüngen (37) als Markierung versehen ist.
Einklemmschutz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerfeder (56) an der Abtriebsseite (42) der Antriebsscheibe (38) an ihrem einen Ende (54) mit dem äußeren Ende (48) des Mitnehmerzapfens (44) und an ihrem anderen Ende (58) mit der Abtriebsseite (42) der Abtriebsscheibe (38) verbunden ist, so dass ein von dem Hilfskraftantrieb (22) erzeugtes und über die Welle (12) auf die Antriebsscheibe (24) übertragenes Drehmoment mit Spiel auf die Abtriebsscheibe (38) übertragen wird, wobei der mechanische Übertrager (62) die Drehung der Abtriebsscheibe (38) auf den Schiebe- oder Schwenkflügel zu dessen Verschiebung oder Verschwenkung überträgt.
Einklemmschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskraftantrieb (22) als Elektromotor (20) ausgebildet ist.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsscheibe (24) und die Abtriebsscheibe (38) als Zahnräder, vorzugsweise als Stirnzahnräder (30, 31), ausgebildet sind.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsscheibensensor und der Abtriebsscheibensensor jeweils ein ein Magnetfeld (M) erzeugendes Felderzeugerelement (89, 91, 93, 95) und jeweils eine als Hall-Sonde ausgebildete Magnetfeldsonde (90, 92, 94, 96) umfassen und die Vorsprünge (36, 37) der Antriebsscheibe (24) und der, Abtriebsscheibe (38) aus magnetischem Material bestehen.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (36, 37) der Antriebsscheibe (24) und der Abtriebsscheibe (38) in regelmäßigen Abständen über die Umfangsbereiche (32, 33) der Antriebsscheibe (24) und der Abtriebsscheibe (38) verteilt sind.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Antriebsscheibensensoren vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung der Antriebsscheibe (24) oder der Abtriebsscheibe (38) gesehen um den halben Abstand zweier benachbarter Vorsprünge (36, 37) gegeneinander versetzt sind.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (12) ein Eingangszahnrad (14) drehfest aufsitzt, das über ein Schneckengetriebe (18) von dem Hilfskraftantrieb (22) angetrieben wird.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Übertrager (62) als auf der Welle (12) aufsitzende, drehfest mit der Abtriebsscheibe (38) verbundene und in seinem Umfangsbereich mit einem Hebearm (72) gekoppelte Doppelscheibe (70) ausgebildet ist, wobei der Hebearm (72) den Schiebe- oder Schwenkflügel verschiebt oder verschwenkt.
Einklemmschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mitnehmerelement vor Anschalten des Hilfskraftantriebes (22) vorgespannt ist.
Einklemmschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rechnerglied (98) ein Speicher (100) zugeordnet ist, in dem eine Mehrzahl vorbestimmter Versatzwerte abgelegt ist.