-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Federkonstanten DF eines in einem Antriebsstrang eines mit einem motorischen Antrieb versehenen Seilzug-Fensterhebers anzuordnenden Federelementes, wobei eine Steuer- und Regelelektronik des Antriebs ohne Federelement innerhalb eines durch eine erste Prüfnorm vorgegebenen Reaktionsweges abschaltet und gegebenenfalls reversiert, wenn die Schließkraft der Scheibe einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.
-
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Seilzug-Fensterheber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
-
Stand der Technik
-
Ein derartiger Fensterheber ist beispielsweise aus der
DE 196 18 853 C1 bekannt. Dabei sind im Antriebsseilstrang des Seilzug-Fensterhebers Federn eingesetzt, deren Federkennlinie derart bemessen sind, dass beim Schließen der Scheibe ohne Auftreten eines Hindernisses wenigstens ein Teil einer Federwegsreserve erhalten bleibt, welche bei einer Scheibenschließbewegung mit Hindernis wenigstens teilweise aufgebraucht wird. Ein solcher Einklemmschutz dient zum Verhindern von Gefahrenfällen, wie beispielsweise Einklemmen einer Hand, eines Fingers oder dgl. Körperteils zwischen der Fensterscheibe und dem Türrahmen des Kraftfahrzeuges. Fensterheber mit Einklemmschutz müssen daher strenge Prüfnormen erfüllen, welche sich bspw. in Europa und den USA erheblich unterscheiden.
-
Gemäß dieser Normen darf die Schließkraft des Fensterheberantriebes beim Auftreffen der Scheibe auf ein Hindernis einen Wert von 100 N nicht übereteigen. Zur Überprüfung dieser Norm wird ein Prüfkörper zwischen der oberen Scheibenkante und dem Türrahmen eingespannt. Der Prüfkörper besteht aus einer Feder, deren Federkonstante sich nach den europäischen Anforderungen im Wertebereich zwischen 10 N/mm und 20 N/mm bewegt. Bei dem unteren Grenzwert bedeutet dies, dass eine Steuer- und Regelelektronik für den Antrieb des Fensterhebers innerhalb einer Reaktionszeit, in welcher der Fensterheber eine Wegstrecke von etwa 10 mm zurückgelegt hat, das Hindernis detektieren und ggf. den Antrieb reversieren muss. Im Falle des oberen Grenzwertes von 20 N/mm für die Prüffederkonstante reduziert sich die Reaktionsstrecke sogar auf lediglich 5 mm. Mittlerweile gelten insbesondere in den USA noch strengere Anforderungen. So wird gefordert, dass die Prüffeder eine Federkonstante von 65 N/mm aufweisen soll und die Schließkraft ebenfalls nicht 100 N übersteigen darf. Demgemäß muss die Steuer- und Regelelektronik des Antriebes innerhalb einer Reaktionsstrecke von weniger als 1,5 mm ansprechen. Um dieses Prüfkriterium zu erfüllen, besteht eine Möglichkeit darin, die Empfindlichkeit der Steuer- und Regelelektronik zu erhöhen, da eine Ankerumdrehung des derzeit eingesetzten Antriebsmotors bereits einen Scheibenhub von 2 mm ausführt. Eine andere Möglichkeit ist der Einsatz eines anderen Motors mit höherem Übersetzungegetriebe, was u. U. den Einsatz einer neuen Steuer- und Regelelektronik nach sich ziehen kann. Beide Lösungen führen daher zu einer Neukonzeption des Antriebes und damit zu erheblichen Kosten.
-
Aus der
DE 693 09 807 T2 ist ein Fensterheber mit einem Einklemmschutz zum Abschalten und gegebenenfalls Reversieren des Antriebes beim Auftreffen der Scheibe auf ein Hindernis im Schließweg bekannt. Dazu ist eine Schraubenfeder koaxial zum Seilzug des Fensterhebers angeordnet, wobei sich die Schraubenfeder mit ihrem einen Ende an einer feststehenden Platte und mit ihrem entgegengesetzten Ende an einem Element abstützt, das dafür vorgesehen ist, von dem Seilzug durch Reibung an diesem gegen die Rückstellkraft der Feder verschoben zu werden. Das als rohrförmiges Teil ausgebildete Element besitzt einen seitlichen Fuß, der mit einem Kontakt eines elektrischen Schalters zusammenwirkt. Der Schalter ist dabei an einem feststehenden Träger angebracht. Solange die Belastung, die das Seil beim Anheben der Fensterscheibe übertragen muss, einen vorgegebenen Wert entsprechend der Vorspannkraft der Feder nicht überschreitet, hält der Seilzug das rohrförmige Teil in einer solchen Stellung, in der der seitliche Fuß den elektrischen Schalter betätigt. Wenn hingegen in Folge des Auftretens eines Hindernisses im Schließweg der Fensterscheibe die Belastung einen durch die Vorspannung der Feder vorgegebenen Wert überschreitet, verschiebt sich das rohrförmmige Teil mit dem seitlichen Fuß gegen die Rückstellkraft der Feder, die folglich zusammengedrückt wird. Damit wird der elektrische Schalter nicht mehr von dem seitlichen Fuß betätigt, so dass die Änderung des Schaltzustandes des elektrischen Schalters zur Auslösung eines Befehls zum Umkehren des Drehsinns des Motors herangezogen werden kann.
-
Problem
-
Bei diesen bekannten Seilzug-Fensterhebern ist die Ansprechzeit der Sicherheitsschaltung nicht groß genug, um strengen Anforderungen zu genügen. Außerdem kann sich bei dem Fensterheber gemäß der
DE 693 09 807 T2 der Reibungswiderstand zwischen dem rohrförmigen Teil und dem Seil über die Betriebsdauer des Fensterhebers, insbesondere unter Berücksichtigung der unter Umständen rauhen Einsatzbedingungen, ändern, so dass diese an und für sich zu hohe Reaktionszeit des bekannten Fensterhebers darüber hinaus noch nicht einmal reproduzierbar beziehungsweise weitestgehend konstant ist.
-
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung einer Federkonstanten DF gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verfügung zu stellen, bei dem unter Beibehaltung der Steuer- und Regelelektronik, welche die erste Prüfnorm erfüllt, der Fensterheber auch unter Einhaltung einer zweiten, strengeren Prüfnorm eingesetzt werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Seilzug-Fensterheber der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass unter Beibehaltung des derzeitigen Antriebes strengere Anforderungen an den Einklemmschutz, wie beispielsweise die in den USA gültigen, erfüllt werden.
-
Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
-
Verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, vorrichtungsmäßig durch einen Seilzug-Fensterheber mit den in Anspruch 5 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Danach wird in dem Seilstrang, auf welchen beim Schließen der Scheibe eine Zugkraft vom Antrieb ausgeübt wird, ein Federelement mit einer solchen Federkonstanten angeordnet, dass beim Schließen der Scheibe ohne Auftreten eines Hindernisses wenigstens ein Teil einer Federwegreserve erhalten bleibt, welche bei der Scheibenschließbewegung mit Hindernis wenigstens teilweise aufgebraucht wird. Durch dieses Aufbrauchen der Federwegreserve des Federelementes beim Auftreffen der Scheibe auf ein Hindernis, wird eine Verlängerung der Reaktionsstrecke und damit der Reaktionszeit zum Detektieren des Hindernisses und Reversieren des Antriebes erreicht. Der Wert der Verlängerung der Reaktionsstrecke und Reaktionszeit fällt entsprechend dem Wert der vorhandenen Federwegreserve aus, welche bspw. 10 mm betragen kann. Damit können auch mit derzeitigen Antrieben und Steuer- bzw. Regelelektronik strengere Anforderungen an den Einklemmschutz, insbesondere die in den USA geltenden Prüfnormen erfüllt werden. Die normale Schließbewegung der Scheibe ohne Auftreten eines Hindernisses bleibt ohne Einfluss, da das Federelement hierbei nicht beansprucht wird.
-
Gemäß Ansprüchen 6 und 7 weist das Federelement eine Federkraft auf, welche größer ist als die sich aus dem Gewicht der Scheibe und den beim Verschieben der Scheibe auftretenden Reibungskräften ergebende Verschiebekraft und kleiner als die beim Schließen der Scheibe vom Antrieb auf den Seilstrang ausgeübte Zugkraft. Hierdurch ist erreicht, dass das Federelement beim Schließen der Scheibe, im Falle dass kein Hindernis im Schließweg vorhanden ist, in entspannter oder nahezu entspannter Stellung bleibt, so dass die volle Federwegreserve für die Verlängerung der Reaktionszeit im Gefahrenfall zur Verfügung steht. Lediglich beim Eingreifen der Scheibe in die Dichtung des Türrahmens und Erreichen der oberen Endstellung wird das Federelement u. U. bis auf Block zusammengedrückt, was zusätzlich eine Endlagendämpfung der Scheibe und ein spielfreies Schließen bewirkt. Hierbei ist auch eine Endlagenerkennung der Schließstellung der Scheibe ermöglicht, da bspw. am Antrieb ein charakteristischer Verlauf des Motorstromes messbar ist.
-
Die Federkonstante DF des Federelementes lässt sich aus der Gleichung: 1/DGesamt = 1/DNorm + 1/DF errechnen, wobei DNorm die aus einer Prüfnorm für den Einklemmschutz bekannte Federkonstante eines Prüfkörpers ist und DGesamt die resultierende Federkonstante angibt, welche sich bei Serienschaltung von Prüffeder und Federelement ergibt. Diese Gleichung beschreibt die Hintereinanderschaltung zweier Federn, nämlich des Federelementes und der Prüffeder. Hierdurch ist sichergestellt, dass die resultierende Federkonstante DGesamt in einem für den derzeitigen Antrieb und dessen Steuer- und Regelelektronik beherrschbaren Bereich, bspw. zwischen 10 N/mm und 20 N/mm ausgewählt werden kann. Zur Ermittlung wird zunächst für DGesamt der untere Grenzwert von 10 N/mm und für DNorm ein Wert für die Federkonstante des Prüfkörpers, bspw. 65 N/mm entsprechen der US-Prüfnorm, in die Gleichung eingesetzt und danach der obere zulässige Wert für die Federkonstante des Federelementes DF bestimmt. Im Falle, dass für DGesamt der obere Grenzwert von 20 N/mm in die Gleichung eingesetzt und der Wert für die Prüffederkonstante DNorm beibehalten wird, ergibt sich entsprechend der untere zulässige Wert für die Federkonstante des Federelementes DF.
-
Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Seilstrang, auf welchen beim Öffnen der Scheibe eine Zugkraft ausgeübt wird, eine Feder für einen Seillängenausgleich angeordnet. Hierdurch ist eine gleichbleibende Wirkung des Einklemmschutzes erreicht, da durch die Feder eine ggf. auftretende Seillose aus dem gesamten Seilzug herausgenommen wird.
-
Eine nach Anspruch 8 konstruktiv einfache und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass sich das Federelement und die Feder einenends an einem Gehäuse des Antriebes und anderenends an der Stirnseite des den zugeordneten Seilstrang jeweils umgebenden Schlauches abstützen. Dies ermöglicht den Einsatz der Erfindung bei Seilzug-Fensterhebern mit geschlossener Seilechleife.
-
Ausführungsbeispiel
-
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
-
Die einzige Figur zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seilzug-Fensterhebers für Kraftfahrzeuge mit Einklemmschutz. Zum Schließen und Öffnen der (nicht dargestellten) Scheibe wickelt ein motorischer Antrieb 1 zwei über eine drehbar in einem Gehäuse 9 gelagerte Seiltrommel 5 miteinander verbundene Seilstränge 3, 4 eines Seilzuges 2 auf und ab. Die beiden Seilstränge 3, 4 verlaufen abgehend von dem Seiltrommelgehäuse 9 in jeweils einem äußeren Seilschlauch 15 zu einer als Rolle ausgebildeten Umlenkung 8. Danach erstrecken sich die beiden Seilstränge 3, 4 jeweils parallel zu einer Führungsschiene 6. An diesen Schienen 6 ist jeweils ein Mitnehmer 7 zum Halten der Scheibe geführt, welche mit den zugeordneten Seilsträngen 3, 4 verbunden sind. Durch Drehen der Seiltrommel 5 in die eine oder andere Richtung kommt es zu einer Zugbewegung des einen oder anderen Seilstranges 3, 4 verbunden mit einer Auf- und Abbewegung der Mitnehmer 7 und damit zu einer Öffnungs- und Schließbewegung der Scheibe.
-
Im Seilstrang 4, auf welchen beim Öffnen der Scheibe vom Antrieb 1 eine Zugkraft ausgeübt wird, befindet sich eine Feder 13, welche sich zwischen dem Gehäuse 9 des Antriebes 1 und an der Stirnseite des zugehörigen Seilschlauches 15 abstützt. Die Feder 13 dient zum Seillängenausgleich bei Auftreten einer Seillose, so dass gleichbleibende Kräfteverhältnisse im Seilzug 2 sichergestellt sind.
-
Im Seilstrang 3 ist zwischen dem Gehäuse 9 des Antriebes 1 und dem zugehörigen Seilschlauch 15 ein Federelement 12 angeordnet, dessen Federkonstante derart ausgewählt ist, dass es beim Schließen des Fensters eine Federwegreserve aufweist.
-
Diese Federwegreserve dient dazu, die Reaktionsstrecke und damit die Reaktionszeit zum Detektieren eines Hindernisses im Schließweg der Scheibe zu verlängern. Hierdurch ist es möglich mit ein und demselben Fensterheber sowohl die europäische Prüfnorm für den Einklemmschutz zu erfüllen als auch die derzeit sehr viel strengeren US-Normen.
-
Gemäß den europäischen Prüfnormen für den Einklemmschutz wird eine Prüffeder, deren Federkonstante sich zwischen den Werten 10 N/mm und 20 N/mm bewegen kann, zwischen der oberen Scheibenkante und dem Türrahmen eines Kraftfahrzeuges eingespannt, wobei die Schließkraft der Scheibe und damit die Zugkraft des Antriebes 1 auf den Seilstrang 3 einen Wert von 100 N nicht übersteigen darf. Für den bisherigen Einklemmschutz ohne Federelement 12 in dem bei der Schließbewegung auf Zug beanspruchten Seilstrang 3 bedeutet dies, dass die Steuer- und Regelelektronik bei dem unteren Grenzwert von 10 N/mm innerhalb einer Wegstrecke von etwa 10 mm Zeit hat, das Hindernis zu detektieren und den Antrieb 1 zu reversieren. Im Falle einer Prüffederkonstanten von 20 N/mm reduziert sich die Reaktionsstrecke auf lediglich 5 mm. Mittlerweile wird in den USA gefordert, dass die Prüffederkonstante einen Wert von 65 N/mm aufweisen soll und die Schließkraft ebenfalls einen Wert von 100 N nicht übersteigen darf. Dies bedeutet, dass die Steuer- und Regelelektronik des Antriebes 1 innerhalb einer Reaktionsstrecke von weniger als 1,5 mm ansprechen muss. Diese Anforderung ist mit dem bisherigen Einklemmschutz nicht bzw. nur nach erheblichen Kosten für eine empfindlichere Steuer- und Regelelektronik und/oder einen Motor mit höherem Übersetzungsverhältnis erfüllbar.
-
Dadurch, dass in den Seilstrang 3, auf welchen beim Schließen der Scheibe eine Zugkraft ausgeübt wird, das auf eine Federwegreserve aufbauende Federelemente 12 eingesetzt ist, wird die Reaktionsstrecke und damit die Reaktionszeit für den Einklemmschutz verlängert. Die Schließbewegung der Scheibe ist solange gestoppt, bis die Federwegreserve des Federelementes 12 aufgebraucht ist. Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel kann die Federwegreserve bis zu 10 mm betragen, so dass ein genügender Reaktionsweg für die derzeitige Steuer- und Regelelektronik des Antriebes 1 vorhanden ist und somit die strengeren Anforderungen von 65 N/mm für die Federprüfrate aus den USA erfüllt werden.
-
Um die Federkonstante für das Federelement 12 zu ermitteln, wird die nachfolgende Gleichung für zwei in Serie geschaltete Federn verwendet; 1/DGesamt = 1/DNorm + 1/DF;
-
Dabei ist DGesamt die aus der Serienschaltung von zwei Federn resultierende Federkonstante, DNorm die Prüffederkonstante und DF die Federkonstante des Federelementes 12 im Seilstrang 3.
-
Zur Ermittlung des oberen zulässigen Wertes für die Federkonstante DF des Federelementes 12 wird für DGesamt der untere für die Steuer- und Regelelektronik des derzeitigen Antriebes 1 beherrschbare Grenzwert von bislang 10 N/mm und für DNorm bspw. die Prüffederrate gemäß den US-Richtlinien von 65 N/mm eingesetzt. Entsprechend ergibt sich der untere zulässige Wert für die Federkonstante DF des Federelementes 12 indem für DGesamt der obere beherrschbare Grenzwert für die derzeitige Elektronik von 20 N/mm eingesetzt wird. Somit lassen sich auch mit dem auf die europäischen Prüf-Normen ausgelegten Fensterheber mit Steuerelektronik für den Einklemmschutz die strengeren Anforderungen aus den USA erfüllen, wenn die Federkonstante des Federelementes im Seilstrang 3 einen Wertebereich zwischen etwa 12 N/mm und 29 N/mm aufweist.
-
Selbstverständlich muss die Federkraft des Federelementes 12 so bemessen sein, dass sie größer ist als die sich aus dem Gewicht der Scheibe und den beim Verschieben der Scheibe auftretenden Reaktionskräften ergebende Verschiebekraft und kleiner als die beim Schließen der Scheibe vom Antrieb 1 auf den Seilstrang 3 ausgeübte Zugkraft. Hierdurch ist erreicht, dass das Federelement 12 beim Schließen der Scheibe ohne Auftreten eines Hindernisses im Schließweg, abgesehen von dem Bereich, in welchem die Scheibe in die Dichtung der Türrahmens eintritt, nicht oder nahezu nicht zusammengedrückt wird. Erst wenn die Scheibe in den Bereich der Dichtung des Türrahmens eingreift und die obere Endstellung erreicht, wird das Federelement 12 durch die antriebsseitige Zugkraft auf Druck beansprucht und geht u. U. in Blockstellung über, so dass auch eine Anschlagsdämpfung erreicht ist. Hierbei ist ein charakteristischer Verlauf des Motorstromes messbar, so dass eine Endlagenerkennung der Schließstellung der Scheibe ermöglicht ist. Dadurch, dass die Federkraft des Federelementes 12 größer ist als die von der Scheibe und den Reibungskräften bei einer Aufwärtsbewegung resultierende Gegenkraft, bewirkt das Federelement 12 auch ein spielfreies Schließen der Scheibe. Denn nach Erreichen der oberen Endstellung und einem Abklingen der Zugkraft auf die Scheibe entspannt sich das Federelement 12 soweit, bis die Scheibe durch die dann überwiegende Federkraft des Federelementes 12 wieder in Ihre Ausgangsstellung, d. h. in Ihre Schließstellung zurückgeschoben ist.
-
Verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Dabei wird der Steuer- und Regelelektronik die erste Prüfnorm als DGesamt zugeordnet und mit Hilfe der zweiten, strengeren Prüfnorm die Federkonstante DF mit Hilfe der Gleichung 1/DGesamt = 1/DNorm + 1/DF; bestimmt, so dass durch einen nach diesem Verfahren hergestellten Seilzug-Fensterheber auch die zweite, strengere Prüfnorm erfüllt wird.
-
Vorrichtungmäßig wird die Aufgabe durch die in Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antrieb
- 2
- Seilzug
- 3
- Seilstrang
- 4
- Seilstrang
- 5
- Seiltrommel
- 6
- Schiene Mitnehmer
- 8
- Umlenkrolle
- 9
- Antriebsgehäuse
- 12
- Federelement
- 13
- Feder
- 15
- Seilschlauch
