DE3433204C2

DE3433204C2 -

Info

Publication number: DE3433204C2
Application number: DE19843433204
Authority: DE
Inventors: Albert 8080 Fuerstenfeldbruck De Zintler
Original assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Current assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Priority date: 1983-09-12
Filing date: 1984-09-10
Publication date: 1993-01-28
Also published as: DE3433204A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für ein Schiebe-Hebedach eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Sicherheitsvorrichtung dieser Art (DE-OS 30 15 836) sind mindestens ein platten- oder leistenförmiges Sensorelement, das sich mindestens entlang einem Teil des Umfanges der Dachöffnung und/oder des Deckels erstreckt, sowie mindestens ein mit diesem Sensorelement und dem Antriebsmotor zusammenwirkender Detektor vorgesehen, der bei Auftreffen des Sensorelementes auf ein Hindernis anspricht und die Deckelschließbewegung unterbricht. Eine solche Sicherheitsvorrichtung bedingt einen relativ großen Fertigungs- und Montageaufwand. Wegen der erforderlichen zusätzlichen mechanisch verstellbaren Bauteile ist die Störanfälligkeit hoch.

Für einen Einklemmschutz, der ohne Sensorelemente, Berührungsschalter und dergleichen auskommt, wurden bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen. Beispielsweise ist es bekannt (DE-PS) 11 10 282 und US-PS 42 20 900), den Strom des Antriebsmotors für ein Schließteil, wie ein Kraftfahrzeugschiebedach, -schiebehebedach oder -fenster, zu überwachen und den Anstieg des Motorstromes beim Einklemmen eines Gegenstandes zur Signalgabe an eine die Schließbewegung unterbrechende Schutzschaltung auszuwerten. Eine solche Art der Auswertung kann jedoch nicht verhindern, daß auf den vor einem Einklemmen zu schützenden Gegenstand, insbesondere Finger oder andere Körperteile, bereits eine erhebliche Klemmkraft ausgeübt wird, bevor die Anordnung anspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, die erhöhte Sicherheit gewährleistet und die sich mit relativ einfachen Mitteln aufbauen läßt.

Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht von dem Umstand aus, daß motorisch verstellte Deckel von Schiebe-Hebedächern an Kraftfahrzeugen, abgesehen von der Anfangsbeschleunigung und der Endabbremsung, mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit angetrieben werden. Die Verstellgeschwindigkeit nimmt jedoch plötzlich ab, wenn der Deckel auf einen Gegenstand trifft. Ein Einklemmsignal, das zuverlässig eine Einklemmgefahr erkennen läßt, wird bei der Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung durch Verknüpfen eines Geschwindigkeitssignals und eines Beschleunigungssignals erhalten.

Zur Bildung des Geschwindigkeits- und des Beschleunigungssignals sind einfach ein Positions-Istwertgeber und ein Differenzierer vorgesehen. Das von dem Positions-Istwertgeber angelieferte Positions-Istwertsignal und die daraus abgeleiteten Geschwindigkeits- und Beschleunigungssignale sind von Störgrößen wie der Umgebungstemperatur, der Beschaffenheit der Antriebsmechanik und dem Motorstrom unabhängig.

Durch irgendwelche Störeinflüsse verursachte Änderungen der Verstellgeschwindigkeit während einer Öffnungsbewegung signalisieren im Gegensatz zu den bei einer Schließbewegung auftretenden Geschwindigkeitsänderungen keine Einklemmgefahr. Um zu gewährleisten, daß die Schutzschaltung nur während einer Schließbewegung aktiviert wird, weist zweckmäßig die Auswertestufe, eine Logikschaltung zur Erkennung einer Schließbewegung auf.

Im Falle Schiebehebedächern erfolgt ausgehend von der Schließstellung eine Verstellbewegung des Antriebes in beiden Richtungen. Die Verstellbewegung in der einen Richtung stellt die Schiebebewegung, die Verstellbewegung in der anderen Richtung die Ausstellbewegung dar. In einem solchen Fall weist die Auswertestufe vorzugsweise eine Logikschaltung zur Unterscheidung zwischen dem Ausstell- oder Hebe- und dem Schiebedach auf.

Um auch bei Spannungsschwankungen, wie sie insbesondere bei Fahrzeugen häufig anzutreffen sind, sicher zwischen einer Einklemmgefahr und einem Spannungsabfall unterscheiden zu können, kann der Auswerter vorteilhaft zusätzlich mit einem Antriebsstrom- oder Antriebsspannungssignal von einem den Strom bzw. die Antriebsspannung des Antriebsmotors erfassenden Geber beaufschlagt sein.

Deckel von Schiebe-Hebedächern von Fahrzeugen werden beim Übergang in die Schließstellung in der Regel gegen eine Dichtung oder dergleichen angedrückt, wodurch die Verstellgeschwindigkeit verringert wird, ohne daß noch die Gefahr eines Einklemmens besteht. Um ein unerwünschtes Ansprechen der Sicherheitsvorrichtung in derartigen Bewegungsphasen zu unterbinden, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Ansprechempfindlichkeit des Steuergerätes in Abhängigkeit von der Istposition des Schließteils änderbar. Beispielsweise ist die Anordnung so getroffen, daß das Steuergerät in mindestens einem vorbestimmten Bereich des Verstellweges des Deckels deaktiviert wird.

Der Auswerter ist zweckmäßig mit Schaltungskomponenten zum Unterdrücken von insignifikanten Signalschwankungen versehen. Dabei kann es sich insbesondere um Fensterkomparatoren handeln.

Der Antriebsmotor ist vorteilhaft Teil eines mit einem Positions-Sollwertgeber versehenen Regelkreises, der die am Positions-Sollwertgeber gewählte Stellung des Deckels mit dessen Iststellung vergleicht und den Deckel verstellt, bis die Regelabweichung zu Null geworden ist.

Die Sicherheitsvorrichtung läßt sich so auslegen, daß der Antriebsmotor aufgrund eines Einklemmsignals stillgesetzt eine Umsteuerung des Antriebsmotors erfolgt, d. h., der Antriebsmotor von einer Schließbewegung selbsttätig in eine Öffnungsbewegung übergeht.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß aufgebauten Sicherheitsvorrichtung für den motorisch bewegten Deckel eines Schiebe-Hebedaches,

Fig. 2 ein Schaltbild der Differenzierer zum Ableiten eines Geschwindigkeits- und eines Beschleunigungssignals aus einem Positions- Istwertsignal,

Fig. 3 ein Schaltbild des bei der Sicherheitsvorrichtung nach Fig. 1 vorgesehenen Auswerters,

Fig. 4 ein Schaltbild einer Anordnung zum Ändern der Ansprechempfindlichkeit des Steuergerätes und

Fig. 5 ein Schaltbild einer Anordnung zum Deaktivieren des Steuergerätes in einem vorbestimmten Bereich des Verstellweges des Deckels.

Entsprechend Fig. 1 wird der Deckel eines als Block angedeuteten Schiebe-Hebedaches 10 von einem Antriebsmotor 11 über einen Antrieb 12, beispielsweise in Form von drucksteifen Gewindekabeln verstellt, die mit einem vom Motor 11 angetriebenen Ritzel in Eingriff stehen. Der Antriebsmotor 11 wird von einem Steuergerät 13 gesteuert, dem seinerseits ein Positions-Sollwertsignal U_S von einem Positions-Sollwertgeber 14 zugeführt wird. Die Istposition X des Deckels wird von einem Positions- Istwertgeber 15 erfaßt und in ein Positions-Istwertsignal U_i umgesetzt, das im Steuergerät 13 mit dem Positions-Sollwert U_S verglichen wird. Eine solche Anordnung ist in der DE-OS 33 24 107 im einzelnen erläutert und bedarf vorliegend keiner näheren Diskussion.

Das Positions-Istwertsignal U_i geht außerdem einem ersten Differenzierer 16 zu, der durch Differenzieren dieses Signals ein Geschwindigkeitssignal U_V bildet. Dem Differenzierer 16 ist ein zweiter Differenzierer 17 nachgeschaltet, der aus dem Signal U_v durch Differenzieren ein Beschleunigungssignal U_b ableitet. Das Positionssignal, das Geschwindigkeitssignal und das Beschleunigungssignal gehen einem Auswerter 18 zu, der in Abhängigkeit von dem Vorliegen vorgegebener Kombinationen der Eingangssignale ein Einklemmsignal U_k erzeugt. Das Einklemmsignal geht an das Steuergerät 13, das eine Drehrichtungsumkehr des Antriebsmotors 11 bewirkt. Damit der Auswerter 18 zwischen dem Hebe- und dem Schiebebereich des Daches 10 unterscheiden kann, liegt an einem weiteren Eingang des Auswerters 18 ein Signal U_n an, das der Schließ- oder Neutralstellung des Deckels entspricht.

Der Differenzierer 16 weist entsprechend Fig. 2 einen Operationsverstärker 20 auf, dessen nichtinvertierender Eingang an Masse liegt, während vom Ausgang zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ein Widerstand 21 zurückführt. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 20 ist eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 22 und einem Kondensator 23 vorgeschaltet. An der Eingangsseite des Widerstands 22 liegt das Positionssignal U_i an. Dieses wird zu dem Geschwindigkeitssignal U_v am Ausgang des Operationsverstärkers 20 differenziert. Der Ausgang des Operationsverstärkers 20 ist über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 24 und einem Kondensator 25 an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 26 des zweiten Differenzierers 17 angeschlossen. Zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 26 liegt ein Widerstand 27. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 26 ist mit Masse verbunden. Auf diese Weise wird das Geschwindigkeitssignal U_v durch Differenzieren in das Beschleunigungssignal U_b umgewandelt. Entsprechend Fig. 3 weist der Auswerter 18 eine Gruppe von Operationsverstärkern 30, 31, 32, 33 und 34 auf. Den Operationsverstärkern 30, 31 ist ein Spannungsteiler bestehend aus Widerständen 35, 36 und 37 vorgeschaltet. In entsprechender Weise liegt vor den Operationsverstärkern 32, 33 ein Spannungsteiler mit Widerständen 38, 39, 40. Das Geschwindigkeitssignal U_v liegt an dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 30 und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 31 an. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 30 ist an die Verbindungsstelle der Widerstände 35, 36 angeschlossen, während der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 31 an die Verbindungsstelle der Widerstände 36, 37 angeschlossen ist. Die Verstärker 30, 31 und der Spannungsteiler 35, 36, 37 bilden zusammen einen Fensterkomparator derart, daß am Ausgang des Operationsverstärkers 30 ein positives Signal (logischer Pegel: "high") erscheint, wenn das Geschwindigkeitssignal U_v größer als ein erster vorbestimmter Grenzwert U_grl ist. Entsprechend erscheint am Ausgang des Operationsverstärkers 31 ein positives Signal (logischer Pegel: "high"), wenn das Geschwindigkeitssignal U_v kleiner als ein zweiter vorbestimmter Grenzwert U_gr2 ist. In allen anderen Fällen erscheint an beiden Operationsverstärkerausgängen der logische Signalpegel "low".

Das Beschleunigungssignal U_b geht an den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 32 und den invertierenden Eingang des Verstärkers 33. Der invertierende Eingang des Verstärkers 32 ist an die Verbindungsstelle der Widerstände 38, 39 angeschlossen, während der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 33 an die Verbindungsstelle der Widerstände 39, 40 angeschlossen ist. Die Verstärker 32, 33 und der Spannungsteiler 38, 39, 40 bilden zusammen einen Fensterkomparator derart, daß am Ausgang des Operationsverstärkers 32 ein positives Signal (logischer Pegel: "high") erscheint, wenn das Beschleunigungssignal U_b größer als ein vorbestimmter Grenzwert U_gr3 ist. Entsprechend erscheint am Ausgang des Operationsverstärkers 33 ein positives Signal (logischer Pegel: "high"), wenn das Beschleunigungssignal U_b kleiner als ein weiterer vorbestimmter Grenzwert U_gr4 ist. In allen anderen Fällen erscheint an beiden Operationsverstärkerausgängen der logische Signalpegel "low".

Die Ausgänge der Verstärker 30, 31 sind mit einem Eingang einer UND-Schaltung 42 bzw. einer UND-Schaltung 43 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 32 ist an einen zweiten Eingang der UND-Schaltung 42 angeschlossen, während der Ausgang des Verstärkers 33 mit einem zweiten Eingang der UND-Schaltung 43 verbunden ist. Die Signale U_n und U_i liegen am nichtinvertierenden bzw. am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 34 an. An dessen Ausgang erscheint ein durch einen Vergleich der Signale U_n und U_i gebildetes Signal U_p zur Unterscheidung des Hebe- und des Schiebebereichs des Daches 10. Der Ausgang des Verstärkers 34 ist an einen dritten Eingang der UND-Schaltung 42 angeschlossen, und er steht über einen Inverter 44 mit einem dritten Eingang der UND-Schaltung 43 in Verbindung. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 42, 43 sind an die beiden Eingänge einer ODER-Schaltung 45 angeschlossen, an deren Ausgang das Einklemmsignal U_k erscheint.

Bei der erläuterten Schaltungsanordnung wird ein Einklemmsignal U_k erzeugt, wenn

U_v < U_gr1
und
U_b < U_gr3
sowie
U_i < U_n
oder wenn
U_v < U_gr2
und
U_b < U_gr4
sowie
U_i < U_n.

In Abhängigkeit von der Deckelposition können sich, beispielsweise aufgrund von Reibung, unterschiedliche mechanische Widerstände ergeben, die von dem Auswerter 18 fälschlicherweise als Einklemmfall erkannt werden können. Daher kann es zweckmäßig sein, in gewissen Grenzen die Ansprechempfindlichkeit des Auswerters 18 der jeweiligen Deckelposition anzupassen. Für diesen Zweck können den Eingängen U_v und/oder U_b der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 jeweils eine Bewertungsstufe der in Fig. 4 dargestellten Art vorgeschaltet werden. Mittels dieser Bewertungsstufen erfolgt eine Bewertung des Geschwindigkeitssignals U_v bzw. des Beschleunigungssignals U_i. Der Zusammenhang von U_i und U_v bzw. U_b ist abhängig von der jeweiligen Dachkonstruktion und wird durch zweckentsprechende Funktionsnetzwerke schaltungstechnisch nachgebildet. Die dabei erzeugte Steuerspannung U_st = f(U_i) geht über einen Widerstand 49 an die Lichtemissionsdiode 50 eines Optokopplers 51, dessen Ausgangsstufe 52 Teil eines Spannungsteilers mit einem Teilerwiderstand 53 bildet. An dem Spannungsteiler 52, 53 liegt das Signal U_v bzw. U_b an. Am Ausgang 54 des Spannungsteilers 52, 53 erscheint das bewertete Signal U_vA bzw. U_bA, das dann den Operationsverstärkern 30, 31 bzw. 32, 33 der Fig. 3 zugeführt wird.

Außerdem kann es zweckmäßig sein, das Steuergerät 13 gegenüber dem Einklemmsignal U_k unempfindlich zu machen oder die Erzeugung des Einklemmsignals U_k durch den Auswerter 18 zu verhindern, wenn sich der Deckel der Schließstellung so weit angenähert hat, daß das Einklemmen eines Fingers oder dergleichen ohnehin unmöglich ist. Der Deckel läßt sich dann gegen eine Dichtung anpressen, ohne daß die Sicherheitsvorrichtung unerwünscht anspricht. Für diesen Zweck können der Operationsverstärker 34 und der Inverter 44 der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 durch die in Fig. 5 dargestellte Baugruppe ersetzt werden. Die Schaltungsanordnung gem. Fig. 5 hat die Aufgabe, die Sicherheitsvorrichtung in einem Bereich ± ΔU um U_n zu deaktivieren. Über einen Addierer 55 und einen Inverter 56 wird das Signal U_n + ΔU gebildet, das dann in einem Komparator 57 mit dem Positionssignal U_i verglichen wird. Es gilt U_p = 1, wenn U_n + ΔU < U_i. In entsprechender Weise wird mittels eines Addierers 58 und eines Inverters 59 das Signal U_n-ΔU gebildet, das in einem Komparator 60 mit dem Positionssignal U_i verglichen wird. Es gilt _p = 1, wenn U_n-ΔU<U_i. Damit werden die Signale U_p bzw. _p nur außerhalb des Bereichs U_n ± ΔU erzeugt. In dem genannten Bereich wird das Einklemmsignal U_k unterdrückt. Für unsymmetrische Abschaltbereiche mit Bezug auf die Null-Lage können die Spannungen +ΔU und -ΔU unterschiedliche Werte besitzen.

Ferner ist es möglich, in der in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie 46 angedeuteten Weise in die Auswertung zusätzlich den Motorstrom einzubeziehen. In diesem Fall geht über die Leitung 46 (Fig. 1) an den Auswerter 18 ein Signal U_I1, das kennzeichnend für den, zum Beispiel proportional dem, Motorstrom des Antriebsmotors 11 ist. Der Auswerter 18 weist dann entsprechend Fig. 3 einen zusätzlichen Komparator 48 auf, an dessen nicht invertierenden Eingang das Signal U_I1 angelegt wird. Dem invertierenden Eingang des Komparators 48 geht ein Signal U_Igr zu, das kennzeichnend für einen Stromgrenzwert ist. Übersteigt der im Antriebsmotor 11 fließende Strom, beispielsweise aufgrund eines Defektes des Schiebedachmechanismus, wegen abnormaler Schwergängigkeit oder dergleichen, einen vorbestimmten Stromgrenzwert, löst ein vom Ausgang des Komparators 48 an einen weiteren Eingang der ODER-Schaltung 45 gehendes Fehlersignal U_I2 das Einklemmsignal U_k aus. Auf diese Weise kann eine Überlastung des Antriebsmotors 11 einfach und zuverlässig vermieden werden. Die erläuterte Anordnung läßt sich auch dahingehend erweitern, daß nach Wegfall des Einklemmsignals bzw. mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung danach der vor Auftreten des Einklemmsignals laufende Schließvorgang selbständig wieder aufgenommen wird.

Claims

1. Sicherheitsvorrichtung für ein Schiebe-Hebedach eines Kraftfahrzeuges mit einem Deckel zum Schließen und Öffnen einer Dachöffnung, mit einem Antriebsmotor zum Verstellen des Deckels in einem Hebebereich und in einem Schiebebereich, in denen der Deckel eine Schließbewegung oder eine Öffnungsbewegung durchführt, und mit einem Steuergerät für den Antriebsmotor zum Unterbrechen der Schließbewegungen des Deckels bei drohendem Einklemmen eines Gegenstandes in der Dachöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Positions-Istwertgeber (15) ein der Ist-Stellung des Deckels entsprechendes Positions-Istwertsignal (U_i) bildet, daß ein erster Differenzierer (16) aus dem Positions-Istwertsignal (U_i) ein der Verstellgeschwindigkeit des Deckels entsprechendes Geschwindigkeitssignal (U_v) bildet, daß ein zweiter Differenzierer (17) aus dem Geschwindigkeitssignal (U_v) ein der Beschleunigung bzw. Verzögerung des Deckels entsprechendes Beschleunigungssignal (U_b) bildet, und daß ein Auswerter (18) aus dem Geschwindigkeitssignal (U_v) und dem Beschleunigungssignal (U_b) ein das drohende Einklemmen signalisierende Einklemmsignal (U_k) bildet und dem Steuergerät (13) zum Unterbrechen der Schließbewegung des Deckels zuführt.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerter (18) eine Logikschaltung (42, 43, 45) zur Erkennung einer Schließbewegung aufweist.

3. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerter (18) eine Logikschaltung (34, 44) zur Unterscheidung zwischen dem Hebe- und dem Schiebebereich aufweist.

4. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerter (18) zusätzlich mit einem Antriebsstrom- oder Antriebsspannungssignal von einem den Strom bzw. die Antriebsspannung des Antriebsmotors erfassenden Geber beaufschlagt ist.

5. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechempfindlichkeit des Steuergerätes (13) in Abhängigkeit von der Istposition des Deckels änderbar ist.

6. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (13) in mindestens einem vorbestimmten Bereich des Verstellweges des Deckels deaktivierbar ist.

7. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerter (18) mit Schaltungskomponenten (30, 31, 32, 33) zum Unterdrücken von insignifikanten Signalschwankungen versehen ist.

8. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltungskomponenten zum Unterdrücken von insignifikanten Signalschwankungen Fensterkomparatoren vorgesehen sind.

9. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (11) Teil eines mit einem Positions-Sollwertgeber (14) versehenen Regelkreises ist, der die am Positions-Sollwertgeber gewählte Stellung des Deckels mit dessen Iststellung vergleicht und den Deckel verstellt, bis die Regelabweichung zu Null geworden ist.

10. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (11) aufgrund eines Einklemmsignals in seiner Antriebsrichtung umsteuerbar ist.