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Hintergrund
der Erfindung
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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Steuerung der
Weise, wie ein Fenster eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen
Antriebsmechanismus angehoben wird.
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Bisheriger
Stand der Technik
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Das
gemäß dem Vertrag über die
Zusammenarbeit auf dem Gebiet des Patentwesens (PCT) veröffentlichte
Patent WO 98/08286, veröffentlicht am
26. Februar 1998, das der Siemens AG erteilt wurde, offenbart einen
Fenstermotorantrieb über Zahnrad,
der den Motorstrom überwacht,
um vor möglichen
Fällen
von Einquetschen bei Schiebedächern
und Fenstern von Kraftfahrzeugen zu schützen. US-Patent Nr. 5.801.501,
erteilt am 01. September 1998, offenbart eine Motorsteuerung für einen Fensterantrieb,
die die Motordrehzahl überwacht
und den Motor abhängig
von der Fensterposition verlangsamt. Die gemäß PCT veröffentlichte Patentanmeldung
WO 00/01911, veröffentlicht
am 13. Januar 2000, offenbart einen Antriebsmechanismus, der das Motordrehmoment
mechanisch begrenzt. Ein System wie das in US-Patent 5.801.501 kann diesen Typ von
Mechanismus einsetzen.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
gibt nach dem bisherigen Stand der Technik zahlreiche Systeme zur
Erkennung von Situationen, in denen ein Fenster den Schließvorgang
beenden sollte, weil ein Hindernis im Weg sein könnte. In der Tat fordern die
US-Kraftfahrzeugsicherheitsnormen,
dass elektrische Fenster von Kraftfahrzeugen automatisch bestimmte
Typen von Hindernissen erkennen, und dass das schließende Fenster
sich automatisch wieder öffnen
muss, falls ein solches Hindernis vorhanden ist. Diese Standards
finden sich im United States of America Code of Federal Regulations
(CFR, US-Bundesverordnungen und Verwaltungsvorschriften), Titel
49, Teil 571.118, und sind Teil einer größeren Sammlung von Vorschriften,
die allgemein als Federal Motor Vehicle Safety Standards (US-Sicherheitsnormen
für Kraftfahrzeuge)
oder FMVSS bezeichnet werden.
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Häufig gibt
es zwei Modi zum Schließen
eines Kraftfahrzeugfensters. Der erste Modus wird allgemein mit „Auf" oder „herkömmliches
Schließen" bezeichnet. Alle
elektrischen Fenstersysteme weisen diesen Modus auf. Solange ein „Auf"-Schalter gedrückt wird,
wird das Fenster hinaufgefahren. Sobald der Schalter losgelassen
wird, stoppt das Fenster. Somit entscheidet der Bediener im Modus „herkömmliches
Schließen", wann das Schließen des Fensters
begonnen und wann es beendet wird.
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Viele
Kraftfahrzeuge verfügen
allerdings über
einen zweiten Modus, der allgemein mit „Schließautomatik" bezeichnet wird. Wenn der „Schließautomatik"-Schalter gedrückt wird,
wird das Fenster in den geschlossenen Zustand gefahren, selbst wenn
der Anwender den „Schließautomatik"-Schalter nicht mehr
drückt.
Der Anwender braucht weiter nichts zu tun. Im Gegenteil, solange der
Anwender keinen Schalter für
eine gegenteilige Funktion wie z. B. „Fenster öffnen" drückt,
interpretieren die auf diesem technischen Gebiet allgemein bekannten
Fenstersteuerungen einen „Schließautomatik"-Befehl so, dass
er bedeutet, dass das Fenster ganz hinauf in seine endgültige vollständig geschlossene
Position gefahren werden soll.
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Üblicherweise
erkennt ein elektrisches Fenstersystem ein Hindernis auf Grundlage
der Funktion des Motors, der das Fenster antreibt. Dafür existieren viele
Möglichkeiten,
wie etwa die Überwachung
des Motorstroms (oder -drehmoments), bzw. die Überwachung der Motordrehzahl,
wie bei den beiden vorstehend für
den bisherigen Stand der Technik genannten Gegenständen offenbart.
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Bei
den meisten dieser Systeme beruht der Motorerkennungsalgorithmus
auf Abtastwerten einer Motoreigenschaft (Strom oder Drehzahl) beim Schließen des
Fensters und dem Vergleich dieser abgetasteten Eigenschaft mit einem
zuvor abgetasteten Wert. Wenn der jüngste Abtastwert merklich von
den vorhergehenden Abtastwerten abweicht, oder wenn eine ungewöhnliche
Abweichungsrate bei diesen Eigenschaftsabtastwerten vorhanden ist,
ist der Motor möglicherweise
auf ein unerwartetes Hindernis getroffen. In diesem Fall kehrt das
System die Motordrehrichtung um, um das Fenster wieder zu öffnen (vgl.
GB-A-2013428).
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Wenn
die Ausgangsposition des Fensters sehr nah am Rahmen ist, kann es
für den
Erkennungsmechanismus schwierig sein, die erforderlichen Änderungen
der Motoreigenschaften zu erkennen. Dies kann geschehen, weil der
Motor nicht lange genug läuft,
um bereits seine volle Drehzahl erreicht zu haben. In diesem Fall
beschleunigt der Motor immer noch, und solche Motoreigenschaftsabtastwerte sind
aufgrund dieser Beschleunigung an sich häufig weniger zuverlässig. Somit
ist es oft schwierig, aussagekräftige
Vergleiche zwischen den aktuellen und den historischen Eigenschaftsabtastwerten
zu ziehen. Diese Vergleiche sind allerdings oft notwendig, um eine
Trendanalyse der Motoreigenschaften durchzuführen, um dadurch das mögliche Vorhandensein
eines Hindernisses zu erkennen.
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Ebenso
können
die physikalischen Gegebenheiten der Fensterführungen und des Schachts die
Bewegung des Fensters definieren, wenn es sich seiner endgültigen geschlossenen
Position nähert. Dieser
Fall kann dazu führen,
dass alle Eigenschaftsabtastwerte in diesem Bereich sich entwickeln,
als wäre
ein Hindernis im Weg, wenn eigentlich wahrscheinlich tatsächlich kein
Hindernis vorhanden ist.
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All
diese Faktoren können
es schwerer machen, das tatsächliche
Vorhandensein eines Hindernisses zu erkennen. Es ist daher von Vorteil, über ein System
und ein Verfahren zur Verbesserung dieser Umgebung zu verfügen, in
der die Motoreigenschaften während
des „Schließautomatik"-Modus abgetastet
werden, wenn die Ausgangsposition des Fensters recht nah an seiner
endgültigen
geschlossenen Position ist. Die vorliegende Erfindung löst diese
Aufgabe, indem es die Position des Fensters ermittelt, bevor es beginnt,
dieses zu schließen.
Wenn die Position des Fensters innerhalb eines vorgegebenen geringen Abstands
zu seiner endgültigen
geschlossenen Position ist, wird der „Schließautomatik"-Befehl nicht gemäß seinem normalen Verlauf durchgeführt. Stattdessen
erfolgt eine Ausnahmefallverarbeitung. Diese Ausnahmefallverarbeitung
kann die Form annehmen, dass der „Schließautomatik"-Befehl ignoriert wird. Der Anwender
kann das Fenster immer noch schließen, indem er den herkömmlichen „Auf"-Befehl verwendet,
aber er muss den „Auf"-Schalter dazu durchgehend
drücken
und gedrückt
halten. In einem anderen Ausnahmefallverarbeitungsszenario wird das
Fenster bis zu einer neutralen Position geöffnet, bevor mit dem „Schließautomatik"-Modus zum Schließen fortgefahren
wird. Bei einem dritten Ausnahmefallprozess fährt der „Schließautomatik"-Befehl mit dem Schließen des
Fensters von dem Punkt aus fort, an dem der Befehl empfangen wurde,
aber das Fenstersteuerungssystem erhöht die Empfindlichkeit seiner
Hinderniserkennungsanordnung.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System und ein Verfahren
bereitzustellen, mit denen eine elektrische Fenstersteuerung die
Wahrscheinlichkeit verbessern kann, dass sie ein Hindernis im „Schließautomatik"-Modus leichter erkennt, wenn
die Ausgangsposition des Fensters recht nah an seiner endgültigen geschlossenen
Position ist. Eine weitere Aufgabe ist es, die Wahrscheinlichkeit zu
senken, dass ein kleines Objekt bei einem „Schließautomatik"-Betrieb eingeklemmt wird, wenn das
Fenster nah an seiner geschlossenen Position ist, wenn der „Schließautomatik"-Befehl ausgegeben wird.
Eine weitere Aufgabe ist es, diese Aufgaben mithilfe von den Sensoren
und Steuerungen zu lösen,
die bei einem elektrischen Fenstersystem bereits vorhanden sind
und somit den Bedarf an zusätzlichen
Bauteilen zu begrenzen.
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Kurze Beschreibung
der verschiedenen Ansichten der Zeichnung
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Die
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind
besser einzusehen, wenn auf folgende Beschreibung der bevorzugen Ausführungsform
und die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird:
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1 stellt
symbolisch ein Kraftfahrzeugfenster dar samt zugehörigem Antrieb
und der Steuerung für
den Antrieb.
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2 ist
ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform einer Antriebssteuerung
eines Fenstersystems aus 1; und
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3 ist
ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer Antriebssteuerung
eines Fenstersystems aus 1.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Wie
in 1 dargestellt, ist eine Tür 10 eines Kraftfahrzeugs
mit einem Fenster 12 vorhanden. Das Fenster wird beim Öffnen und
Schließen
von den Führungsschienen 14, 16, 18 im
Türrahmen
geführt. Wenn
es vollständig
geschlossen ist, schmiegt sich das Fenster 12 an die innere
Schienenkante oben im Türrahmen 20 an.
Das Fenster wird mittels eines Fensterhebemechanismus (nicht dargestellt)
zwischen seiner geschlossenen und seinen verschiedenen geöffneten
Positionen bewegt. Dieser Mechanismus kann von einem beliebigen
Typ sein, etwa einer Trommel und Drahtseil, einem Arm mit einem
Zahnsegment oder einem sonstigen Typ von Fensterhebemechanismus,
die dem Fachmann allesamt bestens bekannt sind. Da diese Erfindung
zur Verwendung mit jedem Typ von Hebemechanismus geeignet ist, muss
hier kein besonderer beschrieben werden, um diese Erfindung hinreichend
zu verstehen.
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Ein
Motor 22 treibt den Fensterhebemechanismus an. Bei diesem
Motor handelt es sich in der Regel um einen Gleichstrom-Elektro-Kleinmotor
mit 12 V oder 42 V. Es kann Wechsel- oder Gleichstrom mit jeder
Spannung verwendet werden, die für
die Umgebung geeignet ist, in der der Motor arbeitet. Der Motor
kann sogar die Form einer linearen piezoelektrischen Vorrichtung
annehmen, deren wiederholte Erregung einen Fensterheber zur Weiterbewegung veranlasst, ähnlich wie
bei dem Weiterbewegen von Zahnrädern,
das durch den Gangregler einer Uhr bewirkt wird. Ebenso können pneumatische
und hydraulische Antriebe verwendet werden. Ein Fachmann kann unter
diesen oder anderen elektrischen Antriebsvorrichtungen wählen, um
den Hebemechanismus anzutreiben und dadurch das Öffnen und Schließen des
Fensters zu bewirken. Da die Erfindung zur Verwendung mit jeder
Art von elektrischer Antriebsvorrichtung geeignet ist, muss keine
besondere im Einzelnen beschrieben werden, um ein vollständiges Verständnis dieser
Erfindung zu erreichen.
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Der
Motor 22 wird von einer Motorsteuerung 24 gesteuert,
die über
die elektrischen Leitungen 26, 28 mit dem Motor 22 kommuniziert.
Der Motor 22 und die Steuerung 24 müssen allerdings
nicht unbedingt physikalisch durch die Leitungen 26, 28 verbunden sein.
Ein Fachmann kann problemlos eine drahtlose Kommunikation zwischen
den beiden umsetzen über ein Signal,
das irgendwo innerhalb des optischen und elektromagnetischen Spektrums
abgestrahlt wird. Die Leitungen 26, 28 stellen
allerdings die Weise dar, in der die Steuerungen an allgemein gebräuchliche Motoren
angeschlossen werden.
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Diese
Leitungen 26, 28 übertragen ein oder mehrere
Signale 30, 32 zwischen dem Motor 22 und der
Steuerung 24. Das vom Motor 22 an die Steuerung 24 übertragene
Signal 30 gibt im Allgemeinen eine oder mehrere Eigenschaften
des Motors an. Ein Fachmann möchte
in der Regel, dass die Steuerung 24 ein Signal empfängt, das
den Motorstrom, das Motordrehmoment oder die Motordrehzahl angibt.
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Die
Steuerung 24 verfügt üblicherweise
ferner über
eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 34, die mit ihr
kommunizieren, in diesem Beispiel mittels Leitung 36, was
jedoch auch mittels eines drahtlosen Signals im optischen oder elektromagnetischen
Spektrum bewirkt werden kann. Die Leitung 36 überträgt ein Signal 38 von
der Eingabevorrichtung 34 an die Steuerung 24.
Zum Beispiel ist die Eingabevorrichtung 34 hier ein Wippschalter,
durch den eine Person ihren Wunsch anzeigen kann, das Fenster zu öffnen oder
zu schließen.
Drücken
auf die eine Seite des Wippschalters überträgt einen Befehl „Öffnen" in Signal 38,
während
Drücken
auf die andere Seite einen Befehl „Schließen" überträgt. Dies
ist allgemein als zweipoliger Wippschalter bekannt. Der Wippschalter
kann auch zwei Überdrückpositionen auf
jeder Seite haben. Dieser Schaltertyp wird allgemein als vierpoliger
Wippschalter bezeichnet. Drücken
des Schalters auf den ersten Kontakt auf der „Öffnen"-Seite führt dazu, dass das Fenster
angewiesen wird, nur so lange nach oben zu fahren, wie der Schalter
in dieser Position niedergedrückt
bleibt. Bei einer solchen Anordnung führt das Loslassen des Schalters
in der ersten „Öffnen"-Kontaktposition
dazu, dass das Fenster sich zu bewegen aufhört. Drücken auf die „Öffnen"-Seite des Wippschalters über den
ersten Kontakt hinaus in die Überdrückkontaktposition
führt dazu,
dass das Fenster angewiesen wird, nach oben zu fahren und unabhängig davon
mit dem Aufwärtsfahren
fortzufahren, ob der Schalter losgelassen wird. Dies wird allgemein
als „Schließautomatik"-Funktion bezeichnet.
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Die
Funktionen Schließ-
und Öffnungsautomatik
sind auf diesem technischen Gebiet allgemein bekannt. Ein Schalter
kann sie wie hier beschrieben auslösen, oder ein Fachmann könnte jeden
beliebigen sonstigen Schalter bzw. Kombination von Schaltern oder
Eingabegeräten
verwenden. Zum Beispiel könnte
der Schalter ein zweipoliger Wippschalter sein. Ein „Schließautomatik"-Befehl könnte erfolgen durch
kurzes Antippen des Schalters in die „Auf"-Position für nur einen Moment, während ein
gewöhnlicher „Auf"-Befehl daraus resultieren
würde,
dass der Schalter länger
in der Position „Auf" gehalten wird. Es könnte auch
eigene Schalter für „Auf" und „Ab" geben oder einen
Bedienhebel oder eine andere Eingabevorrichtung, über die
ein Anwender angeben kann, wann das Fenster geöffnet und geschlossen werden soll
und auf welche Weise. Wieder ist der Typ der Eingabevorrichtung 34 nicht
wesentlich für
das Verständnis
dieser Erfindung, und daher wird kein besonderer Schalter im Einzelnen
beschrieben.
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Die
Leitung 36 überträgt ein Signal 38 von der
Eingabevorrichtung 34 an die Steuerung 24. Die Leitung 28 überträgt ein Signal 30 vom
Motor 22 an die Steuerung 24. Mit diesen beiden
Signalen 30, 38 führt die Steuerung 24 eine
Analyse durch, um festzustellen, welches Steuersignal 32 gegebenenfalls über Leitung 26 an
den Motor übertragen
werden soll.
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Es
wird immer noch auf 1 Bezug genommen, in der das
Fenster 12 eine unendliche Anzahl von Positionen zwischen vollständig geschlossen
(d. h. gegen die Innenschiene entlang der Oberseite von Türrahmen 20 geschmiegt)
und vollständig geöffnet aufweist.
Abhängig
von der physikalischen Größe der Scheibe
und der Tür 10 und
ferner abhängig
von den Einbaubedingungen des Türhohlraums, in
den das Fenster 12 zurückgezogen
wird, kann die Position „vollständig geöffnet" etwas oberhalb oder etwas
unterhalb der Schiene 18 in Höhe der Gürtellinie in der Tür sein.
Dies hängt
vollständig
von der ästhetischen
Gestaltung des Kraftfahrzeugs ab und hat keine wesentlichen Auswirkungen
für die
vorliegende Erfindung. In der Tat ist die vorliegende Erfindung
zur Verwendung bei allen Formen von beweglichen flachen Elementen
geeignet, nicht nur für
Fenster in Türen
von Kraftfahrzeugen. Somit kann sie einfach an ein Schiebedach für ein Kraftfahrzeug
angepasst werden oder an ein einfahrbares Cabrioverdeck, ein Heckscheibenfenster
für ein
Kraftfahrzeug, eine elektrische Schiebetür, eine elektrische Heckklappe,
einen elektrischen Kofferraumdeckel, eine elektrische Laderaumabdeckung,
einen elektrischen Notsitz, eine elektrische Lenksäule, elektrische
Trittbretter, einen elektrisch betriebenen Cabrioverdeckmechanismus
oder sogar für
einen beliebigen Mechanismus zum Öffnen/Schließen von
Garagentoren oder Eingangstüren.
Die Erfindung ist ferner einfach außerhalb des Kraftfahrzeugbereichs
anpassbar, zum Beispiel für
Werkzeugmaschinen oder Roboter.
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Wie
in der kurzen Zusammenfassung der Erfindung erörtert, gibt es viele verschiedene
Normen für
die Weise, in der ein bewegliches flaches Element geschlossen wird.
Einige Normen werden von der Regierung bekannt gemacht, wie in den
US-Vorschriften
des CFR, Titel 49, Teil 571.118, während es auch offizielle oder
inoffizielle Industrie- oder sogar für einzelne Unternehmen geltende
Normen gibt. Für die
Zwecke dieser Erörterung
wird der CFR, Titel 49, Teil 571.118 (d. h. FMVSS 118) beispielhaft
verwendet. Wenn das Fenster 12 innerhalb eines Minimalabstands
zum Türrahmen 20 ist,
so dass der geringe Abstand 40 zu klein ist, um das Einführen eines
halbstarren zylindrischen Stabs mit einem Durchmesser von 4 mm zu
ermöglichen,
fordern die FMVSS-Normen nicht, dass das System erkennt, ob sich
ein Hindernis zwischen dem Fenster 12 und dem Türrahmen 20 befindet,
wenn das Fenster 12 im „Schließautomatik"-Modus ist. Wenn das Fenster 12 weiter
entfernt ist, fordern die Normen allerdings in den meisten Fällen eine
Hinderniserkennung.
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Der
geringe Abstand 42 stellt eine Situation dar, in der das
Fenster 12 recht nah am Türrahmen 20 ist, aber
dennoch größer als
der geringe Abstand 40 ist. Wenn dieser geringe Abstand
vorliegt, fordern die Normen im Allgemeinen, dass die Steuerung 24 ein
halbstarres Hindernis erkennt, das sich zwischen dem Fenster 12 und
dem Türrahmen 20 befindet, wenn
das Fenster das Hindernis berührt.
Dennoch werden Fachleute leicht einsehen, dass ein Hindernis, das
sich in einem so geringen Abstand zum Türrahmen 20 befindet,
die Aufgabe, es zu erkennen, erheblich erschwert. Der Grund dafür ist, dass
die meisten Hinderniserkennungsalgorithmen (ganz gleich, ob sie
auf Motorstrom oder -drehmoment, auf Motordrehzahl oder auf Fenstergeschwindigkeit
beruhen) eine bestimmte Menge historischer Daten benötigen. Wenn
die Steuerungsvariable im Abtastzeitraum zu früh auf ein Hindernis auftrifft,
werden die historischen Daten schief gewichtet, und die Daten nach
dem Auftreffen auf das Hindernis könnten den früheren Daten
zu ähnlich
sehen, um als Hindernis erkannt zu werden.
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Systeme
nach dem bisherigen Stand der Technik haben dies auf verschiedene
Weise kompensiert, wobei alle ihre jeweiligen Vorteile und Nachteile in
Bezug auf Systemkosten, Komplexität, Widerstandsfähigkeit
usw. haben. Wenn die Ausgangsposition des Fensters bei der vorliegenden
Erfindung zwischen den geringen Abständen 40 und 42 liegt, wenn
ein „Schließautomatik"-Befehl angefordert wird,
wird der Befehl „Schließautomatik" nicht gemäß dem normalen
Verlauf behandelt. Es folgt die Beschreibung der drei verschiedenen
bevorzugten Arten der Durchführung
der Ausnahmefallberechnung, wenn die Ausgangsposition des Fensters
relativ nah an seiner endgültigen
geschlossenen Position ist, wenn ein „Schließautomatik"-Befehl ausgegeben wird.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
wird das Fenster 12 bis in eine neutrale Position 44 geöffnet, und
es wird nach dem Erreichen dieser neutralen Position im „Schließautomatik"-Modus in seine geschlossene Position
bewegt. Die neutrale Position 44 kann vorgegeben sein,
oder sie kann abhängig
von Faktoren variieren wie z. B. Temperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit,
Schlüssel
im oder Schlüssel
nicht im Zündschloss
oder jedem anderen Faktor, der von einem Fachmann als relevant eingestuft
wird. Bei dieser ersten bevorzugten Ausführungsform ist die neutrale
Position 44 vorgegeben.
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Es
bestehen mehrere Vorteile, wenn das Fenster 12 in eine
neutrale Position 44 bewegt wird, bevor mit dem Schließen begonnen
wird. Erstens besteht der Vorteil einer wachsenden Menge an historischen
Daten für
die Steuerung 24. Wenn eine größere Zahl an historischen Abtastwerten
vorhanden ist, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Unterschiede
des Motoreigenschaftssignals 30, das durch Auftreffen auf
ein Hindernis verursacht wird, besser von der Steuerung 24 erkannt
wird. Zweitens, wenn das Hindernis ein belebtes Objekt ist, verlängert das Öffnen des
Fensters 12 in die neutrale Position 44 vor dem Beginnen
des Schließens
die Zeit, die dem Objekt zur Verfügung steht, um sich aus dem
Weg zu bewegen. Drittens gibt die sich vergrößernde Entfernung vom geringen
Abstand 42 zur neutralen Position 44 dem Fenster 12,
dem Motor 22 und dem Fensterhebemechanismus mehr Gelegenheit,
Energie aufzubauen, bevor es die endgültige geschlossene Position
erreicht wird.
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Eine
größere Energie
kann vorteilhaft sein, wenn beim vollständigen Schließen eine
sehr gute Abdichtung zwischen dem Fenster 12 und dem Türrahmen 20 erwünscht ist.
Ebenso können
die Nennleistung des Motors 22 und die Masse des Fensterhebemechanismus
im Fall höherer
Geschwindigkeiten und somit höherer
Energie verringert werden, während
sie immer noch dieselbe wirksame Kraft erbringen.
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Bei
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird, wenn die Ausgangsposition des Fensters zwischen den geringen
Abständen 40 und 42 liegt, wenn
ein „Schließautomatik"-Befehl angefordert wird,
der Befehl „Schließautomatik" einfach nicht umgesetzt.
Das Fenster kann immer noch geschlossen werden, aber der Bediener
muss den Schalter für herkömmliches
Schließen
drücken
und festhalten oder der Steuerung auf eine andere Weise einen kontinuierlichen „Auf"-Befehl geben. Bei
dieser Ausführungsform
besteht keine Notwendigkeit zu versuchen, das Vorhandensein eines
Hindernisses zu erkennen, weil das Fenster in dem Moment aufhört, zum
geschlossenen Zustand zu fahren, wenn der Bediener den „Auf"-Schalter loslässt.
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Bei
einer dritten bevorzugten Ausführungsform
geht das Fenster, wenn die Ausgangsposition des Fensters bei der
Anforderung des „Schließautomatik"-Befehls zwischen
den geringen Abständen 40 und 44 liegt,
direkt in den „Schließautomatik"-Betriebsmodus über, wobei
jedoch die Empfindlichkeit der Hinderniserkennungsanordnung erhöht ist.
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Ablaufdiagramme,
die die logischen Schritte dieser Ausführungsformen darstellen, finden
sich in 2 und 3. Für einen
Fachmann ist leicht einzusehen, dass diese Ablaufdiagramme nur Veranschaulichungszwecken
dienen und keine tatsächlichen
Anweisungen in einer Computerprogrammiersprache darstellen. Für einen
solchen Fachmann ist ferner leicht einzusehen, dass jede beliebige
Anzahl von Programmiersprachen gewählt werden könnte, um
einen Algorithmus zur Ausführung
dieser logischen Schritte zu erstellen. Eine Analogschaltung könnte in ähnlicher
Weise problemlos von einem Fachmann ausgeführt werden. Für einen
Fachmann ist ferner leicht einzusehen, dass die vorliegende Erfindung,
wie sie in diesen bevorzugten Ausführungsformen dargestellt ist,
geeignet ist, um in ein beliebiges Motorsteuerungssystem für Fensterheber
integriert zu werden, um jeden beliebigen bereits existierenden
Algorithmus zum Erkennen von Befehlen zum Öffnen und Schließen von
Fenstern zu ergänzen und
solche Befehle auszuführen.
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Es
wird nun auf 2 Bezug genommen, in der der
Startschritt 100 dieses Ablaufdiagramms zur ersten Entscheidung
führt,
dass ermittelt wird, ob ein „Schließautomatik"-Befehl gewünscht 102 wird
oder nicht. Ein solcher Befehl kann, wie bereits erörtert, mit
einem zweipoligen oder vierpoligen Wippschalter, mit zwei oder mehr
Schaltern oder mit einigen anderen Eingabevorrichtungen gegeben
werden. Die Steuerung fragt das Signal von der Eingabevorrichtung
ab, um festzustellen, ob das Signal ein „Schließautomatik"-Befehl 102 ist. Wenn kein
Befehlssignal vorhanden ist oder wenn das Befehlssignal von einem „Schließautomatik"-Befehl verschieden
ist, geschieht bei der vorliegenden Erfindung nichts 104. Das
bedeutet natürlich
nicht, dass das gesamte System, zu dem die vorliegende Erfindung
gehört,
keine Aktivität
zeigt. Vielmehr bedeutet dies einfach, dass keine Notwendigkeit
besteht, die Maßnahmen
der vorliegenden Erfindung auszuführen.
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Wenn
ein „Schließautomatik"-Befehl zur Steuerung 102, 106 gesendet
wurde, wird der nächste
Schritt durchgeführt,
um festzustellen, ob die Ausgangsposition des Fensters „zu nah" 108 ist.
Wie bereits in Zusammenhang mit 1. beschrieben, kann „zu nah" ein fester Wert
sein, wie bei dieser Ausführungsform
beim geringen Abstand 42, oder er kann in Abhängigkeit
von der Gestaltung des Steuerungssystems variabel sein. Wenn das
Fenster sich nicht zwischen den geringen Abständen 40 und 42 befindet,
ist das Fenster für
die Zwecke dieser Ausführungsform
nicht „zu
nah" 108, 110.
Es wird zugelassen, dass der „Schließautomatik"-Befehl normal ausgeführt wird,
wobei das Fenster in der normalen kontinuierlichen Weise hinaufgefahren 112 wird
und die Fenstersteuerung beliebige mögliche Hindernisse in der normalen
Weise erkennt 114. Wie wiederum in Zusammenhang mit 1 erörtert, sind
das Herauf- und Herunterfahren des Fensters und das Erkennen möglicher
Hindernisse auf diesem technischen Gebiet bestens bekannt, und es
ist kein besonderes Mittel erforderlich, das dies ausführt, um
die vorliegende Erfindung zu verstehen.
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Wenn
ein „Schließautomatik"-Signal vorhanden
ist und wenn das Fenster tatsächlich „zu nah" ist, wenn der Befehl
ausgelöst 108, 120 wird,
wird das Fenster in die neutrale Position 44 zurückgefahren 122,
bevor es heraufgefahren 112 wird in der ansonsten normalen
kontinuierlichen Weise. Die Steuerung beginnt dann in der normalen
Weise festzustellen, ob ein Hindernis vorhanden 114 ist.
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Die
Ermittlung der Position des Fensters, um dadurch festzustellen,
ob es „zu
nah" ist, kann auf eine
Reihe verschiedener Arten durchgeführt werden. Ein Fachmann könnte einen
oder mehrere Begrenzungsschalter entlang des Bewegungspfads des Fensters
verwenden. Alternativ könnte
die Fensterschiene so ausgeführt
sein, dass sie ein Widerstandselement umfasst, wobei die Auf- und
Abbewegung des Fensters in der Schiene als Regelwiderstand dient,
wodurch der wirksame Widerstand des Regelkreises in Abhängigkeit
von der Fensterposition in der Schiene geändert wird. Oder ein Fachmann könnte einen
optischen oder Radarsensor verwenden, der auf das Fenster gerichtet
ist, um die Position des Fensters relativ zum Türrahmen festzustellen. Als
weitere Alternative könnte
der Motor selbst optische oder leitende Markierungen auf seiner
Antriebswelle aufweisen, und die Drehungen der Welle könnten gezählt werden,
um die Position des Fensters indirekt zu ermitteln. Wiederum ist
das zur Ermittlung oder näherungsweisen
Ermittlung der Fensterposition verwendete Verfahren nicht wesentlich,
um die vorliegende Erfindung vollständig zu verstehen.
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Tatsächlich ist
ein ausdrücklicher
Zweck der vorliegenden Erfindung, die hier beschriebenen Steuerungen
zu betätigen,
ohne dass unbedingt zusätzliche
Bauteile erforderlich sind. Wenn eine bestehende Fensterantriebssteuerung
die Zählung
der Motorwellenumdrehungen verwendet, um die Fensterposition als
Teil ihrer bestehenden Steuerungsanordnung zu bestimmen, ist es
vorstellbar, dass ein Fachmann ebenso wünschen würde, die Fensterposition aufgrund
der Zählung
der Motorwellenumdrehungen zu nutzen, um anzuzeigen, ob das Fenster „zu nah" ist. Das schließt selbstverständlich nicht aus,
dass das Hinzufügen
zusätzlicher
Bauteile zulässig
ist, wenn dies gewünscht
wird. Zum Beispiel kann die Feststellung der Position zum Zweck
der Entscheidung, ob das Fenster auf ein Hindernis aufgetroffen
ist, bevor es vollständig
geschlossen ist, durchgeführt
werden, indem die Umdrehungen der Motorwelle gezählt werden, wobei die Feststellung der
Position zum Zweck der Entscheidung, ob das Fenster zu nah am Türrahmen
war, durchgeführt
werden kann, indem ein auf das Fenster gerichteter optischer Sensor
verwendet wird.
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Bei
der zweiten und dritten Ausführungsform,
die in 3 dargestellt sind, besteht der erste Schritt
nach dem Starten des Steuerungsalgorithmus 200 wieder darin
festzustellen, ob ein „Schließautomatik"-Befehl ausgegeben 202 worden
ist. Wenn kein „Schließautomatik"-Befehl vorhanden 204 ist, wie
es in der ersten Ausführungsform
der Fall war, leitet die vorliegende Erfindung keine besondere Maßnahme ein.
Ganz gleich, welcher Befehl vorhanden ist (z. B. Fenster öffnen, Fenster
in einem anderen Modus als „Schließautomatik" schließen), oder wenn
tatsächlich
kein Befehl vorhanden ist, wird daraufhin wie im Normalfall verfahren,
ohne die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung einzubeziehen.
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Bei
den im Einzelnen in 2 dargestellten Ausführungsformen
wird das Fenster nicht in eine neutrale Position zurückgefahren,
bevor es in einem ansonsten normalen Schließautomatik-Modus fortfährt, wie
in der Ausführungsform
von 1 beschrieben wurde. Vielmehr treten zwei verschiedene Ausnahmefälle auf.
Der erste Ausnahmefall ist, wenn das Fenster „zu nah" ist, dass der Schließautomatik-Modus
gesperrt wird und das Fenster nur von einem Bediener geschlossen
werden kann, der kontinuierlich einen Standardbefehl „Schließen" ausgibt. Der zweite
Ausnahmefall tritt wiederum auf, wenn das Fenster „zu nah" ist, doch dieses
Mal fährt
das Fenster im Schließautomatik-Modus
fort, wobei seine Hinderniserkennungsanordnung in einem Modus mit erhöhter Empfindlichkeit
arbeitet. Es sollte unmittelbar einleuchten, dass der eine oder
der andere Ausnahmefall für
sich ausreichend wäre.
Hier werden sie jedoch zusammen dargestellt um zu zeigen, dass sie auch
kombiniert werden können,
um weitere Vorteile zu bieten. Hier kann „zu nah" für
die Zwecke der Sperrung der Schließautomatik ein geringer Abstand sein,
der sich tatsächlich
vom anderen geringen Abstand unterscheidet, der „zu nah" für
die Zwecke der Erhöhung
der Empfindlichkeit der Hinderniserkennung definiert.
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Um
diese Ausnahmefälle
weiter zu erläutern, ist „zu nah" für den Zweck
der Sperrung der Schließautomatik
in Schritt 208 dargestellt. Für die Zwecke des Ausnahmefalls
der zweiten Ausführungsform wird „zu nah" als eine Fensterposition definiert,
die näher
als der geringe Abstand 42 ist, aber immer noch weiter
als der geringe Abstand 40 entfernt und somit innerhalb
des Bereichs ist, für
den staatliche Bestimmungen eine Hinderniserkennung fordern, wenn
das Fenster im „Schließautomatik"-Modus geschlossen
werden soll. Wenn ein Schließautomatik-Befehl
vorhanden (202, 206) ist und das Fenster sich
zwischen den geringen Abständen 40 und 42 (Schritt 208 =
wahr, weiter zu 220) befindet, wird der Schließautomatik-Modus
gesperrt. Das Fenster kann immer noch geschlossen werden, aber der
Bediener muss dies durchführen,
indem er einen Befehl „herkömmliches
Schließen" verwendet, bei dem
der „Auf"-Schalter gedrückt gehalten
werden muss, damit das Fenster weiterhin hinaufgefahren wird. Das Loslassen
des Schalters „Auf" würde dazu
führen, dass
das Fenster sich zu bewegen aufhört.
Wenn sich das Fenster andererseits nicht zwischen den geringen Abständen 40 und 42 (Schritt 208 =
falsch, weiter zu 210) befindet, wird die Schließautomatik fortgesetzt
wie sie normalerweise fortgesetzt würde 212. Dies würde die
normale Hindernisanordnung 214 einschließen. Wiederum
ist, wie in Verbindung mit 1 erläutert, die
Weise, in der die Schließautomatik
und die Hinderniserkennung in einer bestimmten Situation umgesetzt
werden, im Rahmen der Gestaltungswahlmöglichkeiten, die ein Fachmann
problemlos unterscheiden kann. Es braucht hier keine besondere Weise
der Umsetzung dieser Funktionen beschrieben zu werden, um ein vollständiges Verständnis dieser
Erfindung zu erlangen.
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Die
dritte Ausführungsform,
ebenfalls in 2 dargestellt, beinhaltet die
Feststellung, ob ein Schließautomatik-Befehl
ausgegeben wurde oder nicht (204, 224), und, sofern dies der Fall
ist, wiederum die Feststellung der Position des Fensters relativ zu
seiner endgültigen
geschlossenen Position, sobald dieser Befehl ausgegeben wurde. In
dem Fall ist das Fenster, wenn das Fenster sich zwischen den geringen
Abständen 40 und 44 (Schritt 225 =
wahr, 228) befindet, „zu
nah" für den normalen
Schließautomatik-Modus.
Stattdessen wird ein Schließautomatik-Modus
mit erhöhter
Empfindlichkeit durchgeführt 230.
In diesem Modus wird den Motoreigenschaften besondere Aufmerksamkeit
gewidmet, die normalerweise beobachtet werden, um zu bestimmen,
ob auf ein Hindernis aufgetroffen 214 wird.
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Wenn
zum Beispiel die Motordrehzahl als die Eigenschaft verwendet wird,
um zu bestimmen, ob auf ein Hindernis aufgetroffen wird, kann im
Modus mit erhöhter
Empfindlichkeit der Wert der Änderung der
Motordrehzahl reduziert werden, der zum Anzeigen eines Hindernisses
erforderlich ist. Somit würde, wenn
eine 50%ige Verringerung der Motordrehzahl anzeigt, dass bei normaler
Empfindlichkeit der Hinderniserkennung auf ein Hindernis aufgetroffen
wurde, die Erhöhung
der Empfindlichkeit beinhalten, dass ein niedrigerer Schwellenwert
verwendet wird, z. B. eine 20%ige Verringerung der Motordrehzahl. Wenn
der Motorstrom die beobachtete Eigenschaft ist, kann umgekehrt eine
niedrigere Zunahmerate des Motorstroms signalisieren, dass im Modus
mit erhöhter
Empfindlichkeit auf ein Hindernis aufgetroffen wurde, als die Zunahmerate,
die in einem Hinderniserkennungsmodus mit normaler Empfindlichkeit
erforderlich ist. Die Motoreigenschaft, die beobachtet wird, um
zu bestimmen, ob ein Hindernis vorhanden oder wahrscheinlich vorhanden
ist, ist zum Verstehen der Erfindung nicht von wesentlicher Bedeutung.
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Wenn
darüber
hinaus eine Hinderniserkennung normalerweise in einer anderen Weise
durchgeführt
wird, etwa durch die Verwendung eines optischen oder kapazitiven
Sensors, der auf den Bereich gerichtet ist, wo das Fenster auf den
Fensterrahmen trifft, dann kann eine Erhöhung der Empfindlichkeit beinhalten,
dass weniger „nah"-Signale ausfiltert werden,
die andernfalls Rauschen oder Streuungsinterferenzen zugeschrieben
würden.
Ziel der Erhöhung der
Empfindlichkeit in diesem „zu
nah"-Bereich ist
es, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass ein kleines Hindernis
einfach erkannt werden kann trotz der Tatsache, dass das Fenster
in großer
Nähe zu seiner
endgültigen
geschlossenen Position ist, und trotz der Tatsache, dass diese große Nähe die Hinderniserkennung
erschweren kann.
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Abschließend Folgendes
zur Erörterung
der dritten Ausführungsform:
Wenn das Fenster nicht „zu nah" ist, wenn der Schließautomatik-Befehl
ausgegeben 226 wird, fährt
es in seinem normalen Schließautomatik-Modus 212 fort
und achtet weiterhin mit seinem normalen Empfindlichkeitsniveau
auf Hindernisse 214.
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Wie
bereits erwähnt,
können
die zweite und die dritte Ausführungsform
wie in 3 dargestellt kombiniert werden, wo „zu nah" für die Zwecke
der Sperrung der Schließautomatik
zwischen den geringen Abständen 40 und 42 (208, 220)
eintritt, und wo „zu
nah" für die Zwecke
der Notwendigkeit zur Erhöhung
der Empfindlichkeit (225, 228) der Hinderniserkennung
zwischen den geringen Abständen 40 und 44 eintritt.
Genauso einfach könnten
die beiden Ausführungsformen
getrennt und nur die eine oder nur die andere umgesetzt werden.
Ebenso kann die Ausnahmefallverarbeitung der ersten Ausführungsform mit
der Ausnahmefallverarbeitung der dritten Ausführungsform kombiniert werden,
oder sie können
jeweils eigenständig
sein. Solche Gestaltungswahlmöglichkeiten
sind für
einen Fachmann auf diesem technischen Gebiet problemlos durchführbar.
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Folglich
sollte durch das Verständnis
der Beschreibung der drei Ausführungsformen
einzusehen sein, dass es wünschenswert
ist, eine Ausnahmefallverarbeitung für einen „Schließautomatik"-Befehl durchzuführen, wenn die Ausgangsposition
des Fensters in großer
Nähe zu
seiner endgültigen
geschlossenen Position ist. Während
der Erläuterung dieser
bevorzugten Ausführungsformen
wurde auf eine „Schließautomatik"-Funktion für ein elektrisches Fenstersteuerungssystem
für Kraftfahrzeuge
Bezug genommen. Allerdings kann ein Fachmann leicht einsehen, dass
die vorliegende Erfindung leicht für jede Situation anwendbar
ist, in der gewünscht
wird, dass ein flaches bewegliches Element auf kontinuierliche Weise
analog zu einem „Schließautomatik"-Befehl für ein Kraftfahrzeugfenster
bewegt wird.
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Zum
Beispiel ist das Schließen
eines Garagentors unmittelbar für
die Grundgedanken dieser Erfindung geeignet. Wenn der „Schließen"-Schalter des Garagentors
für einen
Augenblick gedrückt
wird, fährt
das Tor bei den meisten herkömmlichen
Garagentorsystem fort, in den geschlossenen Zustand zu fahren, bis
es seine vollständig
geschlossene Position erreicht. Dasselbe Garagentor muss wieder
geöffnet
werden, wenn ein Hindernis beim Schließen in seinem Bewegungspfad
erkannt wird. Genau wie bei einem Fenstersystem für ein Kraftfahrzeug
kann es schwieriger sein, das Vorhandensein eines Hindernisses zu
erkennen, wenn das Garagentor kurz davor ist, vollständig geschlossen
zu sein, wenn der „Schließen"-Schalter gedrückt wird.
Ebenso können eine
Laderaumabdeckung für
ein Kraftfahrzeug, ein Kofferraumdeckel oder eine Heckklappe in
einem kontinuierlichen oder „Automatik"-Modus in den geschlossenen
Zustand gefahren werden, wobei ein ähnlicher Bedarf zur Erkennung
von Hindernissen und Richtungsumkehr nach ihrer Erkennung besteht. Anwendungsmöglichkeiten
sind auch unschwer für Werkzeugmaschinen
und Roboter zu erkennen, wobei man zusätzliche Sorgfalt bei den letzten
Phasen der Werkzeugbewegung walten lassen muss, um eine Beschädigung des
Werkstücks
zu verhindern. Somit braucht ein Fachmann sich nicht mit überflüssigen Versuchen
zu beschäftigen,
um die Grundgedanken dieser Erfindung an eine beliebige Situation anzupassen,
die die beweglichen flachen Elemente beinhaltet, bei denen ein Bedarf
besteht, die Bewegung des betreffenden beweglichen flachen Elements
entweder anzuhalten oder umzukehren, nachdem ein Hindernis im Bewegungspfad
erkannt wurde, und ferner an die Situationen, in denen die Erkennungsanordnung
andernfalls in einem Abschnitt des Bewegungspfads weniger wirksam
wäre.
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Somit
sollte für
einen Fachmann unschwer zu erkennen sein, dass gemäß der vorliegenden
Erfindung ein System und ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, die die
vorgenannten Ziele, Merkmale und Vorteile vollständig erfüllen. Es sollte ferner unschwer
zu erkennen sein, dass hier zwar eine bevorzugte Ausführungsform
dargestellt wurde, es jedoch viele alternative, modifizierte oder
abweichende Mittel zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung gibt,
die unter den Umfang und Geist der nun folgenden Ansprüche fallen.