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Title:
DEVICE FOR RAISING AND LOWERING A VEHICLE WINDOW PANE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/044612
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for raising and lowering a vehicle window pane (2, 3) solely by continuous path control without forced guidance. Said device comprises a number of drive units (L¿n?, T¿n?), which are operated by a continuous-path control unit (4) with a programmable memory and which drive the vehicle window pane (2, 3) along a theoretical path (S¿S?, S¿F?) over a barrel-shaped curved enveloping surface (1), which follows the external contours of the vehicle. The drive units used are preferably linear drives (L¿1?...¿n?), which are controlled in an appropriate manner using trajectories (S¿xz?, S¿yz?, S¿xy?) projected onto the co-ordinate planes (zx, zy, xy).

Inventors:
AYRAN EKREM (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/007505
Publication Date:
June 21, 2001
Filing Date:
August 03, 2000
Export Citation:
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Assignee:
AYRAN EKREM (DE)
International Classes:
E05F11/52; E05F15/60; E05F15/689; (IPC1-7): E05F15/16; B60J1/17
Foreign References:
DE4428262C11996-01-25
EP0490341A11992-06-17
DE2843300C21988-03-17
US4221079A1980-09-09
EP0064135A11982-11-10
EP0724060A11996-07-31
DE19504781C11996-08-22
US3646707A1972-03-07
US4121381A1978-10-24
Attorney, Agent or Firm:
TERGAU & POHL (Mögeldorfer Hauptstr. 51 Nürnberg, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Vorrichtung zum Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe (2, 3), mit einer Anzahl von mittels einer speicherprogrammierbaren Bahnsteuerung (4) angesteu erten Antriebseinheiten (Ln, Tn), die die Fahrzeugscheibe (2, 3) entlang einer Soll Bahn (SS, SF) antreiben, die auf einer die Fahrzeugaußenkontur nachbildenden ton nenartig gewölbten Hüllfläche (1) verläuft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens zwei Antriebseinheiten (Ln, Tn) für eine koordinierte Bewegung der Fahr zeugscheibe (2, 3) entlang einer zumindest annähernd parallel zur zAchse der Hüll fläche (1) verlaufenden ersten Antriebsachse (Ti) und einer parallel zur yAchse der Hüllfläche (1) verlaufenden zweiten Antriebsachse (T2, T3).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine dritte Antriebseinheit (L3, T3) zur Erzeugung einer Drehbewegung der Fahr zeugscheibe (2, 3) um die xAchse der Hüllfläche (1).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Antriebseinheit (L3, T3) von der ersten Antriebseinheit (Li, T1) oder von der zweiten Antriebseinheit (L2, T2) mitbewegt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsachse (Li, T1) aus zwei in Richtung der xAchse der Hüllflä che (1) zueinander beabstandete Parallelachsen (T1, T'1) gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Parallelachsen (T1, T'1) zur Erzeugung einer Drehbewegung der Fahrzeugscheibe (2, 3) um die zAchse entlang dieser in Richtung der yAchse ent sprechend gegeneinander versetzt verlaufen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsachse (Ti) innerhalb der xzEbene der Hüllfläche (1) schräg zur zAchse verläuft.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich Linearantriebe (Li) als Antriebseinheiten (Li, T1) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen ersten Linearantrieb (Li), dessen Antriebsachse (Ti) in Richtung der zAchse verläuft, und durch einen zweiten Linearantrieb (L2), dessen in Richtung der y Achse verlaufende Antriebsachse (T2) von der ersten Antriebsachse (Ti) mit bewegt ist, sowie durch einen von der zweiten Antriebsachse (T2) mitbewegten und an der Scheibenunterkante (7) der Fahrzeugscheibe (2, 3) an einem Drehgelenk (8) an greifenden dritten Linearantrieb (L3) zur Drehung der Fahrzeugscheibe (2, 3) um die xAchse.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Linearantrieb (Li, T1), dessen in Richtung der zAchse verlaufende Antrieb sachse (Ti) zwei an der Scheibenunterkante (7) an übereinander liegenden Dreh gelenken (8a, 8b) angreifende Linearantriebe (L3a, L3b) trägt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zwei Linearantriebe (Li, Tu, L'1, T'1), deren in Richtung der xAchse zueinander beab standeten Antriebsachsen (T1, T'1) jeweils zwei an der Scheibenunterkante (7) der Fahrzeugscheibe (2, 3) an übereinander liegenden Drehgelenken (8a, 8b ; 8'a, 8'b) angreifende Linearantriebe (L3a, L3b ; L'3a, L'3b) tragen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnsteuerung (4) einen speicherprogrammierbaren Prozessor (4a) mit einem Eingang (Ep) zur Eingabe von Koordinaten (x, y, z) der die SollBahn (SS, SF) beschreibenden Punkte und eine an dessen Prozessorausgang (Ap) angeschlosse ne Steuereinrichtung (4b) mit einer Anzahl von mit den Antriebseinheiten (Ln, Tn) verbundenen Steuerausgängen (An) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnsteuerung (4) anhand der SollBahn (SS, SF) entsprechende Steffgrö ßen (Fn) für die oder jede Antriebseinheit (Ln, Tn) ermittelt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen (Fn) aus einer Projektion der SollBahn (SS, SF) auf eine der drei Grundebenen (xy, yz, zx) eines Koordinatensystems abgeleitet sind, wobei die jeweilige Antriebseinheit (Ln, Tn) mittels der aus den Koordinaten (x, y, z) der in der x yEbene, in der zxEbene und/oder in der zyEbene verlaufenden Bahn (Szx, Szy,Sxy) abgeleiteten Stellgröße (Fn) derart angesteuert ist, dass die aus den Einzelbewegungen der Antriebsachsen (Tn) resultierende Gesamtbewegung der Fahrzeugscheibe (2, 3) entlang der SollBahn (SS, SF) verläuft.
Description:
Beschreibung Vorrichtung zum Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe. Unter Fahrzeugscheibe wird hierbei insbesondere eine fahrer-oder beifahrerseitig des Fahrzeugs in eine Fahrzeugtür versenkbare Seitenscheibe oder eine im Fondbereich ebenfalls in eine Fahrzeugtür oder in die Fahrzeugkarosserie versenk- bare Fondscheibe verstanden, wobei die Scheibe in zwei Richtungen gekrümmt oder gewölbt ist.

Eine derartige Fahrzeugscheibe ist mittels eines nachfolgend als Fensterheber be- zeichneten Scheibenhebemechanismus häufig automatisch anhebbar und absenkbar, indem eine Bedienperson dazu lediglich einen entsprechenden Kippschalter im Fahr- zeuginneren betätigt. Aufgrund der heute üblichen stromlinienförmigen und somit aero- dynamisch besonders günstigen Fahrzeugaußenkontur sind auch die seitlichen Fahr- zeugscheiben in der Regel mehrfach gekrümmt, so dass deren Führung zur Erzeugung eines störungsfreien Bewegungsablaufs oder Abzugs beim Anheben und Absenken konstruktiv sehr aufwendig ist. Entsprechendes gilt für eine z. B. bei einem Kombi- Fahrzeug automatisch anhebbare und absenkbare Heckscheibe.

So wird bei einem in der Praxis angewandten Konstruktionsverfahren des Fensterhe- bers die Fahrzeugaußenkontur durch eine tonnenartig gewölbte Hüllfläche simuliert, anhand derer der Biegungs-oder Krümmungsverlauf von die Fahrzeugscheibe führen- den Rahmenteilen ermittelt wird. In der die Außenkontur des Fahrzeugs nachbildenden fiktiven Hüllfläche-zumindest im Bereich der zu bewegenden Fahrzeugscheiben-sind die Achsen eines kartesischen Koordinatensystems festgelegt. Dabei verlaufen die x- Achse in Fahrzeuglängsrichtung und die y-Achse in Fahrzeugquerrichtung sowie die z- Achse senkrecht zu der durch die y-Achse und die y-Achse aufgespannten Ebene. Die (-) x-Achse zeigt in Fahrtrichtung und die (-) y-Achse zeigt aus Sicht des in Fahrtrichtung sitzenden Fahrers nach links. Die x-z-Ebene liegt in der Mitte des Fahrzeugs, wobei die (-) z-Achse nach unten zeigt.

Bisherige Fensterheber sind als sogenannte Kreuzarm-, Kreuzband-oder Kreuzgelenk- Fensterheber oder als sogenannte Seilfensterheber realisiert. Während z. B. aus der DE 28 43 300 C2 und aus der US-PS 4, 221, 079 bekannte Kreuzarm-Fensterheber vorwiegend für eine manuelle Betätigung eingesetzt werden, werden beispielsweise aus der EP 0 064 135 A1 und aus der EP 0 724 060 A1 bekannte Seilfensterheber elektromotorisch betrieben. Bei diesen bekannten Ausführungen wird die Fahrzeug- scheibe zwischen Profilleisten und/oder in Führungskulissen zwangsgeführt. Eine ent- sprechende Scheibenführung mit einer besonderen Ausbildung von Führungsschienen eines doppelsträngigen Seilfensterhebers unter Berücksichtigung der Lage der Fahr- zeugscheibe auf der fiktiven Hüllfläche ist aus der DE 195 04 781 C1 (WO 96/25580) bekannt. Zum Abziehen, d. h. zum Absenken und auch zum Anheben der Fondscheibe sind dabei mechanisch besonders komplexe bahngeführte Fensterheber vorgesehen, wie diese beispielsweise aus der US 3, 646, 707 A und aus der US 4, 121, 381 A bekannt sind.

Diese Art der Zwangsführung erfordert einen erheblichen konstruktiven und montage- technischen Aufwand, zumal entsprechend gebogene oder geformte Führungsschienen bzw. Führungskulissen bereitgestellt werden müssen, deren Krümmungs-oder Bie- gungsradien zunächst entsprechend der erforderlichen Bahnbewegung der Fahrzeug- scheibe konstruiert werden müssen. Dabei ist insbesondere die exakte Führung einer rahmenlosen Fahrzeugscheibe besonders schwierig realisierbar, wenn z. B. bei einem Cabriolet kein Türrahmen zur Zwangsführung der aus der Tür oder aus der Fahrzeug- karosserie nach oben verfahrenen Fahrzeugscheibe vorhanden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Anheben und Absenken einer gekrümmten Fahrzeugscheibe anzugeben, mit der unter Vermeidung der genannten Nachteile eine sowohl in konstruktiv als auch in fertigungstechnisch einfacher Art und Weise eine möglichst störungsfreie Bewegung, d. h. ein möglichst stö- rungsfreier Abzug, der Fahrzeugscheibe, insbesondere auch bei einer rahmenlosen Fahrzeugscheibe ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Da- zu ist eine speicherprogrammierbare Bahnsteuerung vorgesehen, die eine Anzahl von

mit der Fahrzeugscheibe gekoppelten Antriebseinheiten derart ansteuert, dass sich die Fahrzeugscheibe auf einer vorgegebenen Soll-Bahn bewegt. Die Soll-Bahn entspricht dabei der Abzugsrichtung oder des Abzugsverlaufs entlang einer die jeweilige Fahr- zeugaußenkontur nachbildenden tonnenartig gewölbten Hüllfläche.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass der Konstruktions-und insbe- sondere der Fertigungs-und Herstellungsaufwand eines Fensterhebers dadurch redu- ziert werden kann, dass die Fahrzeugscheibe zwangsführungslos und insbesondere seil-und kreuzbandlos lediglich bahngesteuert bewegt wird. Die Bewegung erfolgt zweckmäßigerweise nummerisch gesteuert entlang einer vorgegebenen (Soll) Bahn, deren diese bildenden Bahnpunkte durch den jeweiligen Ort im Raum definierende Ko- ordinaten bestimmt sind.

Der Erfindung liegt zudem die Erkenntnis zugrunde, dass ein dreidimensionaler Bahn- verlauf einer Fahrzeugscheibe durch eine Koordination von Einzelbewegungen in den Grundebenen eines kartesischen Koordinatensystems realisiert werden kann. Die steuerungstechnisch vergleichsweise einfach beherrschbaren zweidimensionalen Bahnverlaufe in den Grundebenen können wiederum aus einer Projektion der Soll- Bahn auf die jeweilige Grundebene ermittelt werden, was programmtechnisch einer mathematisch exakt berechenbaren Koordinatentransformation der Soll-Bahn- Koordinaten in die Ebenen-Koordinaten entspricht. Die Einzelbewegungen in den Grundebenen können allein durch Linearantriebe realisiert werden, die einfach ansteu- erbar und-im Vergleich zu einem mehrgelenkigen Arm-auch programmiertechnisch einfach beherrschbar sind. Die sich durch die koordinierten Einzelbewegungen erge- bende Gesamtbewegung entspricht somit der Soll-Bahn, entlang der sich die Fahr- zeugscheibe bewegt.

Als Antriebseinheiten werden somit vorteilhafterweise lediglich Linearantriebe einge- setzt, die elektrisch, pneumatisch oder auch hydraulisch betrieben sein können. Ein pneumatischer Betrieb bietet sich bei Fahrzeugen mit pneumatischer Zentralverriege- lung an, da dort die erforderlichen Aggregate bereits vorhanden sind.

Die aufgrund der tonnenartig gewölbten Hüllfläche im Raum gekrümmt verlaufende Soll-Bahn der demzufolge ebenfalls gewölbten Fahrzeugscheibe kann durch eine be- liebige Anzahl von Punkten definiert sein, deren (kartesischen) Koordinaten im auf die Hüllfläche bezogenen Koordinatensystem bestimmt sind. Zur Realisierung des der Soll- Bahn entsprechenden Abzugsverlaufs der Fahrzeugscheibe werden eine Anzahl von Antriebseinheiten eingesetzt, deren Antriebsachsen den drei translatorischen Freiheits- graden der Fahrzeugscheibe in Richtung der x-, y-und z-Achse sowie den drei rotatori- schen Freiheitsgraden um diese drei Achsen entsprechen.

Eine Bewegung oder Verschiebung der Fahrzeugscheibe nach oben und nach unten wird dabei zweckmäßigerweise realisiert durch einen ersten Linearantrieb, dessen An- triebsachse in Richtung der z-Achse verläuft. An diesem Linearantrieb ist zweckmäßi- gerweise eine zweite Antriebseinheit in Form wiederum eines Linearantriebs angeord- net, dessen Antriebsachse von der in z-Richtung verlaufenden Antriebsachse mit be- wegt wird. Die entsprechende Antriebseinheit greift dann zweckmäßigerweise an der Scheibenunterkante an.

Mittels dieser beiden von der Bahnsteuerung anhand speicherprogrammierter Para- meter gesteuerten Linearantriebe wird bereits eine kombinierte und koordinierte Bewe- gung der Fahrzeugscheibe entlang der zumindest annähernd parallel zur z-Achse der Hüllfläche verlaufenden ersten Antriebsachse und der parallel zur y-Achse der Hüllflä- che verlaufenden zweiten Antriebsachse erreicht. Mit diesen beiden Antrieben kann die Fahrzeugscheibe somit bereits in z-Richtung, d. h. in Abzugsrichtung herauf und her- unter sowie gleichzeitig in y-Richtung, d. h. seitlich hin und her bewegt werden. Als Pa- rameter zur Ansteuerung der Antriebseinheiten dienen insbesondere die Antriebsge- schwindigkeit und die jeweilige Aktivierungszeit, d. h. der Startzeitpunkt und die Dauer eines anhand entsprechender Stellgrößen der Bahn-oder Antriebssteuerung erzeugten Ansteuerimpulses.

Für eine Bewegung in Richtung der x-Achse kann eine weitere Antriebseinheit vorge- sehen sein. Zweckmäßigerweise wird die Bewegung in Richtung der x-Achse dadurch substituiert werden, dass die in Richtung der z-Achse wirksame Antriebseinheit in der xz-Ebene entsprechend angestellt ist und dabei schräg zur z-Achse verläuft. Diese

Substitution ist allein deshalb zweckmäßig, weil die Bewegung in Richtung der x-Achse in der Praxis eine im Vergleich zur in z-Richtung durchfahrenen Weg-oder Bahnstrecke nur geringe Verschiebung im Bereich einiger Millimeter oder weniger Zentimeter ist.

Zur Realisierung einer Drehbewegung der Fahrzeugscheibe um die z-Achse kann eine weitere, rotatorisch wirksame Antriebseinheit vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise wird jedoch auch diese Drehbewegung um die z-Achse substituiert. Dazu ist vorzugs- weise die erste Antriebsachse aus zwei in Richtung der x-Achse der Hüllfläche zuein- ander beabstandete Parallelachsen gebildet, die entlang der z-Achse in Richtung der y- Achse entsprechend gegeneinander versetzt verlaufen. Werden die beiden wiederum zweckmäßigerweise durch Linearantriebe realisierten Antriebsachsen während deren Bewegung in Richtung der z-Achse mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verfahren, so ist gleichzeitig eine Rotationsbewegung um die y-Achse realisiert.

Eine weitere Antriebseinheit, die bevorzugt direkt an der Scheibenunterkante angreift, bewirkt eine Drehung der Fahrzeugscheibe um die x-Achse derart, dass die Schei- benoberkante in Richtung zum Fahrzeuginnenraum verschwenkt und somit an eine obere Scheibendichtung angedrückt wird. Die vorteilhafterweise durch mindestens ei- nen Linearantrieb ausgeführte dritte Antriebseinheit wird dabei zweckmäßigerweise von der zweiten der beiden zueinander orthogonal verlaufenden Antriebsachsen mitbewegt, die ihrerseits von der ersten Antriebseinheit mitbewegt ist. Der die dritte Antriebseinheit repräsentierende Linearantrieb greift dazu an der Scheibenunterkante der Fahrzeug- scheibe an, die dabei zweckmäßigerweise schwenkbeweglich gehalten ist.

Die dritte Antriebseinheit kann auch durch zwei übereinander angeordnete Linear- antriebe realisiert werden, die an zwei an der Scheibenunterkante übereinander liegen- den Punkten angreifen. Bei dieser Antriebskonfiguration kann die zweite Antriebsachse entfallen, da eine Bewegung in y-Richtung durch diese beiden dann von der ersten An- triebsachse mitbewegten Linearantriebe realisierbar ist. Werden beide Linearantriebe in Richtung der y-Achse und dabei unterschiedlich weit verfahren, so werden die transla- torische Bewegung in y-Richtung und gleichzeitig eine rotatorische Bewegung um die x- Achse erreicht.

Eine besonders vorteilhafte Antriebskonfiguration umfaßt zwei in x-Richtung zueinander beabstandete Antriebsachsen, von denen jede zwei übereinander angeordnete und an der Scheibenunterkante an übereinander liegenden Punkten angreifende Linearantrie- be trägt. Mit dieser Antriebskonfiguration ist eine Bewegung der Fahrzeugscheibe mit allen sechs Freiheitsgraden in einfacher Art und Weise realisierbar, was insbesondere für die üblicherweise mehrfach gekrümmte Soll-Bahn einer Fondscheibe von erhebli- chem Vorteil ist.

Dabei können durch Schrägstellung der Antriebsachsen in Richtung der z-Achse die translatorischen Bewegungen in z-und x-Richtung gleichzeitig realisiert werden. Durch Verfahren dieser beiden Antriebsachsen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten wird die rotatorische Bewegung um die y-Achse erzielt. Werden zudem die paarweise über- einander angeordneten Linearantriebe synchron in y-Richtung und dabei innerhalb der Paare unterschiedlich weit sowie mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in Richtung der y-Achse verfahren, so werden die translatorische Bewegung in y-Richtung und gleich- zeitig die rotatorischen Bewegungen um die x-Achse und um die z-Achse erreicht.

Die Bahnsteuerung umfasst zweckmäßigerweise einen speicherprogrammierbaren Prozessor, in den die vorzugsweise kartesischen Koordinaten der die Soll-Bahn be- schreibenden Punkte eingegeben oder eingebbar sind. Der Prozessor ist zweckmäßi- gerweise ausgangsseitig mit einer Steuereinrichtung verbunden, die ihrerseits aus- gangsseitig mit den entsprechenden Antriebseinheiten verbunden ist. Die Steuerein- richtung ist zweckmäßigerweise ais offener Steuerkreis ausgeführt, der die entspre- chenden Steuersignale für die einzelnen Antriebseinheiten liefert. Der Steuerkreis kann jedoch auch geschlossen und somit als Regelkreis ausgeführt sein, um Abweichungen der Ist-Bewegung von der Soll-Bahn zu korrigieren.

Die Steuereinrichtung ermittelt anhand der durch die kartesischen Koordinaten defi- nierten Punkte der Soll-Bahn entsprechende Steuer-oder Führungsgrößen für die oder jede Antriebseinheit. Die Ermittlung der Steuergrößen erfolgt dabei zweckmäßigerweise anhand einer der Projektion der dreidimensionalen Soll-Bahn auf die xy-Ebene, xz- Ebene und/oder yz-Ebene entsprechenden Koordinatentransformation und einer Dre- hung um die oder jede Koordinatenachse. Diese transformierten Koordinaten bilden

somit zweidimensionale Bahnverläufe in der jeweiligen Ebene. Die einzelnen Punkte, aus denen sich diese transformierten (zweidimensionalen) Bahnverläufe innerhalb der jeweiligen Ebene zusammensetzen, werden von der jeweiligen Antriebsachse mit der durch die Steuereinrichtung ermittelten Geschwindigkeit zum jeweils ermittelten Zeit- punkt angefahren. Dabei wird die jeweilige Antriebseinheit mittels der aus den (transfor- mierten) Koordinaten der in der x-y-Ebene, in der z-x-Ebene und/oder in der z-y-Ebene verlaufenden Bahn abgeleiteten Stellgröße derart angesteuert, dass die aus den Ein- zelbewegungen der Antriebsachsen resultierende Gesamtbewegung der Fahrzeug- scheibe entlang der Soll-Bahn verläuft.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch Be- reitstellung einer speicherprogrammierbaren oder numerischen Steuerung für eine An- zahl von Antriebseinheiten, die eine Fahrzeugscheibe auf einer vorgegebenen Soll- Bahn antreiben, ein Anheben und Absenken der Fahrzeugscheibe lediglich bahnge- steuert und somit zwangsführungslos erfolgt. Die dazu vorgesehene Vorrichtung er- möglicht in einfacher Art und Weise eine Anpassung des Bewegungsablaufs einer ge- krümmten Fahrzeugscheibe an eine beliebige tonnenartig gewölbte Hüllfläche, in dem die lediglich einmal ermittelten Koordinaten der die entsprechende Soll-Bahn beschrei- benden Punkte in die Bahnsteuerung einprogrammiert werden. Die Bahnsteuerung er- mittelt dann anhand dieser Koordinaten die jeweiligen Stell-oder Führungsgrößen für die einzelnen Antriebseinheiten in einem vorzugsweise offenen Steuerkreis.

Für die bahngesteuerte Bewegung der Fahrzeugscheibe entlang der Soll-Bahn werden vorteilhafterweise lediglich Linearantriebe eingesetzt. Durch geeignete Einzelansteue- rung der Linearantriebe sind auch komplexe Antriebskonfigurationen programmier-und steuertechnisch beherrschbar, indem die Programmierung und Steuerung durch Abbil- dung oder Projektion der Soll-Bahn auf die Grundebenen des Kartesischen Koordina- tensystems mittels entsprechender Koordinatentransformation erfolgt.

Der Einsatz von Linearantrieben ermöglicht, insbesondere gegenüber einem mehrge- lenkigen Arm mit mehreren Rotationsantrieben, die Realisierung unterschiedlicher An- triebskonfigurationen für verschiedene Bahnbewegungen nach Art des Baukastenprin- zip oder einer Modulbauweise. Dies ist insbesondere in Verbindung mit einer Ansteue-

rung der Linearantriebe anhand von in die Grundebenen projizierten Bahnverläufen einerseits für die Bahnsteuerung einer Fondscheibe entlang einer komplizierten Soll- Bahn von Vorteil. Andererseits ermöglicht dies die Bereitstellung einer Vielzahl von Gleichteilen zur einfachen und zeitsparenden Anpassung der jeweiligen Antriebskonfi- guration an unterschiedliche Fahrzeugaußenkonturen. Die speicherprogrammierbare Bahnsteuerung ermöglicht zudem eine besonders einfache und zeitsparende Korrektur von Fertigungstoleranzen durch eine Dateneingabe vor Ort, d. h. am bereits gefertigten Fahrzeug. Letztendlich läßt sich praktisch jede Scheibenbewegung, realisieren insbe- sondere auch bei neuen Tür-oder Dichtungskonzepten.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung nä- her erläutert. Darin zeigen : Fig. 1 eine tonnenartig gewölbte fiktive Hüllfläche mit in der oberen Flächen- hälfte einer gekrümmten Seiten-und Fondscheibe eines Fahrzeugs sowie die Koordinaten einzelner Punkte von Soll-Bahnen der beiden Fahrzeug- scheiben, Fig. 2 eine erste Antriebskonfiguration mit einem von zwei zueinander orthogo- nalen Antriebsachsen mitbewegten Linearantrieb, Fig. 3 eine zweite Antriebskonfiguration mit zwei entlang einer gemeinsamen Antriebsachse geführten Linearantrieben, Fig. 4 eine dritte Antriebskonfiguration mit zwei gemäß. Fig. 3 ausgeführten An- trieben, Fig. 5a-5c den Bahnverlauf der Seitenscheibe sowie dessen Projektion auf die zx- bzw. zy-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems, und Fig. 6a-6c den Bahnverlauf der Fondscheibe sowie dessen Projektion auf die zx- bzw. zy-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems.

Entsprechende Teils sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Fig. 1 dargestellte tonnenartig gewölbte Hüllfläche 1 simuliert die Außenkontur eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens.

Auf der oberen Flächenhälfte 1 a der Hüllfläche 1 sind-bezogen auf das dargestellte

kartesische Koordinatensystem x, y, z-sowohl in z-Richtung als auch in x-Richtung ge- krümmte Fahrzeugscheiben 2, 3 sichtbar. Diese sind die fahrerseitige Seitenscheibe 2 und Fondscheibe 3, die beim Anheben und Absenken entlang der bis in die untere Flua- chenhälfte 1 b der Hüllfläche 1 verlaufenden Soll-Bahnen Ss bzw. SF verfahren werden sollen.

Die Soll-Bahn Ss der Seitenscheibe 2 ist durch neun Punkte beschrieben, die in der in Fig. 1 links unten abgebildeten Tabelle Ts in der mit NR bezeichneten Spalte aufgeführt sind. In den weiteren Spalten dieser Tabelle Ts sind die zugehörigen x-, y- und z- Koordinaten aufgeführt. Die dort beispielhaft angegebenen Koordinaten beziehen sich auf das üblicherweise in die Fahrzeugmitte gelegte Koordinatensystem x, y, z. Die ent- sprechende Tabelle TF mit sieben die Soll-Bahn SF repräsentierenden Punkten ist in Fig. 1 rechts unten abgebildet. Da sich bei der Kinematikdefinition einer Fahrzeug- scheibe 2, 3 die Schachtdichtung als Ausgangsposition für die Definition der Soll- Bahn Ss, SF erkanntermaßen als besonders vorteilhaft erwiesen hat, ist auch im Aus- fuhrungsbeispiel der jeweilige Start-oder Ausgangspunkt Ps, PF innerhalb der Hüllflä- che 1 in den Bereich der virtuellen Schachtdichtung gelegt.

Der im Ausführungsbeispiel gewählte Ausgangspunkt Ps, PF ist einer von mehreren möglichen Ausgangspunkten, anhand dessen die jeweilige Soll-Bahn Ss bzw. SF sowie deren Koordinaten x, y, z ermittelt wird. So können auch ein Punkt im Bereich der obe- ren rechten Scheibenecke, ein Punkt im Bereich der linken unteren Scheibenecke und/oder ein Punkt im Bereich der rechten unteren Scheibenecke gewählt werden, wo- bei letztere dann auf der durch die Scheibendichtung repräsentierten virtuellen Linie liegen sollten.

Die die einzelnen Punkte der jeweiligen Soll-Bahn Ss, SF repräsentierenden Koordina- ten x, y, z werden in einen speicherprogrammierbaren Prozessor 4a einer in Fig. 2 schematisch dargestellten Bahnsteuerung 4 über einen Dateneingang Ep eingegeben.

An einen Prozessorausgang Ap des Prozessors 4a ist eine Steuereinrichtung 4b ein- gangsseitig angeschlossen, die eine Anzahl von mit Antriebseinheiten verbindbaren Steuerausgänge Ai bis An aufweist. Die Antriebseinheiten sind in den Ausführungsbei- spielen gemäß den Figuren 2 bis 4 als Linearantriebe Ln ausgeführt. Die Linearantrie-

be Ln weisen entsprechende Steuereingänge auf, an die in nicht näher dargestellter Art und Weise der jeweilige Steuerausgang An der Bahnsteuerung 4 anschließbar ist. Zur Steuerung der einzelnen Linearantriebe Li... n generiert die Steuereinrichtung 4b ent- sprechende Steuer-oder Führungsgrößen Fi... n, die von der Bahnsteuerung 4 anhand der jeweiligen Soll-Bahn Ss, SF sowie aus den Anfahrgeschwindigkeiten v und den An- fahrzeitpunkten t, mit bzw. zu denen die einzelnen Punkte (x, y, z) auf der Soll-Bahn Ss, SF anzufahren sind, ermittelt werden.

Die in den Figuren 2 und 3 ausschnittsweise dargestellte Fahrzeugscheibe 2, 3 ist an einem Tragprofil 6 gehalten, das die Fahrzeugscheibe 2, 3 an deren Scheibenunter- kante 7 trägt und an dieser vorzugsweise adhäsiv gehalten ist. An diesem Tragprofil 6 greift eine Antriebseinheit in Form eines Linearantriebs L3 an, dessen in Richtung der y- Achse verlaufende Antriebsachse T3 freiendseitig über ein Drehgelenk 8 an das Trag- profil 6 angelenkt ist.

Der Linearantrieb L3 ist Teil einer insgesamt drei Linearantrieben Li bis L3 aufweisen- den Antriebskonfiguration 9a. Die Antriebsachse T1 des Linearantriebs Li verläuft in Richtung der z-Achse, während die Antriebsachse T2 des von dem ersten Linearan- trieb Li mitbewegten zweiten Linearantriebs L2 in Richtung der y-Achse verläuft. Die Linearantriebe Li, 2 bzw. deren Antriebsachsen T1, 2 sind im Ausführungsbeispiel durch profilierte Schienen realisiert, wobei die Antriebsachse T1 des Linearantriebs Li z. B. in einer (nicht dargestellten) Fahrzeugtür ortsfest gehalten ist.

Mittels der speicherprogrammierbaren Bahnsteuerung 4 werden die Linearantriebe Li bis L3 anhand der die jeweilige Soll-Bahn S2 bzw. S3 repräsentierenden Koordina- ten x, y, z derart angesteuert, dass durch koordinierte Bewegung der Antriebsachsen T bis T3 eine der Soll-Bahn S2, 3 entsprechende Gesamtbewegung der Fahrzeugschei- be 2, 3 erfolgt. Die Hauptbewegung erfolgt dabei mittels des Linearantriebs L3 entlang der Antriebsachse T1 in Richtung der z-Achse. Die Geschwindigkeit v1 der Bewegung sowie die Zeitpunkte t, zu denen die Linearbewegung der Antriebsachsen T1 gestartet und gestoppt wird, sind dabei von der Bahnsteuerung 4 vorgegebene Parameter.

Gleichzeitig oder auch zeitlich versetzt erfolgt eine Linearbewegung der Antriebsach- se T2 mit ebenfalls vorgegebener Geschwindigkeit v2 in Richtung der y-Achse mittels

des Linearantriebs L2. Zu einem ebenfalls von der Bahnsteuerung 4 vorgebbaren Zeit- punkt t und mit vorgegebener Geschwindigkeit vs erfolgt eine Linearbewegung entlang der Antriebsachse T3 mittels des Linearantriebs L3 in Richtung der y-Achse. Diese Li- nearbewegung resultiert in einer Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 um die x-Achse. Dies wird einerseits durch die gelenkige Halterung der Antriebsachse T3 am Tragprofil 6 sowie andererseits durch deren drehbewegliche Lagerung in einer von dem Linearantrieb L2 mitbewegten Führungsplatte 10 um eine Schwenkachse 11 erreicht.

Bei dieser Antriebskonfiguration 9a gemäß Fig. 2 wird somit vom Linearantrieb Li der den Linearantrieb L3 tragende Linearantrieb L2 mitbewegt, der die Fahrzeugscheibe 2, 3 über die Profilleiste 6 im Bereich der Scheibenunterkante 7 trägt.

Eine alternative Antriebskonfiguration 9b zeigt Fig. 3. Hierbei sind die in Richtung der z- Achse verlaufende Antriebsachse T1 sowie der Linearantrieb L3 gemäß dem Ausfüh- rungsbeispiel nach Fig. 2 ausgeführt. Bei dieser Antriebskonfiguration 9 werden im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 vom Linearantrieb Li zwei gemäß dem Linearantrieb L3 nach Fig. 2 ausgeführte Linearantriebe L3a und L3b mitbewegt.

Dazu sind diese beiden übereinander angeordneten Linearantriebe L3a und L3b an einer gemeinsamen Tragplatte 12 gehalten, die am Linearantrieb Li angebracht ist und somit entlang der Antriebsachse T1 bewegt wird.

Eine translatorische Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 in Richtung der z-Achse er- folgt wiederum durch die Antriebsachse T1 mittels des Linearantriebs Li. Eine translato- rische Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 in Richtung der y-Achse erfolgt durch syn- chrone Bewegung der beiden Antriebsachsen T3a und T3b der Linearantriebe L3a bzw.

L3b. Die Antriebsachsen T3a, T3b sind wiederum mit dem die Scheibenunterkante 7 der Fahrzeugscheibe 2, 3 umgreifenden Tragprofil 6 über jeweils ein Drehgelenk 8a, 8b schwenkbeweglich verbunden. Eine Linearbewegung der beiden Antriebsachsen T3a und T3b mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Richtung der y-Achse resultiert dann in einer Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 um die x-Achse. Die rotato- rische Bewegung um die x-Achse bewirkt einerseits beim Abziehen in Richtung der z- Achse ein Nachführen oder Anlegen der Fahrzeugscheibe 2, 3 auf die Hüllfläche 1. An- dererseits kann in angehobener und geschlossener Stellung der Fahrzeugscheibe 2, 3

diese an eine im oberen Türrahmen-oder Dachkantenbereich des Fahrzeugs vorgese- hene (nicht dargestellte) Scheibendichtung angepresst bzw. von dieser abgehoben werden.

Eine insbesondere zum Anheben und Absenken der Fondscheibe 3 besonders geeig- nete Antriebskonfiguration 9c zeigt Fig. 4, wobei das wiederum zur Halterung der hier nicht dargestellten Fahrzeugscheibe 2, 3 vorgesehene Tragprofil 6 u-förmig ausgeführt ist. Die Antriebskonfiguration 9c ist aus zwei Antriebskonfigurationen 9b gemäß. Fig. 3 gebildet. Die Antriebsachsen T, und T'i können in der zx-Ebene um den Betrag Ax schräggestellt sein. Dadurch wird während einer Linearbewegung der beiden Antrieb- sachsen T1 und T', gleichzeitig eine transiatorische Bewegung der Fahrzeugschei- be 2, 3 in Richtung der x-Achse erreicht. Dadurch wird ein zusätzlicher Linearantrieb für eine translatorische Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 in Richtung der x-Achse ein- gespart. Werden die beiden Parallel-oder Antriebsachsen T1, T'i auch um den Betrag Ay in der zy-Ebene gegeneinander versetzt angeordnet, so würde dadurch bei deren Bewegung in Richtung der z-Achse gleichzeitig eine Rotationsbewegung der Fahrzeug- scheibe 2, 3 um die z-Achse erfolgen.

Mit dieser wiederum lediglich Linearantriebe Li, L3a, L3b und L'l, L'sa, L'3b aufweisenden Antriebskonfiguration 9c sind praktisch alle sechs für eine Bewegung der Fahrzeug- scheibe 2, 3 im Raum erforderlichen Freiheitsgrade realisierbar. So dienen die beiden zueinander beabstandet und vorzugsweise in der zx-Ebene um den Betrag Ax schräg gestellten sowie zweckmäßigerweise zueinander parallel verlaufenden Antriebsach- sen T1 und T'i zur Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 in Richtung der z-Achse bei gleichzeitiger Bewegung in Richtung der x-Achse infolge der Schrägstellung der beiden Antriebsachsen T1 und T'1. Zur Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 in Richtung der y- Achse werden die wiederum von diesen Antriebsachsen T1 und T'i mitbewegten An- triebsachsen Tzar T3b und T'3a, T'3b in y-Richtung verfahren.

Werden die Antriebsachsen T3a und T3b einerseits sowie die Antriebsachsen T'3a und T'3b andererseits mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und um unterschiedliche Beträ- ge Ay verfahren, so erfolgt eine rotatorische Bewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 um die z-Achse. Werden zudem die Antriebsachsen T3a und T'3a einerseits und die An-

triebsachsen T3b und T'3b andererseits mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und um unterschiedliche Beträge Ay verfahren, so resultieren diese Linearbewegungen in einer Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 um die x-Achse. Eine Rotationsbewe- gung der Fahrzeugscheibe 2, 3 um die y-Achse wird dadurch erreicht, dass die Antrieb- sachsen T1 und T'i mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und um unterschiedliche Beträge Az verfahren werden.

Zur Erzeugung der für die entlang der Soll-Bahnen SS, SF verlaufenden Gesamtbewe- gung der Fahrzeugscheibe 2 bzw. 3 werden programm-und steuerungstechnisch vor- teilhafterweise zunächst die Einzelbewegungen innerhalb der drei Grundebenen zx, zy und xy des kartesischen Koordinatensystems x, y, z herangezogen. Dies ist in den Figu- ren 5a bis 5c für die Seitenscheibe 2 und in den Figuren 6a bis 6c für die Fondschei- be 3 veranschaulicht.

So zeigt Fig. 5a die Seitenscheibe 2 in deren angehobenen und somit geschlossenen oberen Stellung einerseits und in deren abgesenkten und somit geöffneten unteren Stellung andererseits. Im oberen Ausgangspunkt Ps liegt das Ausgangs- Koordinatensystem x, y, z, während im Endpunkt P's das sich während des Abziehens oder Absenkens der Fahrzeugscheibe 2 entlang der Soll-Bahn Ss um die y-Achse mit einem Betrag Ay drehende Koordinatensystem x, y, z zusätzlich dargestellt ist. Darge- stellt sind auch die auf die Grundebenen xz, zy und xy projizierten und somit zweidi- mensionalen Bahnverläufe Sxz, Syz bzw. Sxy der dreidimensionalen Soll-Bahn Ss. Die entsprechenden Ansichten in den Ebenen xz und yz mit den Bahnverläufen Sxz bzw.

Syz sind in den Figuren 5b und 5c dargestellt.

Analog zeigt die Fig. 6a die Fondscheibe 3 in der angehobenen und in der abgesenkten Position sowie die entsprechenden Bahnverläufe der SF, Szx, Szy, während der aus der jeweiligen Projektion der Soll-Bahn SF in die zx-und zy-Ebene resultierende Bahnver- lauf Sxz und Syz in Fig. 6b bzw. 6c dargestellt ist.

Anhand dieser sich durch Koordinatentransformation aus der Soll-Bahn SS, SF erge- benden Koordinaten x, y, z innerhalb der Grundebenen zx, zy und xy ermittelt die Bahn- steuerung 4 die jeweiligen Steuer-oder Führungsgrößen Fi... n für die einzelnen Linea-

rantriebe Li... n. Anhand dieser Führungsgrößen Fi n fahren die einzelnen Antriebsach- sen Tri... n die Punkte in den Grundebenen des Koordinatensystems x, y, z an. Dabei sind die Einzelbewegungen derart koordiniert, dass sich aus deren Kombination die Ge- samtbewegung der Fahrzeugscheibe 2, 3 entlang der Soll-Bahn Ss bzw. SF resultiert.

Die Antriebskonfigurationen 9a, 9b und 9c mit den jeweiligen Antriebseinheiten Ln, Tn und die zu deren Ansteuerung dienende Bahnsteuerung 4 bilden somit eine Vorrich- tung zum Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe 2, 3 als zwangsführungsloser, lediglich bahngesteuerter Fensterheber für ein Fahrzeug.

Bezugszeichenliste hüllfläche 1a,b Flächenhälfte 2 Seitenscheibe 3 Fondscheibe 4 Bahnsteuerung 4a Prozessor 4b Steuereinrichtung 6 Tragprofil 7 Scheibenunterkante 8 Drehgelenk 9 Antriebskonfiguration 10 Führungsplatte 11 Schwenkachse 12 Tragplatte A1 n Steuerausgang Ap Prozessorausgang Ep Dateneingang F1...n Steuer-/Führungsgröße L1... nAntriebseinheit/Linearantrieb PS, F Ausgangspunkt P'S, F Endpunkt SS, F Soll-Bahn Szx,zy Bahnverlauf Tu... n Antriebseinheit/Antriebsachse TS, F Tabelle




 
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