Beschreibung

Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein bewegbares Element in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Elektrisch betriebene Fensterheber weisen einen Elektromotor auf, der über ein Getriebe und ein übertragungselement - z.B. einen Seilzug - eine beweglich gelagerte Scheibe antreibt. Die bewegliche Lagerung der Scheibe kann als eine Führungsplatte ausgebildet sein, welche mehrere Führungsbahnen aufweist, in denen jeweils ein Mitnehmer gleitet. An den Mitnehmern ist eine Halteplatte angelenkt, an der die Scheibe mit ihrer Unterkante befestigt ist. Einen derartigen Fensterheber zeigt die DE 202 12 774 U1.

Ein Einklemmschutz wird bei einem elektrisch angetriebenen Fensterheber dadurch realisiert, indem die Bewegung der Motorwelle erfasst und zeitlich ausgewertet wird. Ein stärkeres Absinken der Motordrehzahl innerhalb einer Zeitspanne wird als Kriterium für ein Blockieren der Scheibe durch einen im Bewegungsbereich der Scheibe befindlichen Gegenstand gewertet. Ein derartiger Fensterheberantrieb ist aus der DE 199 44 964 A1 bzw. der DE 695 03 823 T2 bekannt.

Aus der DE 1 082 157 B ist ein mechanisch wirkender Einklemmschutz bekannt, bei dem bei einer erhöhten Kraftbelastung der Scheibe der Motor ausgelenkt wird und mit- tels dieser Bewegung der Motor abgeschaltet wird. Der Motor ist dazu gegenüber der Fahrzeugtür axial beweglich gelagert. Die axiale Auslenkbewegung des Motors schaltet über Kontakte den Motorstrom ab. Bei dieser Lösung wird aber die Last, welche auf den Motor wirkt, erfasst und als Maß für einen Einklemmfall gewertet. Da die Scheibe aber auf Grund unterschiedlicher Einflüsse mal leichter, mal schwerer zu verschieben ist, können sehr geringe Maximaleinklemmkräfte so nicht realisiert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Antriebssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit Blick auf den Einklemmschutz zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antriebsmotor mit einer Schwungmasse gekoppelt ist, durch welche bei einer Drehzahländerung eine Schaltvorrichtung betätigbar ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Schwungmasse auf der Motorwelle drehbar gelagert und eine ihr zugeordnete Kunststoffscheibe ist auf der Motorwelle drehfest fixiert. Eine Drehfeder spannt die Schwungmasse im Nichteinklemmfall gegen einen Anschlag vor. Aufgrund des Massenträgheitsprinzipes wird die Schwungmasse durch die Abbremsung der Motorwelle gegen die Kunststoffscheibe gedreht. In der Schwungmasse befinden sich vier Stiftmagnete. In der Kunststoffscheibe befinden sich vier Leitstifte (weichmagnetisches Eisen) die im Nichteinklemmfall um einen Winkel (z.B. 45°) zu den Magneten der Schwungmasse stehen. Der Einklemmfall bewirkt eine Auslenkung der Schwungmasse bis sich die Magnete in Deckung der Eisenstifte befinden (zweiter Anschlag). Die Eisenstifte bewegen sich mit der Drehbewegung des Motors an einem Haiisensor (vorzugsweise unipolar) vorbei, der die Deckung der Magnete mit den Leitstiften sensiert und mit einer Elektronik den Motor stoppt.

Es sind folgende Varianten möglich:

- Die Magnete befinden sich in der Kunststoffscheibe und die Schwungmasse ist weichmagnetisch,

- Hallsensor, Eisenstifte und Magnete sind zueinander radial angeordnet,

- die Schwungmasse wird durch Reibkraft an einen Anschlag gehallten - statt Feder. Die Rückstellung der Schwungmasse erfolgt im unteren Block des Fensterhebers (beim Reversieren),

- Die Magnete sind in der Schwungmasse eingepresst oder in ein Kunststoffteil eingespritzt, welches an der Schwungmasse fixiert ist,

- Die Schwungmasse selbst ist zumindest teilweise ein mehrpoliger Magnet, wobei sich die Position der Pole je nach Einklemmfall oder Nichteinklemmfall zu den Eisenstiften ändert.

Der erfindungsgemäße Antrieb kann an einem Fensterheber oder einer elektrisch verschließbaren Tür oder Klappe (Heckklappe) eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden, bei der eine gleichbleibende Drehzahl während der Betätigung vorgesehen ist und ein Drehzahlabfall der Motorwelle des Antriebes als Einklemmfall gewertet wird.

Des weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung an Hand der Zeichnungen. Diese zeigen:

Figur 1 schematisch ein elektrisches Antriebssystem für einen Fensterhe- ber,

Figur 2 eine Drehzahländerungserfassung mit einer drehbar gegen eine

Motorwelle gelagerten Schwungmasse im Nichteinklemmfall,

Figur 3 die Drehzahländerungserfassung gemäß Figur 2 im Einklemmfall,

Figur 4 schematisch die Motorwelle und die Schwungmasse in einer

Draufsicht im Normalbetrieb, und

Figur 5 schematisch die Motorwelle und die Schwungmasse in einer

Draufsicht im Einklemmfall

Figur 1 zeigt schematisch eine Fahrzeugtür 1 , deren Scheibe 2 mittels einer Verstellvorrichtung 3 in Schließrichtung 4 oder in öffnungsrichtung entgegen der Schließrichtung 4 bewegbar ist. Bei der Verstellvorrichtung 3 handelt es sich um einen in den Figuren nicht dargestellten Seilfensterheber, der einen Antrieb mit einem Elektromotor 5 und einer Motorwelle 6 aufweist. Die Motorwelle 6 ist mit einer drehbeweglich gelagerten Schwungmasse 7 gekoppelt, die in Figur 1 nur schematisch dargestellt ist.

Liegt ein Einklemmfall vor, d.h. gerät ein Gegenstand G zwischen die in Schließrichtung 4 bewegte Scheibe 2 und den Türrahmen 8, nimmt die Drehzahl der Motorwelle 6 ab. Aufgrund dieser Beschleunigung führt die träge Schwungmasse 7 eine Drehbewegung relativ zur Motorwelle 6 aus, die mittels eines Sensors 9 detektierbar ist. Bei diesem Sensor 9 handelt es sich beispielsweise um einen in den Figuren 2 und 3 dargestellten Hall-Sensor. Der Sensor 9 generiert ein Steuersignal S. Dieses Steuersignal S wird von einer Steuerung 10 erfasst, die eingerichtet ist, mittels dieses Steuersignals S die Drehrichtung des Elektromotors 5 umzukehren. Als Folge bewegt sich die Scheibe 2 entge- gen der Schließrichtung 4 in öffnungsrichtung und gibt den Gegenstand G frei.

Figur 2 zeigt die Motorwelle 6 des nicht weiter dargestellten Fensterheberantriebes. Auf der Motorwelle 6 ist die Schwungmasse 7 drehbeweglich gelagert. Die Schwungmasse 7 ist als ein Hohlzylindergeometrie ausgebildet, der drehbeweglich von der Motorwelle 6 durchgriffen wird. Dabei ist die Schwungmasse 7 mit einer Drehfeder 11 gegenüber der Motorwelle 6 vorgespannt und liegt mit einer ersten Flanke 12 einer Ausnehmung 13 bei gleichbleibender Drehzahl an einem Anschlag 14 einer fest mit der Motorwelle gekoppelten Kunststoffscheibe 15 an. Bei einem Verfahren der Scheibe 2in Schließrichtung 4 dreht sich die Antriebswelle 6 des Motors in Drehrichtung 16 mit annähernd kon- stanter Drehzahl.

Die Schwungmasse 7 weist an ihrer zur Kunststoffscheibe 15 gewandten Stirnseite insgesamt vier über den Umfang verteilte Magnete 17 auf. Die Kunststoffscheibe 15 weist ebenfalls vier über den Umfang verteilte Weicheiseneinsätze 18 auf. Bei einer Verdre- hung der Schwungmasse 7 bis zu deren Anliegen an eine zweite Flanke 19 ihrer Ausnehmung 13 am Anschlag 14 der Kunststoffscheibe 15 fluchten die Weicheiseneinsätze 18 mit den Enden der Magnete 17.

Bei konstanter Drehzahl, d.h. bei einem Normalbetrieb ohne Einklemmfall befindet sich die Schwungmasse 7 in der in Figur 2 gezeigten Position - die Magnete 17 fluchten nicht mit den Weicheiseneinsätzen 18, sondern sind jeweils um 45° zueinander verdreht.

Bei einem Drehzahlabfall, der einem Einklemmfall entspricht, erfolgt aufgrund des Trägheitsmomentes der Schwungmasse 7 eine Verdrehung der Schwungmasse 7 relativ zur Motorwelle 6. Dies ist in Figur 3 dargestellt. Während die Motorwelle 6 im Einklemmfall abgebremst wird, bewegt sich die Schwungmasse 7 aufgrund ihrer Massen- trägheit entgegen der Federkraft der Drehfeder 11 in Drehrichtung 16 weiter, bis die zweite Flanke 19 der Ausnehmung 13 dem Anschlag 14 der Kunststoffscheibe 15 anliegt. Die Magnete 17 fluchten nun mit den Weicheiseneinsätzen 18. Dabei ist die Federkraft so auszuwählen, dass die Schwungmasse in einem typischen Einklemmfall tatsächlich mit der zweiten Flanke 19 dem Anschlag 14 anliegt.

Durch das Fluchten der Magnete 17 mit den Weicheiseneinsätzen 18 ist nun das Feld der Magnete 17 ist durch einen am nicht dargestellten Motorgehäuse angebrachten Hall-Sensor 20 erfassbar.

Der Hall-Sensor 20 gibt entsprechend ein Signal S an die in der Figur 3 nicht gezeigte Steuerung 10 aus, welche die Situation gemäß Figur 3 als Einklemmfall wertet. In der Steuerung 10 ist hierfür hinterlegt, wie sich das Steuersignal S des Haii-Sensors 20 ärn Einklemmfall ändert. Im Einklemmfall legt gegebenenfalls die Antriebswelle 6 bis zum vollständigen Abbremsen nur einen sehr kurzen Weg zurück. Durch die gewählte An- zahl von vier Magneten 17 und vier Weicheiseneinsätzen 18 ist gewährleistet, dass innerhalb eines Winkelbereichs von 90° zumindest ein Paar eines mit einem Weicheisensatz 18 fluchtenden Magneten 17 vom Hall-Sensor 20 erfassbar ist und somit das geänderte Steuersignal S von der Steuerung 10 registriert wird.

Die Steuerung 10 ist eingerichtet, im Einklemmfall die Drehrichtung des Elektromotors 5 für ein Verfahren der Scheibe 2 in öffnungsrichtung entgegen der Schließrichtung 4 umzukehren, um einen eingeklemmten Gegenstand G wieder frei zu geben.

Figur 4 und Figur 5 verdeutlichen noch einmal das Verdrehen der Schwungmasse 7 gegenüber der Motorwelle 6. Figur 4 entspricht dabei analog Figur 2 einem normalen Betrieb des Elektromotors 5. Die Motorwelle 6 und die Schwungmasse 7 bewegen sich mit gleicher Geschwindigkeit in Drehrichtung 16. Die in den Figuren 4 und 5 nicht dargestellte Drehfeder 11 wirkt hierbei als Mitnehmer für die Schwungmasse 7. Die

Schwungmasse 7 liegt mit der ersten Flanke 12 ihrer Ausnehmung am Anschlag 14 der Kunststoffscheibe 15 an. Jeder Magnet 17 (in den Figuren 4 und 5 gestrichelt dargestellt) ist gegenüber den beiden jeweils benachbarten Weicheisensätzen 18 (in den Figuren 4 und 5 mit durchgezogenen Linien dargestellt) um 45° verdreht.

Bei einem abrupten Bremsen der Motorwelle 6 in einem Einklemmfall bewegt sich die Schwungmasse 7 aufgrund ihrer Massenträgheit gegen die Federkraft der Drehfeder 11 weiter, bis sie mit ihrer zweiten Flanke 19 am Anschlag 14 der Kunststoffscheibe 15 anliegt. Dabei vollführt die Schwungmasse 7 relativ zur Motorwelle 6 eine Drehung um 45°. Auch die Magneten 17 verdrehen sich um diesen Winkel, so dass jeder der vier Magnete 17 mit jeweils einem Weicheiseneinsatz 18 fluchtet. Das Magnetfeld der Magnete 17 wird mittels eines in den beiden Figuren nicht dargestellten Hall-Sensors 20 gemessen.

Bezugszeichenliste

1 Fahrzeugtür

2 Scheibe

3 Verstellvorrichtung

4 Schließrichtung

5 Elektromotor

6 Motorwelle

7 Schwungmasse

8 Türrahmen

9 Sensor

10 Steuerung

11 Drehfeder

12 Erste Flanke

13 Ausnehmung

14 Anschlag

15 Kunststoffscheibe

16 Drehrichtung

17 Magnet

18 Weicheiseneinsatz

19 Zweite Flanke

20 Hall-Sensor

G Gegenstand

S Steuersignal