WO2001044612A1

WO2001044612A1 - Vorrichtung zum anheben und absenken einer fahrzeugscheibe

Info

Publication number: WO2001044612A1
Application number: PCT/EP2000/007505
Authority: WO
Inventors: Ekrem Ayran
Original assignee: Ekrem Ayran
Priority date: 1999-12-18
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2001-06-21
Also published as: AU6569800A; DE19961268C1; US20020184825A1

Abstract

Zum zwangsführungslosen, lediglich bahngesteuerten Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe (2, 3) sind eine Anzahl von mittels einer speicherprogrammierbaren Bahnsteuerung (4) ansteuerbare Antriebseinheiten (Ln, Tn) vorgesehen, die die Fahrzeugscheibe (2, 3) entlang einer Soll-Bahn (SS, SF) antreiben, die auf einer die Fahrzeugaussenkontur nachbildenden tonnenartig gewölbten Hüllfläche (1) verläuft. Als Antriebseinheiten werden vorzugsweise lediglich Linearantriebe (L1...n) eingesetzt, deren Ansteuerung zweckmässigerweise anhand von in die Grundebenen (zx, zy, xy) projizierten Bahnverläufen (Sxz, Syz, Sxy) erfolgt.

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 versenkbare Fondscheibe verstanden, wobei die Scheibe in zwei Richtungen gekrümmt oder gewölbt ist.

Eine derartige Fahrzeugscheibe ist mittels eines nachfolgend als Fensterheber bezeichneten 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 aerodynamisch besonders günstigen Fahrzeugaußenkontur sind auch die seitlichen Fahrzeugscheiben 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 Fensterhebers 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 Fahrzeugscheibe zwischen Profilleisten und/oder in Führungskulissen zwangsgeführt. Eine entsprechende 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 montagetechnischen Aufwand, zumal entsprechend gebogene oder geformte Führungsschienen bzw. Führungskulissen bereitgestellt werden müssen, deren Krümmungs- oder Biegungsradien 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 Fahrzeugkarosserie 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 störungsfreier Abzug, der Fahrzeugscheibe, insbesondere auch bei einer rahmenlosen Fahrzeugscheibe ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu 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 Fahrzeugaußenkontur nachbildenden tonnenartig gewölbten Hüllfläche.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass der Konstruktions- und insbesondere der Fertigungs- und Herstellungsaufwand eines Fensterhebers dadurch reduziert 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 Koordinaten 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 Bahnverläufe 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 ansteuerbar 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 Fahrzeugscheibe bewegt.

Als Antriebseinheiten werden somit vorteilhafterweise lediglich Linearantriebe eingesetzt, die elektrisch, pneumatisch oder auch hydraulisch betrieben sein können. Ein pneumatischer Betrieb bietet sich bei Fahrzeugen mit pneumatischer Zentralverriegelung 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 beliebige 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 Freiheitsgraden 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 Antriebsachse in Richtung der z-Achse verläuft. An diesem Linearantrieb ist zweckmäßigerweise eine zweite Antriebseinheit in Form wiederum eines Linearantriebs angeordnet, 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 Parameter 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 Hüllfläche verlaufenden zweiten Antriebsachse erreicht. Mit diesen beiden Antrieben kann die Fahrzeugscheibe somit bereits in z-Richtung, d. h. in Abzugsrichtung herauf und herunter sowie gleichzeitig in y-Richtung, d.h. seitlich hin und her bewegt werden. Als Pa- rameter zur Ansteuerung der Antriebseinheiten dienen insbesondere die Antriebsgeschwindigkeit 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 vorgesehen 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 vorzugsweise die erste Antriebsachse aus zwei in Richtung der x-Achse der Hüllfläche zueinander 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 Scheibenoberkante in Richtung zum Fahrzeuginnenraum verschwenkt und somit an eine obere Scheibendichtung angedrückt wird. Die vorteilhafterweise durch mindestens einen 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 Fahrzeugscheibe an, die dabei zweckmäßigerweise schwenkbeweglich gehalten ist.

Die dritte Antriebseinheit kann auch durch zwei übereinander angeordnete Linearantriebe realisiert werden, die an zwei an der Scheibenunterkante übereinander liegenden Punkten angreifen. Bei dieser Antriebskonfiguration kann die zweite Antriebsachse entfallen, da eine Bewegung in y-Richtung durch diese beiden dann von der ersten Antriebsachse mitbewegten Linearantriebe realisierbar ist. Werden beide Linearantriebe in Richtung der y-Achse und dabei unterschiedlich weit verfahren, so werden die translatorische 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 Linearantriebe 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 erheblichem 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 übereinander 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 gleichzeitig 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 zweckmäßigerweise ausgangsseitig mit einer Steuereinrichtung verbunden, die ihrerseits aus- gangsseitig mit den entsprechenden Antriebseinheiten verbunden ist. Die Steuereinrichtung ist zweckmäßigerweise als offener Steuerkreis ausgeführt, der die entsprechenden 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 definierten 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 Drehung 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 (transformierten) 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 Einzelbewegungen der Antriebsachsen resultierende Gesamtbewegung der Fahrzeugscheibe entlang der Soll-Bahn verläuft.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch Bereitstellung einer speicherprogrammierbaren oder numerischen Steuerung für eine Anzahl 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 ermöglicht in einfacher Art und Weise eine Anpassung des Bewegungsablaufs einer gekrümmten Fahrzeugscheibe an eine beliebige tonnenartig gewölbte Hüllfläche, in dem die lediglich einmal ermittelten Koordinaten der die entsprechende Soll-Bahn beschreibenden 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 Abbildung oder Projektion der Soll-Bahn auf die Grundebenen des Kartesischen Koordinatensystems mittels entsprechender Koordinatentransformation erfolgt.

Der Einsatz von Linearantrieben ermöglicht, insbesondere gegenüber einem mehrgelenkigen Arm mit mehreren Rotationsantrieben, die Realisierung unterschiedlicher Antriebskonfigurationen für verschiedene Bahnbewegungen nach Art des Baukastenprinzip 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 Antriebskonfiguration 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 insbesondere auch bei neuen Tür- oder Dichtungskonzepten.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher 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 Fahrzeugscheiben, Fig. 2 eine erste Antriebskonfiguration mit einem von zwei zueinander orthogonalen 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 Antrieben, 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 gekrümmte Fahrzeugscheiben 2,3 sichtbar. Diese sind die fahrerseitige Seitenscheibe 2 und Fondscheibe 3, die beim Anheben und Absenken entlang der bis in die untere Flächenhälfte 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 T_s 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 entsprechende Tabelle T_F mit sieben die Soll-Bahn SF repräsentierenden Punkten ist in Fig. 1 rechts unten abgebildet. Da sich bei der Kinematikdefinition einer Fahrzeugscheibe 2,3 die Schachtdichtung als Ausgangsposition für die Definition der Soll- Bahn Ss_, SF erkanntermaßen als besonders vorteilhaft erwiesen hat, ist auch im Ausführungsbeispiel der jeweilige Start- oder Ausgangspunkt Ps, P_F innerhalb der Hüllflä- che 1 in den Bereich der virtuellen Schachtdichtung gelegt.

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

Die die einzelnen Punkte der jeweiligen Soll-Bahn Ss, S repräsentierenden Koordinaten 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 A_P des Prozessors 4a ist eine Steuereinrichtung 4b ein- gangsseitig angeschlossen, die eine Anzahl von mit Antriebseinheiten verbindbaren Steuerausgänge Ai bis A_n aufweist. Die Antriebseinheiten sind in den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 bis 4 als Linearantriebe L_n ausgeführt. Die Linearantrie- be L_n weisen entsprechende Steuereingänge auf, an die in nicht näher dargestellter Art und Weise der jeweilige Steuerausgang A_n der Bahnsteuerung 4 anschließbar ist. Zur Steuerung der einzelnen Linearantriebe Lι..._n generiert die Steuereinrichtung 4b entsprechende Steuer- oder Führungsgrößen Fι._..n, die von der Bahnsteuerung 4 anhand der jeweiligen Soll-Bahn Ss, SF sowie aus den Anfahrgeschwindigkeiten v und den Anfahrzeitpunkten 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 Scheibenunterkante 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 Tragprofil 6 angelenkt ist.

Der Linearantrieb L₃ ist Teil einer insgesamt drei Linearantrieben Li bis L₃ aufweisenden Antriebskonfiguration 9a. Die Antriebsachse Ti des Linearantriebs L-ι verläuft in Richtung der z-Achse, während die Antriebsachse T₂ des von dem ersten Linearantrieb Li mitbewegten zweiten Linearantriebs L₂ in Richtung der y-Achse verläuft. Die Linearantriebe Lι,₂ bzw. deren Antriebsachsen T₁₎₂ sind im Ausführungsbeispiel durch profilierte Schienen realisiert, wobei die Antriebsachse Ti 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 S bzw. S₃ repräsentierenden Koordinaten x,y,z derart angesteuert, dass durch koordinierte Bewegung der Antriebsachsen T-i bis T₃ eine der Soll-Bahn S_{2 3} entsprechende Gesamtbewegung der Fahrzeugscheibe 2,3 erfolgt. Die Hauptbewegung erfolgt dabei mittels des Linearantriebs L₃ entlang der Antriebsachse Ti in Richtung der z-Achse. Die Geschwindigkeit v-i der Bewegung sowie die Zeitpunkte t, zu denen die Linearbewegung der Antriebsachsen Ti gestartet und gestoppt wird, sind dabei von der Bahnsteuerung 4 vorgegebene Parameter. Gleichzeitig oder auch zeitlich versetzt erfolgt eine Linearbewegung der Antriebsachse T₂ mit ebenfalls vorgegebener Geschwindigkeit v₂ in Richtung der y-Achse mittels des Linearantriebs L₂. Zu einem ebenfalls von der Bahnsteuerung 4 vorgebbaren Zeitpunkt t und mit vorgegebener Geschwindigkeit v₃ erfolgt eine Linearbewegung entlang der Antriebsachse T₃ mittels des Linearantriebs L₃ in Richtung der y-Achse. Diese Linearbewegung 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 L-_\ 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 Ti 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 L-ι zwei gemäß dem Linearantrieb L₃ nach Fig. 2 ausgeführte Linearantriebe L_3a und L_3b mitbewegt. Dazu sind diese beiden übereinander angeordneten Linearantriebe L_3a und L_3b an einer gemeinsamen Tragplatte 12 gehalten, die am Linearantrieb L-i angebracht ist und somit entlang der Antriebsachse Ti bewegt wird.

Eine translatorische Bewegung der Fahrzeugscheibe 2,3 in Richtung der z-Achse erfolgt wiederum durch die Antriebsachse T-ι mittels des Linearantriebs L|. Eine translatorische Bewegung der Fahrzeugscheibe 2,3 in Richtung der y-Achse erfolgt durch syn- chrone Bewegung der beiden Antriebsachsen T_3a und T₃ der Linearantriebe L_3a bzw. L_3b. Die Antriebsachsen T_3a,T_3b 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 T_3a und T₃ 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. Andererseits kann in angehobener und geschlossener Stellung der Fahrzeugscheibe 2,3 diese an eine im oberen Türrahmen- oder Dachkantenbereich des Fahrzeugs vorgesehene (nicht dargestellte) Scheibendichtung angepresst bzw. von dieser abgehoben werden.

Eine insbesondere zum Anheben und Absenken der Fondscheibe 3 besonders geeignete 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 Ti und T'i können in der zx-Ebene um den Betrag Δx schräggestellt sein. Dadurch wird während einer Linearbewegung der beiden Antriebsachsen Ti und T'i gleichzeitig eine translatorische Bewegung der Fahrzeugscheibe 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 eingespart. Werden die beiden Parallel- oder Antriebsachsen Ti, T'i auch um den Betrag Δy in der zy-Ebene gegeneinander versetzt angeordnet, so würde dadurch bei deren Bewegung in Richtung der z-Achse gleichzeitig eine Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2,3 um die z-Achse erfolgen.

Mit dieser wiederum lediglich Linearantriebe Li, L_3a, L_3b und L'i, L'_3a, L'₃ aufweisenden Antriebskonfiguration 9c sind praktisch alle sechs für eine Bewegung der Fahrzeugscheibe 2,3 im Raum erforderlichen Freiheitsgrade realisierbar. So dienen die beiden zueinander beabstandet und vorzugsweise in der zx-Ebene um den Betrag Δx schräg gestellten sowie zweckmäßigerweise zueinander parallel verlaufenden Antriebsachsen Ti 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 T-ι und T Zur Bewegung der Fahrzeugscheibe 2,3 in Richtung der y- Achse werden die wiederum von diesen Antriebsachsen Ti und T'i mitbewegten Antriebsachsen T_3a, T_3b und T'_3a, T'₃ in y-Richtung verfahren.

Werden die Antriebsachsen T_3a und T₃ einerseits sowie die Antriebsachsen T'_3a und T'_3b andererseits mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und um unterschiedliche Beträge Δy verfahren, so erfolgt eine rotatorische Bewegung der Fahrzeugscheibe 2,3 um die z-Achse. Werden zudem die Antriebsachsen T_3a und T'_3a einerseits und die An- triebsachsen T₃ und T'₃ andererseits mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und um unterschiedliche Beträge Δy verfahren, so resultieren diese Linearbewegungen in einer Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2,3 um die x-Achse. Eine Rotationsbewegung der Fahrzeugscheibe 2,3 um die y-Achse wird dadurch erreicht, dass die Antriebsachsen Ti und T'i mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und um unterschiedliche Beträge Δz verfahren werden.

Zur Erzeugung der für die entlang der Soll-Bahnen SS.SF verlaufenden Gesamtbewegung der Fahrzeugscheibe 2 bzw. 3 werden programm- und steuerungstechnisch vorteilhafterweise zunächst die Einzelbewegungen innerhalb der drei Grundebenen zx, zy und xy des kartesischen Koordinatensystems x,y,z herangezogen. Dies ist in den Figuren 5a bis 5c für die Seitenscheibe 2 und in den Figuren 6a bis 6c für die Fondscheibe 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 P_s 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 Δy drehende Koordinatensystem x,y,z zusätzlich dargestellt ist. Dargestellt sind auch die auf die Grundebenen xz, zy und xy projizierten und somit zweidi- mensionalen Bahnverläufe Sxz, S_yz bzw. S_xy der dreidimensionalen Soll-Bahn Ss. Die entsprechenden Ansichten in den Ebenen xz und yz mit den Bahnverläufen S_xz bzw. S_yz 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, S_ZX, S_zy, während der aus der jeweiligen Projektion der Soll-Bahn SF in die zx- und zy-Ebene resultierende Bahnverlauf S_xz und S_yz in Fig. 6b bzw. 6c dargestellt ist.

Anhand dieser sich durch Koordinatentransformation aus der Soll-Bahn Ss,S_F ergebenden Koordinaten x,y,z innerhalb der Grundebenen zx, zy und xy ermittelt die Bahnsteuerung 4 die jeweiligen Steuer- oder Führungsgrößen Fι_.._.n für die einzelnen Linea- rantriebe Lι..._n. Anhand dieser Führungsgrößen Fi ..._n fahren die einzelnen Antriebsachsen Tι_..._n die Punkte in den Grundebenen des Koordinatensystems x,y,z an. Dabei sind die Einzelbewegungen derart koordiniert, dass sich aus deren Kombination die Gesamtbewegung der Fahrzeugscheibe 2,3 entlang der Soll-Bahn Ss bzw. SF resultiert.

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

Bezugszeichenliste

1 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

Aι..._n Steuerausgang

A_P Prozessorausgang

EP Dateneingang

Fι...n Steuer-/Führungsgröße

Ll...n Antriebseinheit/Linearantrieb

PS,F Ausgangspunkt

P'S.F Endpunkt

Ss.F Soll-Bahn

^zx.zy Bahnverlauf

Tι...n Antriebseinheit/Antriebsachse

Ts.F Tabelle

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Anheben und Absenken einer Fahrzeugscheibe (2,3), mit einer Anzahl von mittels einer speicherprogrammierbaren Bahnsteuerung (4) angesteuerten Antriebseinheiten (L_n,T_n), die die Fahrzeugscheibe (2,3) entlang einer Soll- Bahn (Ss,S ) antreiben, die auf einer die Fahrzeugaußenkontur nachbildenden tonnenartig gewölbten Hüllfläche (1 ) verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch mindestens zwei Antriebseinheiten (L_n,T_n) für eine koordinierte Bewegung der Fahrzeugscheibe (2,3) entlang einer zumindest annähernd parallel zur z-Achse der Hüll- fläche (1 ) verlaufenden ersten Antriebsachse (Ti) und einer parallel zur y-Achse 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 Fahrzeugscheibe (2,3) um die x-Achse der Hüllfläche (1 ).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Antriebseinheit (L₃,T₃) von der ersten Antriebseinheit (Lι,Tι) oder von der zweiten Antriebseinheit (L₂,T₂) mitbewegt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsachse (L|,Tι) aus zwei in Richtung der x-Achse der Hüllflä- s ehe (1 ) zueinander beabstandete Parallelachsen (Tι,T'ι) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Parallelachsen

zur Erzeugung einer Drehbewegung der 0 Fahrzeugscheibe (2,3) um die z-Achse entlang dieser in Richtung der y-Achse entsprechend gegeneinander versetzt verlaufen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, 5 dass die erste Antriebsachse (T ) innerhalb der xz-Ebene der Hüllfläche (1 ) schräg zur z-Achse verläuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, 0 dass lediglich Linearantriebe (Li) als Antriebseinheiten (L-i.T-i) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen ersten Linearantrieb (Li), dessen Antriebsachse (Ti) in Richtung der z-Achse 5 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) angreifenden dritten Linearantrieb (L₃) zur Drehung der Fahrzeugscheibe (2,3) um die o x-Achse.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Linearantrieb (Lι,Tι), dessen in Richtung der z-Achse verlaufende Antriebsachse (Ti) zwei an der Scheibenunterkante (7) an übereinander liegenden Drehgelenken (8a, 8b) angreifende Linearantriebe (L_3a,L₃ ) trägt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zwei Linearantriebe (Lι,Tι,L'ι,T'ι), deren in Richtung der x-Achse zueinander beab- standeten Antriebsachsen (T-ι,T'ι) jeweils zwei an der Scheibenunterkante (7) der Fahrzeugscheibe (2,3) an übereinander liegenden Drehgelenken (8a,8b;8'a,8'b) angreifende Linearantriebe (L_3a,L₃ ;L'3_a,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 (E_P) zur Eingabe von Koordinaten (x,y,z) der die Soll-Bahn (Ss,S_F) beschreibenden Punkte und eine an dessen Prozessorausgang (A_P) angeschlossene Steuereinrichtung (4b) mit einer Anzahl von mit den Antriebseinheiten (L_n,T_n) verbundenen Steuerausgängen (A_n) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnsteuerung (4) anhand der Soll-Bahn (SS.SF) entsprechende Stellgrößen (F_n) für die oder jede Antriebseinheit (L_n,T_n) ermittelt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen (F_n) aus einer Projektion der Soll-Bahn (SS.SF) auf eine der drei Grundebenen (xy, yz, zx) eines Koordinatensystems abgeleitet sind, wobei die jeweilige Antriebseinheit (L_n,T_n) mittels der aus den Koordinaten (x,y,z) der in der x- y-Ebene, in der z-x-Ebene und/oder in der z-y-Ebene verlaufenden Bahn (Sz_x,S_Zy,S_Xy) abgeleiteten Stellgröße (F_n) derart angesteuert ist, dass die aus den Einzelbewegungen der Antriebsachsen (T_n) resultierende Gesamtbewegung der Fahrzeugscheibe (2,3) entlang der Soll-Bahn (Ss,S_F) verläuft.