CN105229250A - 用于车门内的车窗的具有关闭辅助机构的防夹保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车门(1)的能借助车窗升降器马达(14)调整的车窗(2)的防夹保护系统，该车门借助关闭辅助机构(22)移行到关闭位置。在此设置的是，在调整车窗(2)期间连续检测表征马达负载的测试参数(n)并且将其与阈值(n_S)进行比较。当测试参数(n)超过阈值(n_S)时，停止或反转对车窗的调整。附加地，检测表征关闭辅助机构(22)的工作状态的状态信号(S_B)。在此，依赖于状态信号(S_B)不同地预定阈值(n_S)。

Description

用于车门内的车窗的具有关闭辅助机构的防夹保护系统

技术领域

本发明涉及车窗的防夹保护方法和附属的防夹保护单元。此外，本发明还涉及用于车门的调节系统，该车门具有能调整的车窗。

背景技术

在能以马达调整的车窗(尤其是侧车窗)中，出于安全原因需要防夹保护系统，以便在被夹住时使附属的车窗升降器的马达驱动装置停止并且必要时反转，即，使运动方向反向。为了确定是否存在夹住情况(也就是说，是否有物体或身体部分被夹在车窗与相对置的车辆框架之间)，通常对表征车窗升降器驱动装置的运行的特性参数进行评估。这种类型的特性参数例如是马达电压、马达电流或转速。这些特性参数通常与触发阈值相比较，其中，当相应特性参数超过配属的触发阈值时，就使调整停止或反转。在此，触发阈值可以可变地预定为车窗的调节时间或调节位置的函数。

在布置在车门内的车窗中，车窗的通常的(即，在没有夹住情况存在的)运行阻力往往依赖于车门位置。这尤其涉及配属有关闭辅助机构(吸动辅助机构)的车门。

这种关闭辅助机构用于将车门拉入其关闭位置。关闭辅助机构尤其用于克服布置在车辆框架(车门框)上的车门密封件的密封件阻力。关闭辅助机构主要用于车门可以自动地(即，以马达驱动)打开或关闭的机动车。此外，这种关闭辅助机构在如下机动车中也是适宜的，与传统的车门密封件相比，这些机动车的车门密封件为了降低车内行驶噪音被加厚。在此，关闭辅助机构优选自车门碰到车门密封件起才被激活，也就是说，自该时间点才作用于车门。典型地，关闭辅助机构的工作流程分为吸动阶段和接下来的释放阶段，在该吸动阶段中，关闭辅助机构将车门拉紧抵靠到车门框上，在该释放阶段中，关闭辅助机构再次解除该拉紧力。在此，通常在吸动阶段中将车门越过最终关闭位置而拉入抵靠到车门密封件上并且在释放阶段中在车门密封件的压力下将车门回弹到最终关闭位置中。

在激活阶段，关闭辅助机构通常引起车门有一定程度的扭曲，这尤其是因为该关闭辅助机构吸动车门抵靠到邻接的车门框上。这往往导致短暂地增大了车窗的运行阻力。在无框车门的车窗中，该效果还由于车窗被关闭辅助机构加强地压向布置在车门框上的车门密封件而增强。在不利情况下，车窗的增大的运行阻力被防夹保护机构错误地解释为夹住情况并且相应地触发车窗的错误反转。

发明内容

本发明任务在于说明一种在此方面得到改进的防夹保护系统。

根据本发明，在防夹保护方法方面，该任务通过权利要求1的特征来解决。根据本发明，在防夹保护单元方面，该任务通过权利要求5的特征来解决。根据本发明，在用于车门的调节系统方面，该任务通过权利要求8的特征来解决。本发明的有利的且部分本身就有创造性的实施方式和改进方案在从属权利要求和以下说明中进行阐述。

根据本发明的防夹保护方法被设置成用于对能借助调节马达(车窗升降器马达)来调整的车窗进行调整，其中，车窗装配在车门内，该车门可以借助关闭辅助机构调整到在保持车门的车辆框架(车门框)处的(最终)关闭位置中。

根据本发明，在防夹保护方法中，在调整车窗期间连续检测表征车窗升降器马达的马达负载的测试参数。将测试参数与阈值进行比较。在此，当测试参数超过阈值时，就停止或反转对车窗的调整。此外，检测表征关闭辅助机构的工作状态的信号(以下被称为“状态信号”)。在此，根据本发明，依赖于该状态信号并且因而依赖于关闭辅助机构的工作状态不同地预定阈值。

术语“超过阈值”在此和在下文中可以始终理解为不依赖于方向的意思，即，测试参数和阈值的差可以变换符号。根据测试参数的定义，超过相应阈值可以是正的(在实际超过的意义下，其中，测试参数大于阈值)或负的(在低于的意义下，其中，测试参数小于阈值)。

“表征马达负载”就测试参数来说在此和在下文中意味的是，测试参数包含关于马达负载大小的定量的信息，从而可以根据测试参数明确地读出马达负载。测试参数在此可以直接说明马达负载的大小。然而测试参数也可以是与马达负载直接或间接成比例的参数。此外，测试参数也可以与马达负载成非线性，例如对数、指数或多项式(也就是二次方、三次方等)的关系。在此，例如可以将车窗升降器马达的马达电流、马达电压、(马达)转速、马达力矩或由这些参数中的至少一个推导出的参数作为测试参数。

在本发明的一个简单实施方案中，关闭辅助机构的“工作状态”可以作为二进制的信息获知(“激活/未激活”，“通/断”，“1/0”等)，其中，在“激活”状态下(“通”或“1”)，关闭辅助机构向车门施加关闭力，而在“未激活”状态下(“断”或“0”)不向车门施加力。

在本发明的一个简化实施方案中，获知的关闭辅助机构的工作状态也可以包含关于施加的关闭力发生改变的信息。获知的工作状态例如可以采用三个值(例如“吸动/释放/未激活”，“+1/-1/0”，等)，其中，工作状态“吸动”(“+1”)和“释放”(“-1”)如前所述表示车门通过关闭辅助机构被吸动或释放，而关闭辅助机构在工作状态“未激活”(“0”)下又不向车门施加力。

此外替选地，作为工作状态可以定量地获知由关闭辅助机构施加到车门上的关闭力或其变化。在关闭辅助机构未激活时，检测到的关闭力具有零值。

按照适宜方式，在根据本发明的防夹保护方法中，通过考虑关闭辅助机构的工作状态，阈值尤其可以精确匹配于车门的状况(未加载或处于关闭辅助机构的作用下)，从而高效地避免了不期望地导致夹住情况。同时，可以通过阈值的不同的预定，在不存在夹住情况时，阈值与相应的测试参数标准分布曲线的安全间距可以选择得特别小，即，特别紧密地匹配于标准分布曲线。因而，按照有利方式，也确保了更可靠或更早地识别出夹住情况。

在本发明范围内可以想到的是，阈值依赖于工作状态地例如在两个固定地预定的、恒定的值之间切换。然而在本方法的一个有利实施方案中，阈值可变地预定，尤其是预定为车窗的调节时间或调节位置的函数。在此，在车窗调节过程期间得到的阈值曲线的分布依赖于关闭辅助机构的工作状态地变化。

在本发明的一个适宜的设计方案中，针对在关闭辅助机构未激活时的阈值存储有阈值的作为车窗的调节时间或调节位置的函数的标准分布曲线(标准阈值)。该标准阈值例如通过如下方式来确定，即，在车门不运动的情况下在车窗一次或多次校准运行期间检测测试参数关于调节位置或调节时间的典型的曲线分布并对其施加偏置量。通过偏置量使标准阈值相对于测试参数的典型的曲线分布发生移动。偏置量在此可以有选择地存储为常数或作为车窗的调节时间或调节位置的函数。通过校准运行，标准阈值匹配于测试参数的期望的分布曲线，车窗升降器的通常运行中的调节过程也可以用于该校准运行。因此，标准阈值被“植入(eingelernt)”。

替选于此地，标准阈值(又在关闭辅助机构未激活时)由测试参数的先前的分布曲线以外推方式来确定。标准阈值为此例如由测试参数的多个先前的测量值的平滑的平均值或趋势再加上或减去预定的偏置量来确定。在这种情况下，标准阈值“追随”测试参数的先前的分布曲线。

针对通过关闭辅助机构加载的车门来说，阈值的分布曲线相对于标准阈值发生变化，更确切地说优选以如下方式变化，即，在关闭辅助机构的吸动阶段期间，阈值与标准阈值的差别逐步加大，并且阈值在紧接着的释放阶段中又逐步接近标准阈值。尤其是，阈值在吸动阶段逐步降低(或提高)，在紧接着的释放阶段又逐步提高(或降低)。在这种情况下，阈值分布曲线优选通过所存储的依赖于时间的函数来确定。然而在本发明范围内，在关闭辅助机构激活期间的阈值变化也可以预定为车窗的调节位置的函数或关闭力的函数。

在防夹保护方法的一个简单实施方案中，将车门接触开关的车门接触信号作为表征关闭辅助机构的工作状态的状态信号。在此按照适宜的方式，也通过车门接触信号激活关闭辅助机构。当车门关闭直至车门密封件上，即，直至抵靠在车门密封件上时，优选给出车门接触信号。这种车门接触开关尤其与车门锁的预锁定件联接。预锁定件通常被设置成用于在车门密封件区域的起始处，即，车门刚贴靠在车门密封件上时作用于车门。关闭辅助机构作用在预锁定件上并且拉车门直到主锁定件中，车门在其最终关闭位置中布置在该主锁定件中。

在另一适宜的方法变型方案中，作为状态信号，检测运行信号、尤其是驱动关闭辅助机构的关闭马达的转速或马达电流。

根据本发明的方法优选在例如敞篷车或轿车中的无框车门上使用。然而有利地，该方法也可以在框架式车门上使用。

根据本发明的用于车窗的防夹保护单元包括控制单元，该控制单元在电路技术或编程技术上被设置成用于(优选自动地)执行前述的防夹保护方法。在本发明范围内，控制单元可以构造为不可编程的电子电路，并且在此例如整合到车窗升降器马达的控制器中。然而控制单元优选通过微控制器来形成，在该微控制器内，以软件模块的形式实现了执行根据本发明的防夹保护方法的功能。该软件模块在此尤其可以形成车窗升降器马达的控制器的重要的控制程序(固件)的组成部分。

在一个优选实施方式中，控制单元为了接收状态信号在信号传输技术上与关闭辅助机构或车门接触开关联接。

根据本发明的用于车门的调节系统包括用于对以能调整的方式保持在车门内的车窗进行调整的调节马达(车窗升降器马达)。此外，调节系统包括配属于车门的关闭辅助机构以及前述类型的防夹保护单元。

在通过马达而运动的车门中，调节系统优选还包括用于使车门运动的调节马达(车门马达)。在一个适宜的实施方案中，调节系统尤其包括所有配属于车门的机电的驱动装置以及与其配合作用的控制组件和传感器。

附图说明

以下借助附图详细阐述本发明实施例。其中：

图1以示意图示出了无框车门，其具有部分降下的车窗以及用于调整车窗和用于关闭车门的调节系统；以及

图2以关于车窗的调节位置的示意性的图表示出了使车窗运动的调节马达的转速的典型的分布曲线以及用于识别在调整车窗期间被夹住的情况的阈值。

彼此相应的部件在所有附图中始终设有相同附图标记。

具体实施方式

图1中示出轿车或敞篷车的无框(车辆)车门1。在车门1中布置有(车辆)车窗2，其可以借助车窗升降器4沿调节路径X在降入车门1内的打开位与从车门1中伸出的关闭位之间调节。在车门1关闭时，车窗2在其关闭位中环绕地(除了其布置在车门1内部的下棱边之外)紧贴在车辆车身的保持车门1的车门框10的(车门和车窗)密封件8上。在车门1已关闭的情况下，在调整车窗2时车窗2以其后棱边12沿着在该区域中竖直延伸的密封件8滑动。图1示出车窗2处于打开位与关闭位之间的调节位置x。

车窗升降器4具有调节马达(以下称为车窗升降器马达14)，其经由图1示意出的车窗升降器机构16与车窗2在力传递技术上联接。车窗升降器4是调节系统18的一部分，该调节系统包括控制单元20，其用于驱控车窗升降器4。

此外，调节系统18包括关闭辅助机构22，该关闭辅助机构支持车门1的关闭过程。关闭辅助机构22具体被设置成用于将车门1经由配属的锁24抵抗密封件8的阻力地拉入其最终关闭位置中，该车门手动地或借助车门马达来关闭直至止挡到密封件8上。在此，车门1在吸动阶段直至越过最终关闭位置地被拉入密封件8中，紧接着在释放阶段被释放并且向回运动了极小的打开路径而至最终关闭位置中。

为了激活关闭辅助机构22，调节系统18还包括车门接触开关26，该车门接触开关向控制单元20发送车门接触信号S_T。在此，根据车门接触信号S_T可以识别出车门1是否抵靠在密封件8上。当车门1抵靠在密封件8上时，车门接触信号S_T例如具有值“1”，否则具有值“0”。在车门接触信号S_T的信号从“0”切换至“1”时，控制单元20向关闭辅助机构22发送关闭信号S_Z，由此激活关闭辅助机构22并将车门1拉入最终关闭位置。

为了控制车窗2的调节运动，控制单元20在信号传输技术上经由控制线路28与车窗升降器4的车窗升降器马达14联接。为了避免在夹住情况下，物品或车内乘客的身体部分在关闭车窗2时夹在车窗与车门框10之间，调节系统18还包括防夹保护单元30。该防夹保护单元优选在编程技术上与控制单元20形成一个单元。尤其是控制单元20和防夹保护单元30实现为调节系统18的微控制器中的重要的控制程序(固件)。

防夹保护单元30被设置成用于在夹住情况下停止或反转对车窗2的调整，即，使车窗2沿朝向其初始位的方向向回运动，以放开物品或身体部分。

作为用于对在调整车窗2期间可能存在的夹住情况进行识别的测试参数，防夹保护单元30将车窗升降器4的车窗升降器马达14的转速n作为针对车窗升降器马达14的负载的测试参数。由控制单元20通过评估霍尔传感器的信号来提高转速n，该霍尔传感器与抗相对转动地与车窗升降器马达14的马达轴联接的环形磁体配合作用。根据霍尔传感器的信号，控制单元20也获知车窗的调节位置x。作为用于调节位置x的度量，在此示例性地检测如下无量纲参数，其说明在调节过程期间车窗升降器马达14的马达轴的四分之一转的数量。

通过对转速n的迄今为止的分布曲线进行外推，防夹保护单元30以下面还要进一步说明的方式生成阈值n_S。在调整车窗2期间，防夹保护单元30连续地将转速n的当前测量值与阈值n_S进行比较。

如果车窗2朝着障碍物，例如车内乘客的身体部分运动，则车窗的调整速度由于阻力放缓并且车窗升降器马达14的转速n骤降。阈值n_S被选择成在这种情况下，使转速n超过阈值n_S。防夹保护单元30由此给出相应的停止信号S_H到车窗升降器马达14，以使调整反转。

因为车门1是无框车门，并且因此附属的密封件8布置在车门框10上，所以车窗2的运行阻力受到车门位置的显著影响。尤其是在同时调整车窗2和关闭车门1时，车窗2在调节过程期间经常碰到密封件8，由此运行阻力突然上升。在通过关闭辅助机构22拉上车门1时，由于车窗2以增大的力压向密封件8而进一步增大了车窗2的运行阻力。

车窗2的增大的运行阻力导致转速n骤降。为了在这种情况下防止错误地探测出夹住情况以及进而错误地探测出车窗2的错误反转，关闭单元22向一个或多个防夹保护单元30输送状态信号，该状态信号表征关闭辅助机构的工作状态。以下被称为运行信号S_B的状态信号可以采用三个值，即，

-“1”(“吸动”)，

-“-1”(“释放”)以及

-“0”(“未激活”)，

其中，这些值表示关闭辅助机构22的吸动阶段或释放阶段或未激活阶段。在未激活阶段，关闭辅助机构22不干涉车门1并且也不向车门施力。

图2中示意性地示出车窗升降器马达14的转速n的依赖于车窗2的调节位置x的分布曲线。按照典型方式，在关闭车门1的同时调整车窗2到关闭位6的情况下得到所示转速n的分布曲线(以下被称为转速分布曲线n(x))。

在调节路径X起始时，转速分布曲线n(x)具有瞬态振荡响应，其由于车窗升降器马达14和车窗升降器机构16的起动力矩增大而出现。在紧随瞬态振荡响应阶段出现的准稳态状态下，转速分布曲线n(x)具有几乎恒定的转速n。在调节路径X的该范围内，车门1打开，从而车窗2不接触密封件8，并且车窗2在几乎恒定的摩擦的情况下从车门1中驶出。

在根据图2的情况示例中，车门1在车窗2的调节位置x_T处碰到密封件8。车窗2由于碰到密封件8而短暂地处于振动状态，这导致转速分布曲线n(x)中出现波动。此外，在调节位置x_T处，通过车门1来操作车门接触开关26，从而车门接触信号S_T(通过图2中的点状线示出)从“0”切换至“1”。

伴随操作车门接触开关26之后很短的时间延迟(相应于车窗2的调节位置x_Z)，关闭辅助机构22通过相应地给关闭马达通电而切换至吸动阶段，并且借助锁24将车门1拉入密封件8中。运行信号S_B(参见图2中的虚线)的值相应地从“0”切换至“1”。由于车窗2与密封件8之间的摩擦增大，在吸动阶段期间转速n显著地骤降。

紧接着，由关闭辅助机构22释放车门1，其中，车门1由于密封件8的弹力而回弹到其最终关闭位置中。运行信号S_B的值相应地从“1”切换至“-1”。在车门1通过关闭辅助机构22释放期间，车窗2与密封件8之间的摩擦又减小，这导致转速分布曲线n(x)再次上升。

释放阶段结束之后(相应于车窗2的调节位置x_ZE)，关断关闭辅助机构22，由此运行信号S_B的值从“-1”跳回“0”。紧接着，车窗2的调节过程在另一准稳态阶段中继续进行。

图2中也绘出阈值n_S的分布曲线(点划线)。防夹保护单元30被设置成用于在瞬态振荡阶段之后从车窗2的被称为开始位置x_S的调节位置才开始监控转速分布曲线n(x)。针对调节路径X的两个准稳态区域，即，在打开的车门1的情况下调整车窗2(图2中在开始位置x_S与位置x_T之间)和在关闭的车门的情况下的调整(图2中在调节位置x_ZE与最终位置x_E之间)，阈值n_S追随转速分布曲线n(x)。

为此，防夹保护单元30关于在转速分布曲线n(x)中时间上较早的(例如四个)转速值连续地计算出平滑的平均值并且从其中减去预定的偏置量y₁：

$n_s\left(x\right)=n_{s0}\left(x\right)=\frac{1}{4}\·\underset{i=1}{\overset{4}{\Σ}}n(x-i)-y_1.$ 公式1

偏置量y₁导致阈值n_S相对于转速分布曲线n(x)平移，因而确定了安全间距，以便使转速n可以偏离其(典型的)标准分布曲线，但不会探测到夹住情况。按照公式1用于确定关闭辅助机构的未激活的状态的阈值也被称为标准阈值n_s0。

在车门1碰到密封件8之后，原则上也按照公式1计算出阈值。然而，防夹保护单元30在车窗2振动阶段中(图2中在调节位置x_T与x_Z之间),将偏差值y₁设为较大的值，以便避免错误地识别出夹住情况。

在关闭辅助机构22的激活阶段(S_B≠0)期间，并且因此在调节位置x_Z与x_ZE之间，防夹保护单元30根据

n_s(t)＝n_s0(x_T)-y₂(t)公式2

将阈值相对于标准阈值n_s0降低了另一偏置量y₂，该另一偏置量具有时间依赖性(y₂＝y₂(t))。根据图2，标准阈值n_SO在关闭辅助机构22的激活阶段期间保持在调节位置x_T处计算出的值(n_SO＝n_SO(x_T))。

在此，偏置量y₂的时间依赖性又依赖于关闭辅助机构22的工作状态，并且因此依赖于运行信号U_B的值。如由图2可知，例如：

-一旦关闭辅助机构22吸动车门1(S_B＝1)，偏置量y₂随时间线性增大，以及

-一旦关闭辅助机构22释放车门1(S_B＝-1)，偏置量y₂随时间线性减小，

由此，在关闭辅助机构22的激活阶段期间，阈值n_s随着由其造成的转速n骤降而骤降。

本发明的主题不局限于前述实施例。相反，本领域技术人员可以由前述的说明推导出本发明的其他实施方式。

附图标记列表

1(车辆)车门

2(车辆)车窗X调节路径

4车窗升降器x调节位置

8(车门密封件和车窗)密封件x_S开始位置

10车门框x_T位置

12后棱边x_Z调节位置

14车窗升降器马达x_ZE调节位置

16车窗升降器机构x_E最终位置

18调节系统n转速

20控制单元n(x)转速分布曲线

22关闭单元n_S阈值

24锁S_T车门接触信号

26车门接触开关S_Z关闭信号

28控制线路S_B运行信号

30防夹保护单元S_H停止信号

n_SO标准阈值

Claims (8)

1.一种用于车门(1)的能借助调节马达(14)调整的车窗(2)的防夹保护方法，所述车门借助关闭辅助机构(22)移行到关闭位置，其中，在调整所述车窗(2)期间连续检测表征马达负载的测试参数(n)并且将所述测试参数与阈值(n_S)进行比较，并且其中，当所述测试参数(n)超过所述阈值(n_S)时，停止或反转对所述车窗(2)的调整，其中，检测表征所述关闭辅助机构(22)的工作状态的状态信号(S_B)，并且其中，依赖于所述状态信号(S_B)不同地预定所述阈值(n_S)。

2.根据权利要求1所述的防夹保护方法，

其中，将车门接触开关(26)的车门接触信号(S_T)作为用于所述关闭辅助机构(22)的工作状态的状态信号。

3.根据权利要求1所述的防夹保护方法，

其中，将驱动所述关闭辅助机构(22)的关闭马达的运行信号(S_B)作为用于所述关闭辅助机构(22)的工作状态的状态信号。

4.根据权利要求1至4中任一项所述的防夹保护方法，

其中，在所述关闭辅助机构(22)的激活阶段期间，所述阈值(n_S)根据与所述车窗(2)的调节位置(x)或时间的预定的依赖性进行变化。

5.一种用于车门(1)的能借助调节马达(14)调整的车窗(2)的防夹保护单元(30)，所述车门能借助关闭辅助机构(22)移行到关闭位置，并且所述防夹保护单元具有控制单元(20)，所述控制单元被设置成用于执行根据权利要求1至4中任一项所述的防夹保护方法。

6.根据权利要求5所述的防夹保护单元(30)，

其中，所述控制单元(20)在信号传输技术上与车门接触开关(26)联接。

7.根据权利要求5或6所述的防夹保护单元(30)，

其中，所述控制单元(20)在信号传输技术上与所述关闭辅助机构(22)联接。

8.一种用于车门(1)的调节系统，所述调节系统包括：

-用于对以能调整的方式保持在车门(1)中的车窗(2)进行调整的调节马达(14)，

-用于调整所述车门(1)到其关闭位置的关闭辅助机构(22)，以及

-根据权利要求5至7中任一项所述的防夹保护单元(30)。