CN1573623A - 初始化外力操纵调节装置的方法及执行初始化方法的装置 - Google Patents

Abstract

在控制单元中安排了初始化程序用于求出调节力比较值，这些调节力比较值用于在控制技术上限制外力操纵调节装置的调整力，在将所记录的调整力值作为调节力比较值存放在控制单元中之前，该初始化程序让调节装置执行某个数量的完整的调节循环。

Description

初始化外力操纵调节装置的方法及执行初始化方法的装置

技术领域

本发明涉及一种用于初始化调节装置的方法，和一种用于初始化外力操纵的调节装置的相应装置，在该调节装置中由控制单元根据存储在存储介质中的调节力比较值来控制/调节由驱动单元生成的调节力。

现有技术

调节力比较值在此尤其也用来识别在工作中的干扰，例如像由外部作用引起的闭锁。在各自的调节过程中，为此采集与执行机构的调节行程有关的当前的调整力(Stellkraft)，并与所属的调节力(Verstellkraft)比较值进行比较。如果在当前执行机构位置上调整力的当前测量值，超出了必要时规定的偏差极限，偏离了调节力比较值，则由控制单元将其识别为干扰。在识别干扰之后于是可以启动规定的干扰程序。

优选在车辆技术领域中采用这种公知的调节装置，在这里越来越多地将外力操纵的调节装置例如用来提高舒适性。在此，常常存在着调节装置和人员之间的交互作用，或至少存在着可能的接触点。对此的实例是，不仅在地面车辆上，而且在航空器或船舶上的尤其是电动、气压、或液压驱动的可调节的汽车窗玻璃、移动升降顶盖、敞蓬车顶蓬、车门、封闭盖、车座、人员回挡系统、运行机构部分或类似的活动的汽车部分。但是本发明方法也可以用在机械制造的其它的领域中。作为实例在这里提及在生产机器上的操作员保护装置，或甚至大厅、房屋、空间、篱笆或电梯的电动、液压或气压运行的大门、小门、窗户。

这里主要防范在调节过程中对于人员安全是重要的干扰。例如在汽车电动运行的窗玻璃升降器的自动关闭过程中，在人体部分被夹紧在窗玻璃和框架之间时则出现这种干扰。在这里必须确保人员安全，其方式是将闭合过程中的夹紧力限制到不能引起人员损伤的程度上。

从汽车技术中例如公开了自动车或类似的汽车用的一种窗玻璃升降器，该窗玻璃升降器具有夹紧保护安全电路(DE 33 03 590 C2)。该窗玻璃升降器具有用于持续测量驱动电机功率输入的电子功率测量仪和存储介质，在该存储介质中存放了功率升降行程图。如下给该功率升降行程图分配了功率偏差极限，使得在出现超过规定的偏差极限功率时就中断驱动电机上的电流方向，或使之反向。

此外从专利文献DE 196 33 941 C2中还公开了一种窗玻璃升降器单元，其中，从电机电流中计算出驱动力，该驱动力是在闭合件中、尤其是在窗玻璃或移动顶盖的第一闭合过程中、在汽车制造进程中、根据图表中的各自的升降行程位置所采集并存放在存储单元中的。于是以此可以在闭合件随后的工作性移动过程中来调节这种电机电流，使得电机力准确地相当于当时所需要的摩擦力。于是为了最终控制该调整驱动装置的电动机，将摩擦力提高了允许的夹紧力。

对于在由电动的外力操纵来闭合的汽车部分和形成支座的障碍物之间有效的夹紧防护，必须满足越来越严格的规范。按照这些规范还必须中断闭合过程，或在窗玻璃、隔墙或顶盖件系统施出100牛顿或更大的力以前，以相反的运动方向来驱动窗玻璃、隔墙或顶盖件系统。

夹紧力在此定义为驱动力过余量，该驱动力过余量超出了用于调节执行机构所必须的调整力，需要该调整力用于克服系统固有的、静态和/或动态的反向力(例如摩擦力)。由于在驱动装置和执行机构之间力传递的非线性和由于反力沿调节行程的波动，而产生了沿调节行程非恒定的必要的调整力，该调整力在这里表示为调整力曲线。

在从DE 196 33 941 C2中公开的装置中，采集第一闭合过程中的调整力曲线，然后作为摩擦力升降行程图存放在控制装置的存储器中，以及被用来调节驱动装置。现在如下控制该驱动装置，使得在调节行程任何位置上的总驱动力相当于由摩擦力升降行程图所规定的调整力，该调整力提高了规定程度的最高允许夹紧力。如果现在按照摩擦力升降行程图的规定，例如由于传动机械装置(Getriebemechanik)的跑合特性而降低了必要的最小调节力，夹紧力则增加该相应的程度，并必要时超过极限值。

因此为了可以确保夹紧力所要求的极限值，所以无论如何需要尽可能准确地规定或求出沿调节行程的调节力比较值。但是由于在例如电动机的驱动装置和例如车辆窗玻璃的执行机构之间的，例如传动机械装置的力传递中的非线性，而使这更困难。由力传递机械装置与调节行程有关的运动学情况，以及由在调节行程上波动的与调整力相反作用的系统固有的摩擦力引起了该非线性。由于在一个生产系列之内系统固有摩擦力的生产技术上的偏差所决定的波动，以及由于从驱动单元直至执行机构的整个运动学装置的跑合特性，而在准确规定或求出调节力比较值时产生了另一个问题。

发明内容

本发明所基于的任务在于，对最终装配状态下每个单个的调节装置提供调节力比较值，这些调节力比较值尽可能好地相当于在根据规范的正常条件下的无干扰的运行。

通过权利要求1中所述方法的特征，和通过权利要求10中所述装置的特征来解决该任务。

在调节装置中，该调节装置具有一个外力操纵的执行机构、一个带有至少一个电子存储介质的的控制单元和一个驱动单元，由控制单元根据存储在存储介质中的调节力比较值来控制/调节由驱动单元所生成的调节力。初始化方法和调节装置的特征在于，控制单元在一个初始化过程之内让调节装置执行规定数量的调节循环，由控制单元测量沿调节行程的多个调节力值，并存储在存储介质中，以及从初始化过程之内的调节力值中求出调节力比较值，并存放在存储介质中。

用本发明所达到的优点在于，以提高了的可靠性可以在外力操纵地调节执行机构时避免过高的调整力或夹紧力。

附图简述

以下借助附图中的示意图来详述本发明，以及根据从属权利要求特征的本发明的其它有利的扩展方案。

图1展示了本发明调节装置的方框电路图，该调节装置具有力行程测量和用于存储调节力比较值的存储介质；

图2展示了汽车中窗玻璃升降装置的示意构造，并带有作用在窗玻璃上的力；

图3展示了取自在投入运行之后第一完整的调节过程时的窗玻璃升降装置的力行程图；

图4展示了取自在装置投入运行之后第十完整的调节过程时具有调节力比较特性曲线的力行程图和所属的调整力上限；和

图5展示了用于记录调节力比较值初始化过程的流程图。

在附图中用同样的参考符号配备功能相同或意义相同的主题。

实施例说明

图1在方框电路图中展示了执行装置的基本构造，该执行装置具有调整力调节行程的监控。该装置具有一个带有存储介质M的控制单元CU、一个驱动单元DU、一个传动机械装置GU、一个执行机构AE和一个作用系统B。此外，还示出了调整力传感器FS1和行程传感器PA1，以及具有参考符号FS2、PA2和PA3的该两种传感器类型的替代装置。借用到汽车的窗玻璃升降装置上，该驱动单元DU相当于电动机，传动机械装置GU相当于电动机上的减速器和车门中的升降机械装置，执行机构AE相当于侧面窗玻璃，以及作用系统B相当于具有必要时由车身所形成的框架的车门。

控制单元在此可以直接分配给电动机，或也可以集中布置。驱动单元DU、传动机械装置GU和执行机构AE相对地布置，并与周围的作用系统处于直接的作用连接之中。调整行程和调整力用的传感器可以被安放在执行装置不同的位置上。可以通过直接在驱动单元DU上的传感器FS1，例如经过电动机的电机电流来求出调整力，或也可以通过在传动机械装置GU的合适位置上的例如像应变片那样的传感器FS2求出调整力。既可以直接通过在驱动单元DU上的传感器PA1，例如通过分析处理电动机转速，以及通过传动机械装置GU上的传感器PA2，也可以通过在执行机构AE上的传感器PA3求出相对应的调节行程。

图2借助汽车门VD中的侧面窗玻璃展示了执行装置的构造。侧面窗玻璃SW的调节范围PR从″完全打开″延伸到″完全关闭″。附加地还画入了在闭合过程中作用到侧面窗玻璃上的力。这些是：作为静反作用力FS的窗玻璃的重力、摩擦力FF、和由至少必要的调整力F和夹紧力FC合成的驱动力FD。

图3中的调整力调整行程图展示了执行机构/汽车侧面窗玻璃的位置P和所测量的必要的调整力F，该调整力F是标在驱动装置所提供的驱动脉冲DI的数量上的。在这里仅画出了从执行机构的初始位置(完全打开)直到终点位置(完全关闭)的调节过程，这相当于窗玻璃的闭合过程。

调整力曲线FG1展示了第一调节循环之内的完整闭合过程的调整力F的分布。调整力在这里是标在驱动脉冲DI的数量上的，这些驱动脉冲DI的数量与执行机构的调整行程处于线性的关系中。通过所示出的执行机构位置曲线PG展示了该线性关系，该执行机构位置曲线PG指出了在各自数量的驱动脉冲DI时的执行机构的位置。为了记录调整力曲线PG，从执行机构的均匀运动出发。调整力曲线FG1展示了在调整行程上剧烈波动的调整力F，这归因于驱动装置和传动机械装置中的由制造决定的偏差波动，以及归因于有时不同的润滑剂分布。

图4以像图3图表那样相同的汇总来展示了相同调节装置的调整力调整行程图。在这里但是在投入运行之后的第十完整的调节循环时，才将调整力F作为调整力曲线FG10来画出。与图3中的调整力曲线FG1相反，调整力波动在这里已经小得多，而必要的调整力的平均值是显著较低的。这显著地展示了窗玻璃升降机械装置的跑合效应(Einfahreffekt)，该跑合效应在这里已经在10个调节循环之后出现。该跑合效应基于，在第一调节循环之内，彼此相对运动的驱动件或传动件有时由制造技术产生的棱边、毛刺、粗糙度彼此进行适配，或相互压平。同样地，有时局部放入的润滑剂分散开，并因此确保了在几个调节循环之后较少摩擦的运行。

如果现在从以下的情况出发，即在上述10个调节循环之后已经达到了完全跑合的状态和不出现另外的变化，则可以将该曲线的至少各个值采用为针对侧面窗玻璃的各自位置的调节力比较值，并加以存储。针对每个单个的调节装置，在初始化过程之内求出存储装置专门的调节力比较值，并加以存储。通过相互并列或连接沿调节行程的各个调节力值，又得出了一个调整力曲线，该调整力曲线必要时可作为调节力比较值曲线CFD来存储。

如果例如作为模块单元预装配的调节装置是能发挥功能的，这则可以实现。但是优选在整个系统(例如窗玻璃升降器)最终跑合的最后装配状态下求出调节力比较值，以便确保考虑了所有的环境影响。

在图4的图表中附加地标入了调整力极限曲线FL。通过将夹紧力FC相加到每个单个记录的调节力比较值上，并如图4中示出那样通过相互并列或连接计算出来的点，则得出该调整力极限曲线FL。因此对于调节行程的每个点确定了最大允许的驱动力FD。如果当前在工作性的调节过程中测量的调整力增长超出了该极限，则从例如夹住的干扰出发，并仃止驱动装置，或反转驱动方向。

图5展示了一个可能的初始化过程的简化示意流程图，该初始化过程用于记录调节力比较值。在该流程图中用PS1至PS5来标志各个过程步骤，而用D1至D4来标志应采取的判断。

在调节装置第一次投入运行时自动地启动初始化过程。当然也可以例如在修理、更换之后，或在例行的客户服务的范围内，通过为此安排的控制指令重新调用和执行该初始化过程。因此也可以将调节力比较值与变化了的环境条件和由老化决定的改变了的反力进行匹配。

在启动之后工作性完整地执行规定数量的跑合调节循环。一个调节循环在此包含执行机构的调节，从调节行程上的例如″完全打开″的初始位置，直至例如″完全闭合″的处于对面的终点位置，并又重新返回到初始位置。为此在程序步骤PS1中，首先确保了执行机构位于规定的初始位置中，其方式是驱动装置在规定的方向上将执行机构移动至机械的终点止挡处。

在含有程序步骤PS2、PS2.1、PS2.2、PS3、PS4、以及判断D1和D2的随后的程序回路中，现在执行规定数量的跑合调节循环。首先启动程序步骤PS2。在该程序步骤中，由驱动装置以恒定的速度将执行机构从初始位置驶至处于对面的终点位置。与此同时，在程序步骤PS2.1中记录调整力值，而在程序步骤PS2.2中记录例如驱动装置温度的另一个工作参数，并存放在中间存储器中。在达到终点位置之后，在程序步骤PS3中重新将执行机构驶回到初始位置中。在紧随其后的判断步骤D1中查询，是否完整地执行了调节循环。如果不是这种情况，则在程序的执行中重新返回到程序步骤PS1之前，并从头开始初始化过程。

如果与此相反地完整地执行了调节循环，则在下一个程序步骤PS4中保持所述数量的已完整执行的调节循环，并在判断步骤D2中与规定的跑合计数值进行比较。在此，该跑合计数值可以分别逐步地减量至例如零的目标值，或将在例如零的起始值时的循环计数器，从在每个完整执行的调节循环之后开始，逐步地增量至该跑合计数值的值。只要在判断步骤D2中未达到计数值规定，则在执行中重新跳回到程序步骤PS2之前，并启动下一个调节循环。

规定数量的跑合调节循环确保了，整个系统在记录调节力比较值CFD时已经处于跑合状态。以该方式考虑了对于调节行程有关的调整力有影响的所有系统专门的影响参变量。按调节装置的类型和构造不同，必要的最小数量的跑合调节循环可以是不一样的，并例如在开发工作的范围内来决定。通过比较多个彼此相继的调节循环的调整力值可以求出或评定，系统是否已经处于跑合状态，或还处于强烈的调整力变化的区域中。如果在规定数量的跑合调节循环之后还未达到跑合状态，在判断步骤D3中来检验，控制装置则必要时可以像在程序步骤PS4.1中规定的那样，自动地提高跑合调节循环的数量，或重新启动初始化过程。

如果在判断步骤D3中达到了跑合的状态，则在紧随其后的判断步骤D4中检验，在初始化过程中记录的调节力值是否有效。

如果按驱动单元的、用于力传递或用于导向执行机构的机械装置的类型不同，必要的调整力还附加地与其它的环境参数有关，这些环境参数又可能经受着波动，该程序步骤则尤其是值得建议的。所采用测量值传感器的特性，或用于测量调整力或调整行程的测量方法也可以至少影响所提供的测量值。例如环境温度、空气湿度、各个装置部分的工作温度、或装置涉及重力的空间位置，可能对系统固有的反力或所述的测量值施加巨大的影响。

因此尤其在记录应作为调节力比较值来存储的调整力值时，应注意在标准化的边界条件下来进行测量。为了确保这些边界条件，因此可以安排测量技术的采集其它的工作参数。于是在初始化程序之内，在判断步骤D4中的有效性检验时，将这些测量值用于评估边界条件。

如果测量值位于规定的偏差极限之内，则在判断步骤D4中有效性检验得出的调整力值是有效的。在紧随其后的程序步骤PS5中，于是将调整力值作为调节力比较值来存放，并终止初始化程序。

如果测量值位于规定的偏差极限之外，则将所记录的调整力值评价为无效的，并且不作为调节力比较值来存放。随后于是在程序步骤PS4.2中输出一个故障信号。替代地在准确知道有关工作参数对调整力分布的影响时，在将调整力值作为调节力比较值来存放之前，必要时也可以根据有关工作参数值来进行这些调整力值的计算修正。

例如像图4中那样，可以将各自在最后的跑合循环期间记录的调整力值用作为调节力比较值。但是也可以例如通过求平均值或外延法，从多个调节循环的若干测量的调整力值中求出调整力比较值。

通过比较多个彼此相继的跑合调节循环的调整力值，或必要时通过将异常测值滤出，也可以选择一个代表性的调节循环，并将其调整力值用作为调节力比较值。

如果存在着有效性，则可将如此求出的调整力比较值存放在存储介质中，并结束初始化过程。

在调节装置的正常工作中，可以采用附加的控制功能，例如在控制调节装置时的所谓的″软存放功能″。在执行机构驶向机械的终点止挡之前，这种功能可以促使执行机构首先减慢，并因此柔和地驶入它的终点位置。在记录初始化过程之内的调整力曲线时，这种功能可能失真地影响要记录的调整力值。出于该原因，在初始化程序之内的程序步骤PS1的开始时或在此之前，在程序步骤PS1.1中可以去激活这种功能，并在程序步骤PS5结束时或在此之后，在程序步骤PS5.1中重新激活这种功能。

Claims (10)

1.用于初始化调节装置的方法，该调节装置具有一个外力操纵的执行机构、一个带有至少一个电子存储介质的控制单元和一个驱动单元，其中，由所述的控制单元根据存储在存储介质中的调节力比较值来控制/调节由所述驱动单元生成的调节力，

其特征在于，

-所述控制单元在初始化过程之内让所述的调节装置执行规定数量的调节循环，

-由所述的控制单元在各个调节循环之内测量，并在存储介质中存储在沿调节行程的所分配执行机构位置上的多个调节力值和

-从所述初始化过程之内的多个调节力值中，求出所分配执行机构位置的调节力比较值，并存储在存储介质中。

2.按权利要求1的方法，

其特征在于，

在所述调节装置的最终装配状态下才执行所述的初始化过程。

3.按以上权利要求之一的方法，

其特征在于，

通过一个目标值来规定在所述初始化过程之内应执行的调节循环的数量，直至在每个完整执行的调节循环之后，以规定的步骤从一个起始值出发减量或增量至该目标值时为止。

4.按以上权利要求之一的方法，

其特征在于，

所述的控制单元借助多个彼此相继的调节循环的调整力值，来求出/评估所述调节装置的跑合状态，并按需要来变化在所述初始化过程之内应执行的调节循环的数量。

5.按以上权利要求之一的方法，

其特征在于，

附加于所述的调整力值，由所述的控制单元在所述调节行程的至少一个位置上，来测量所述调节装置的至少一个其它的工作参数或环境参数。

6.按权利要求5的方法，

其特征在于，

如果所述的至少一个其它的工作参数或环境参数，在所述的初始化过程期间不偏离到规定标准值的规定的偏差极限之外，则仅求出或存储所述的调节力比较值。

7.按权利要求5的方法，

其特征在于，

在所述的控制单元中，将所述的至少一个其它的工作参数或环境参数用于修正在各自初始化过程中求出的调整力比较值，并存储所修正的调节力比较值。

8.按以上权利要求之一的方法，

其特征在于，

通过所述调节装置的至少一个执行机构驶向一个机械的固定止挡，来确定在所述的初始化过程期间的一个调节循环之内的初始位置、反向位置和/或终点位置。

9.按权利要求8的方法，

其特征在于，

在所述的初始化过程期间去激活控制功能，这些控制功能用于所述的至少一个执行机构减缓或制动地驶向一个机械的固定止挡。

10.调节装置具有至少一个外力操纵的执行机构、至少一个驱动单元、一个传递机械装置和至少一个控制单元，其中，所述的控制单元根据调节力比较值来控制/调节由所述驱动单元生成的调节力，

其特征在于，

所述的控制单元与至少一个存储介质在电气上相连接，其中，所述的控制单元在初始化过程之内根据权利要求1求出调节力比较值，并存放在所述的存储介质中。

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