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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aktivieren eines Einklemmschutzsystems.
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Elektrische
Fahrzeugfensterheber sind oft mit einer Vorrichtung zum Erfassen
eines Hindernisses während
der Schließbewegung
der Fensterscheibe ausgestattet. Das Erfassen eines Hindernisses
während
der Schließbewegung
der Fensterscheibe hängt
im Allgemeinen von der Überwachung des
Verhaltens einer der Zustandsgrößen des
Motors wie zum Beispiel der Stromstärke oder der Drehzahl des Motors
ab.
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Während der
Verschiebungsbewegung der Fensterscheibe und im Interesse einer
konstanten Versorgungsspannung ist die Drehzahl oder die Stromstärke des
Motors repräsentativ
für die
Motorlast und den von der Fensterscheibe ausgeübten Widerstand. Während der
Schließbewegung
der Fensterscheibe wird ein Hindernis erfasst, wenn das Verhalten
der Stromstärke
oder der Drehzahl von einem normalen Verhalten abweicht. In diesem
Fall wird der Motor angehalten oder sogar rückwärts laufen gelassen.
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Das
Problem besteht darin, dass beim Starten des Fensterscheibenantriebsmotors
die Drehzahl oder die Stromstärke
nicht repräsentativ
ist für
die auf den Motor wirkende Last: Wenn es in dem Mechanismus ein
Spiel gibt, dann steigt die Drehzahl des Motors beim Starten sehr
rasch an, nimmt dann ab, bevor sie sich stabilisiert, und nach dem
anfänglichen Einschaltstromstoß nimmt
die Stromstärke
des Motors sehr rasch ab und steigt dann wieder an, bevor sie sich
stabilisiert. Das spezielle Verhalten der Stromstärke und
der Drehzahl beim Starten des Motors führt dazu, dass die Vorrichtung
das fiktive Vorhandensein eines Hindernisses erfasst und die Bewegung
des Motors stoppt oder umgekehrt.
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Um
dieser Gefahr beim Starten des Motors vorzubeugen, werden die Hinderniserfassungssysteme
erst mit einer gewissen Verzögerung
nach dem Starten des Motors aktiviert; das Kriterium zum Verzögern der
Aktivierung der Erfassungssysteme ist zum Beispiel ein zeitliches
Kriterium oder ein Kriterium, das mit der Zahl der bereits durchgeführten Motorumdrehungen
zusammenhängt.
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Der
Nachteil besteht darin, dass die zum Verzögern der Aktivierung der Einklemmschutzsysteme angewandten
Kriterien ungenau sind und zu einer beachtlichen Gefahr des Einklemmens
des Hindernisses führen,
wenn Letzteres bereits im Weg der Fensterscheibe, nahe beim oberen
Rand der Fensterscheibe, vorhanden ist.
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Es
besteht daher ein Bedarf an einer genaueren Aktivierung von Hinderniserfassungssystemen im
Weg eines beweglichen Teils eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel einer
Fensterscheibe oder dergleichen, um die Einklemmkraft zu reduzieren,
wenn beim Starten ein Hindernis vorhanden ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Zu
diesem Zweck stellt die Erfindung ein Verfahren zum Aktivieren eines
Einklemmschutzsystems für
einen Antriebsmechanismus eines beweglichen Teils eines Fahrzeugs
bereit, wobei der Mechanismus einen Antriebsmotor umfasst und das
Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Starten des Antriebsmotors,
Warten während
einer vorgegebenen Drehung des Motors, dann Warten während einer vorgegebenen
Zeitdauer und Aktivierung des Einklemmschutzsystems.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird die Drehung des Motors durch einen Hall-Effekt-Sensor erfasst.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird die Drehung des Motors mit einem Modell des Antriebsmechanismus
wenigstens teilweise ermittelt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird die Drehung des Motors anhand der Art des Antriebsmechanismus
und anhand der Betriebsbedingungen des Mechanismus wenigstens teilweise
ermittelt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst das Verfahren außerdem
einen Schritt der Aktualisierung der anhand eines Modells des Antriebsmechanismus teilweise
ermittelten Drehung.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird die Zeitdauer als Funktion der mechanischen Zeitkonstante des
Motors ermittelt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Zeitdauer kleiner oder gleich dem Dreifachen der Motorkonstante.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das bewegliche Teil in einer Öffnung bewegbar, und das Verfahren
umfasst außerdem
einen Schritt der Erfassung der Lage des beweglichen Teils in der Öffnung, wobei
der Schritt der Aktivierung des Einklemmschutzsystems in Abhängigkeit
von der Lage des beweglichen Teils in der Öffnung erfolgt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das bewegliche Teil in zwei entgegengesetzten Richtungen in
einer Öffnung
bewegbar, wobei das Verfahren außerdem einen vorgeschalteten
Schritt der Erfassung der Bewegungsrichtung des beweglichen Teils
in der Öffnung
umfasst, wobei der Schritt der Aktivierung des Einklemmschutzsystems
in Abhängigkeit
von der Bewegungsrichtung des beweglichen Teils in der Öffnung erfolgt.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Einklemmschutzsystem mit einem Modul, wobei das Modul eine Routine
zur Erfassung des Startens des Antriebsmotors, eine Routine zum
Warten während
einer vorgegebenen Drehung des Motors, eine Routine zum Warten während einer
vorgegebenen Zeitdauer und eine Routine zum Aktivieren des Einklemmschutzsystems
umfasst.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
eine Tür
mit einer Fensterscheibe, einem Fensterheber zum Antrieb der Fensterscheibe
und mit dem bereits beschriebenen Einklemmschutzsystem.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist in dem Einklemmschutzsystem das bereits beschriebene Verfahren
implementiert.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der folgenden
ausführlichen
Beschreibung der Ausführungsformen
der Erfindung, die lediglich als Beispiel und anhand der Zeichnungen
aufgeführt
sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Flussdiagramm der Implementierung des Verfahrens;
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2 ist
eine graphische Darstellung des Verhaltens des Antriebsmechanismus
eines beweglichen Teils eines Fahrzeugs;
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3 und 4 zeigen
ein Modell des Antriebsmechanismus; und
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5 zeigt
eine Fahrzeugtür.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Aktivieren eines Einklemmschutzsystems
für einen
Antriebsmechanismus eines beweglichen Teils eines Fahrzeugs bereit.
Das Verfahren umfasst einen Schritt des Startens eines Motors des
Antriebsmechanismus; das Verfahren umfasst dann einen Schritt des
Wartens während
einer vorgegebenen Drehung des Motors und einen Schritt des Wartens während einer
vorgegebenen Zeitdauer. Das Verfahren umfasst dann den Schritt der
Aktivierung des Einklemmschutzsystems. Das Verfahren erlaubt die
genaue Überwachung
des Verhaltens des Fensterhebers, wenn Letzterer in Gang gesetzt
wird. Die Aktivierung des Einklemmschutzsystems erfolgt unter Berücksichtigung
sowohl des Verhaltens des Antriebsmotors als auch des Verhaltens
des Antriebsmechanismus. Die Aktivierung des Einklemmschutzsystems
erfolgt also so nahe wie möglich
am Betriebsprofil des Antriebsmechanismus des beweglichen Teils.
Die Aktivierung des Einklemmschutzsystems erfolgt daher genau.
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1 zeigt
ein Flussdiagramm der Implementierung eines Verfahrens zum Aktivieren
eines Einklemmschutzsystems für
den Antriebsmechanismus eines beweglichen Teils eines Fahrzeugs.
Das bewegliche Teil kann ein Schiebedach und sein Antriebsmechanismus
sein. Im Folgenden, und als Beispiel, ist das bewegliche Teil eine
Fensterscheibe, und der Antriebsmechanismus ist ein Fensterheber. Der
Fensterheber umfasst einen Antriebsmotor, der ein Seil antreibt;
das Seil läuft
entlang einer Kabelführung,
insbesondere entlang einer oder mehrerer Führungsschienen entlang und
um Richtungsänderungsmittel
wie zum Beispiel Seilscheiben herum. Das Seil treibt wiederum die
Fensterscheibe mit Hilfe mindestens eines Gleiters an, der an einer
der Führungsschienen
entlanggeführt
wird. Der Seilzug-Fensterheber ist jedoch als Beispiel aufgeführt und
könnte auch
ein Arm- und Sektor-Fensterheber sein.
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In 1 umfasst
das Verfahren einen Schritt 10 des Startens des Antriebsmotors.
Das Verfahren umfasst dann Schritte 20, 30, bei
denen eine vorgegebene Drehung (d.h. Anzahl von Umdrehungen) des
Motors abgewartet wird. Das Verfahren umfasst dann einen Schritt 40 des
Wartens während
einer vorgegebenen Zeitdauer vor einem Schritt 50 der Aktivierung
des Einklemmschutzsystems. Die Aktivierung des Einklemmschutzsystems
wird also gegenüber
dem Starten des Motors so weit hinausgezögert, dass der Betrieb des
Einklemmschutzsystems nicht durch die Störung behindert wird, die auftritt,
wenn Motor und Antriebsmechanismus starten; das Einklemmschutzsystem
wird jedoch außerdem
im Vergleich zum Beginn der Bewegung des beweglichen Teils früh genug
aktiviert, damit es Maßnahmen
ergreifen kann, wenn ein Hindernis im Weg des beweglichen Teils
vorhanden ist, und das Einklemmen verhindern kann.
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2 zeigt
eine graphische Darstellung des Verhaltens des Antriebsmechanismus
eines beweglichen Teils eines Fahrzeugs beim Starten. Die Graphik
umfasst die Zeit auf der x-Achse und die Motordrehzahl, die dem
Motor zugeführte
Stromstärke
und die Motorlast auf der y-Achse. Die Graphik zeigt mehrere Kurven.
Eine Kurve 12 betrifft die Entwicklung der Drehzahl des
Motors, und eine Kurve 14 betrifft die Entwicklung des
Versorgungsstroms des Motors. Diese Kurven zeigen das Verhalten
der Drehzahl und der Stromstärke
in der Zeit unmittelbar nach Schritt 10, bei dem der Motor
gestartet wird; die Graphik vergleicht außerdem die Drehzahl und die
Stromstärke mit
dem Verhalten des Fensterhebers in dem Moment, in dem der Motor
startet; nämlich
in den Schritten 20 und 30, in denen während einer
vorgegebenen Drehung des Motors gewartet wird; in Schritt 40,
in dem während
einer Zeitdauer gewartet wird, und in Schritt 50, in dem
das Einklemmschutzsystem aktiviert wird. Der Schritt 20 entspricht
zum Beispiel 5 Motorumdrehungen, der Schritt 30 entspricht
3, 5 Motorumdrehungen, und der Schritt 40 dauert ungefähr 60 ms.
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Die
Kurve 14 zeigt das Verhalten des Motorversorgungsstroms,
nachdem der Motor gestartet ist. Man kann sehen, dass die Kurve 14 einen
Peak 16 hat, der dem Motoreinschaltstrom entspricht. Die Stromstärke nimmt
dann sehr rasch auf ein Minimum ab, das dem Ende der Kompensation
des in dem Mechanismus vor dem Start vorhandenen Spiels entspricht.
Die Kurve 14 steigt dann an, bis sie sich bei einem Wert 18 stabilisiert.
Während
dieses letzten Anstiegs hat die Kurve 14 einen Wendepunkt 32;
dieser Punkt markiert den Beginn der Bewegung der Fensterscheibe.
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Die
Kurve 12 zeigt das Verhalten der Motordrehzahl, nachdem
der Motor gestartet ist. Man kann sehen, dass die Drehzahl wegen
des Peaks 16 des Einschaltstroms auf der Kurve 14 zunächst sehr rasch
ansteigt; außerdem
ist der niedrige Wert des Widerstandsmoments zu sehen, weil sich
die Fensterscheibe noch nicht bewegt. Die Kurve 12 stabilisiert
sich bei einem Wert, der dem von dem Rotor ausgeübten mechanischen Drehmoment
entspricht: bei diesem Schritt hat sich die Fensterscheibe, während der
Kompensation des Spiels in dem Fensterheber, noch nicht in Bewegung
gesetzt, aber es gibt ein mechanisches Drehmoment, das durch die
Reibung erzeugt wird. Die Drehzahl stabilisiert sich dann im Allgemeinen
bei dem Wert, der diesem mechanischen Drehmoment entspricht. Wenn
das Drehmoment null wäre
(keine Reibung), würde
sich die Drehzahl bei dem Wert U/R stabilisieren, und die Stromstärke würde sich
bei dem Wert null stabilisieren. Die Kurve 12 fällt dann
ab, bis sie sich bei einem niedrigeren Wert 20 stabilisiert,
der dem für
den Antrieb der Fensterscheibe erforderlichen Widerstandsmoment entspricht,
in Verbindung mit der zeitlichen Stabilisierung der Kurve 14.
Während
dieses letzten Abfalls hat die Kurve 12 einen Wendepunkt 34;
dieser Punkt 34 markiert wie der Punkt 32 den
Beginn der Bewegung der Fensterscheibe.
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Die
Graphik zeigt außerdem
eine dritte Kurve 22, die der Entwicklung der Motorlast
entspricht. Man kann sehen, dass die auf den Motor wirkende Last erst
zunimmt, nachdem der Peak 16 des Einschaltstroms erloschen
ist. Während
dieser Phase des Anstiegs in der Motorlast steht der Fensterheber
unter Last, wie nachfolgend ausführlicher
erläutert
wird. Die Kurve 22 steigt an, bis sie sich stabilisiert.
Es ist festzustellen, dass sich die Kurve in dem Moment stabilisiert,
an dem die Wendepunkte 32 und 34 erscheinen; die
Stabilisierung der Kurve 22 entspricht also dem Beginn
der Bewegung der Fensterscheibe.
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Die
verschiedenen Schritte werden nun näher beschrieben.
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Der
Schritt 10 entspricht dem Starten des Antriebsmotors; bei
einem elektrischen Fensterheber kann dieser Schritt einfach dadurch
implementiert werden, dass man eine Taste drückt, die den Fensterheber aktiviert.
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Die
Schritte 20, 30 des Wartens während einer vorgegebenen Drehung
des Motors lassen eine Zeit verstreichen, während der der Fensterheber
in Gang gesetzt wird, und während
dieser Zeit sind die Schwankungen im Motorstrom und in der Drehzahl am
größten. Der
Schritt des Wartens wird implementiert mit Hilfe der Kenntnis oder
der Vorhersage des Verhaltens des Antriebsmechanismus, wenn der
Antriebsmotor startet und vor dem Beginn der Bewegung der Fensterscheibe.
Um die durchzuführende Umdrehung
des Motors zu ermitteln, kann der Schritt des Wartens in mehrere
Phasen oder Schrite 20, 30 unterteilt werden.
Der Schritt 20 ist ein Schritt, bei dem das Spiel absorbiert
wird, und der Schritt 30 ist ein Schritt, bei dem der Fensterheber
belastet wird.
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Der
Schritt des Wartens während
einer vorgegebenen Drehung kann zunächst den Schritt 20 der
Absorption des Spiels umfassen. Durch die Ermittlung der Drehung
des Motors während
Schritt 20 kann die abzuwartende Drehung des Motors vor
dem Schritt 40 teilweise ermittelt werden. Nach wiederholter
Betätigung
des Fensterhebers kann dessen Seil schlaff werden, können sich
die Seilführungsscheiben
abnutzen, etc. Dies schafft Raum für Spiel. Der Motor wird also
für eine
bestimmte Zahl von Umdrehungen angetrieben, um das Spiel in dem
leeren Raum zu absorbieren. Schritt 20 entspricht zum Beispiel
5 Motorumdrehungen. Um die Drehung zu ermitteln, die der Motor durchführt, um
das Spiel zu absorbieren, kann ein Funktionsmodell für den Fensterheber
zu Hilfe genommen werden.
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3 zeigt
das Modell, mit dem das Spiel ermittelt wird. Das Modell nutzt eine
Analogie mit dem Schiebemechanismus für eine Schublade mit einer Führungsschiene 22,
in der eine Schublade 24 gleiten kann. Die Führungsschiene 22 entspricht
dem gesamten mechanischen Spiel des Fensterhebers; es ist die maximale
Drehung des Motors, bevor die Bewegung der Fensterscheibe beginnt.
Die Länge 23 der
Führungsschiene
nimmt zu in Abhängigkeit
vom Verwendungszweck des Fensterhebers, was darauf hindeutet, dass
sich das gesamte mechanische Spiel während der Lebensdauer des Fensterhebers ändert. Wenn
die Führungsschiene 22 durch
die Schublade 24 in Gang gesetzt wird, entspricht dies
der Bewegung der Fensterscheibe. Die Schublade 24 entspricht
dem Motor; die Bewegung der Schublade 24 entspricht der
Drehung des Motors. Schließlich
entspricht die Strecke 25, die die Schublade zurücklegen
muss, um eines der Enden der Führungsschiene zu
erreichen, dem zu absorbierenden Spiel.
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4 zeigt
die Entwicklung des vorhandenen Spiels; es sind verschiedene Positionen
der Führungsschiene 22 und
der Schublade 24 relativ zueinander dargestellt. Je nachdem,
ob die Fensterscheibe nach oben (rechter Abschnitt in 4)
oder nach unten (linker Abschnitt in 4) in Gang
gesetzt wird, bewegt sich die Schublade 24 nach oben oder nach
unten, bis sie mit einem Ende der Führungsschiene 22 in
Kontakt kommt. Solange die Schublade 24 nicht an einem
Ende anstößt, wird
die Fensterscheibe nicht angetrieben; dies entspricht der Absorption
des in dem Fensterheber vorhandenen Spiels. Sobald die Schublade 24 an
einem der Enden der Führungsschiene 22 anstößt, wird
die Bewegung der Schublade 24 fortgesetzt, um die Führungsschiene 22 bei
ihrer Bewegung anzutreiben. Dies entspricht dem Beginn der Belastung
des Fensterhebers.
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Die
Nachbildung der Bewegungen der Fensterscheibe wird wie folgt durchgeführt. Im
linken Abschnitt von 4 ist das Herunterlassen der
Fensterscheibe nachgebildet. Die Schublade ist in der ersten Position
A dargestellt. Die Schublade 24 ist am oberen Ende der
Führungsschiene 22 dargestellt.
Die Schublade 24 wird entlang des Pfeils 26 in
die Position B nach unten bewegt, in der die Schublade mit dem unteren
Ende der in 3 gezeigten Führungsschiene 22 in
Kontakt kommt. Dies entspricht dem Starten des Motors, um die Fensterscheibe
herunterzulassen. Zwischen den Stellungen A und B absorbiert der
sich drehende Motor das vorhandene Spiel, die Bewegung der Fensterscheibe
hat aber noch nicht begonnen. Die Bewegung der Schublade 24 und
daher des Motors wird bis zur Position C fortgesetzt. Man kann sehen,
dass die Schublade 24 die Führungsschiene 22 nach
unten bewegt. Dies zeigt, dass das vorhandene Spiel schließlich absorbiert wird
und dass der Fensterheber unter Last steht und dann, dass die Fensterscheibe
nach unten bewegt wird. Zwischen den gestrichelten Linien wird der
Motor angehalten.
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Im
rechten Abschnitt von 4 ist dann das Hochfahren der
Fensterscheibe nachgebildet. Die Schublade ist zunächst in
Position C dargestellt, im Anschluss an das bereits beschriebene
Herunterlassen. Die Schublade 24 befindet sich dann am
unteren Ende der Führungsschiene 22.
Die Schublade 24 wird entlang des Pfeils 28 in
Position D hochgefahren, in der die Schublade mit dem oberen Ende
der in 3 gezeigten Führungsschiene 22 in
Kontakt kommt. Dies entspricht dem Starten des Motors, um die Fensterscheibe
hochzufahren. Zwischen den Positionen C und D absorbiert der sich
drehende Motor das vorhandene Spiel, die Bewegung der Fensterscheibe
hat aber noch nicht begonnen. Die Bewegung der Schublade 24 und
daher des Motors wird bis zur Position E fortgesetzt. Man kann sehen,
dass die Schublade 24 die Führungsschiene 22 nach
oben bewegt. Dies zeigt, dass das vorhandene Spiel absorbiert ist,
dass der Fensterheber unter Last steht und dann, dass die Fensterscheibe
nach oben bewegt wird.
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Dieses
Modell erlaubt also die Ermittlung der Drehung des Motors, um das
Spiel zu absorbieren. Das Modell ist programmiert: Ein Impulszähler steuert
die Position der Schublade in der Führungsschiene. Die Länge der
Führungsschiene
wird während
eines Schrittes des Schließens
der Fensterscheibe gemessen: das ist die Strecke, die der Motor,
in Impulsen gerechnet, von seinem Start bis zur maximalen Drehzahl
(oder minimalen Stromstärke)
in dem speziellen Fall zurücklegt,
in dem sich die Schublade am unteren Ende der Führungsschiene in Bewegung gesetzt
hat.
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In
dem Beispiel von 4 findet die Aufwärtsbewegung
der Schublade (und dann der Fensterscheibe) nach einer Abwärtsbewegung
der Schublade (und dann der Fensterscheibe) statt; man kann daher
sehen, dass sich die Schublade 24, zum Beispiel zwischen
den Positionen C und D, über
die gesamte Länge
der Führungsschiene 22 bewegt.
Dies zeigt, dass das zu absorbierende vorhandene Spiel dem gesamten
mechanischen Spiel des Fensterhebers (Länge der Führungsschiene) entspricht.
Wenn jedoch eine kurze Drehung des Motors in eine Richtung, zum
Beispiel nach unten zwischen die Positionen A und A', durchgeführt wird,
kann man sehen, dass die Schublade in Position A' nicht bis ans untere Ende der Führungsschiene 22 gekommen
ist; die anschließende
Drehung des Motors in die andere Richtung, zum Beispiel von der
Position A' nach
oben, setzt die Schublade in Richtung zum anderen Ende in Bewegung, über einen
kürzeren
Weg als das gesamte mechanische Spiel. Das vorhandene Spiel, das absorbiert
wird, ist dann kleiner als das gesamte mechanische Spiel.
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Darüber hinaus
ist auch festzustellen, dass es zwischen zwei Bewegungen der Fensterscheibe in
dieselbe Richtung kein zu absorbierendes Spiel mehr gibt. Die Fensterscheibe,
die eine Aufwärtsbewegung
erfahren hat, wird zum Beispiel dadurch nachgebildet, dass sich
Position E der Schublade 24 am oberen Ende der Führungsschiene 22 befindet; wenn
eine anschließende
Aufwärtsbewegung
der Fensterscheibe entlang des Pfeils 28 befohlen wird, befindet
sich die Schublade 24 bereits am oberen Ende der Führungsschiene 22,
was der Tatsache entspricht, dass überhaupt kein Spiel vorhanden
ist. Die Führungsschiene 22,
und daher die Fensterscheibe, wird somit nach oben bewegt, ohne
dass ein vorhandenes Spiel absorbiert werden muss.
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Die
Absorption des vorhandenen Spiels durch die Schublade hängt daher
sowohl von dem gesamten mechanischen Spiel (Länge der Führungsschiene) als auch von
dem Spiel vor dem Start (Anfangsposition der Schublade in der Führungsschiene)
ab. Die Absorption des Spiels durch den Motor hängt daher davon ab, wie lange
der Fensterheber in Gebrauch war (gesamtes mechanisches Spiel),
und von den vorherigen Betätigungen
(Position der Schublade in der Führungsschiene
am Ende der Betätigungen).
Bei der Implementierung des Verfahrens kann also in Betracht gezogen
werden, dass das gesamte mechanische Spiel und das Spiel vor dem Start
gemessen werden. Wenn also eine Aufwärtsbewegung der Fensterscheibe
befohlen wird, wird ein Modul (nachfolgend beschrieben) vor dem
Start über die
geplante Drehung zum Absorbieren des Spiels bis zum Beginn der Belastung
des Fensterhebers informiert.
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Der
Schritt des Wartens während
einer vorgegebenen Drehung kann auch den Schritt 30 des Belasastens
des Fensterhebers umfassen. Die Ermittlung der Drehung des Motors
während
Schritt 30 erlaubt es, die vor Schritt 40 abzuwartende
Drehung des Motors teilweise zu ermitteln. Um die Fensterscheibe
in Bewegung zu setzen, muss der Motor die Fensterscheibe aus ihrem
Reibkonus herausbewegen; zum Beispiel muss der Motor verschiedene
Reibungskräfte
in dem Fensterheber überwinden,
wie beispielsweise die Reibung zwischen der Fensterscheibe und der
Dichtung der Scheibenführung,
die Reibung zwischen dem Seil und dem Schutzmantel des Seils, die
Reibung zwischen dem Gleitstück
der Fensterscheibe und der Führungsschiene
des Gleitstücks.
Die Reibungskräfte können insbesondere von äußeren Bedingungen
wie zum Beispiel der Temperatur abhängen. Die Reibung ist vor allem
signifikant, wenn die Temperatur abfällt. Wenn zum Beispiel die
Temperatur abfällt,
wird die Dichtung des Gleitstücks
steif und lässt
sich durch die sich bewegende Fensterscheibe weniger leicht verformen. Wenn
es Frost gibt, besteht sogar die Gefahr, dass die Fensterscheibe
an der Dichtung festklebt. Der Motor muss infolgedessen ein größeres Drehmoment
entwickeln, um die Reibung zu überwinden
und die Fensterscheibe in Bewegung zu setzen.
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Dies
bewirkt, dass der Fensterheber während
seines Gebrauchs unter Last gesetzt wird, was bei diesem Verfahren
nach einer vorgegebenen Drehung des Motors wohl erreicht ist. Die
Belastung des Fensterhebers ist eine Größe, die von der Art des Fensterhebers
und den Einsatzbedingungen abhängt.
Die Steifigkeit des Mechanismus, d.h. das Verhältnis der Kraft zur Kompression
(oder Belastung) ist konstant; die Kompression schwankt in Abhängigkeit von
der Kraft, die auf die Fensterscheibe auszuüben ist, um sie in Bewegung
zu setzen, je nach der Umgebungstemperatur und dem Vorhandensein
von Frost oder dergleichen. Da die klimatischen Bedingungen zum
Zeitpunkt der Betätigung
des Fensterhebers nicht a priori bekannt sind, wird daher für Schritt 30 ein
konstanter Wert für
die Drehung angenommen. Vorzugsweise wird der ungünstigste
Fall angenommen, bei dem die Reibung am größten ist (niedrige Temperatur).
Dieser Fall wird in einer Klimakammer bei einer Temperatur von 40° unter Null
untersucht. Zum Beispiel kann die Belastung des Systems einem auf
den Motor aufgebrachten mechanischen Drehmoment von 0,16 Nm entsprechen
oder, unter Berücksichtung
der Leistungsabgabe und der inneren Reibungskräfte, einer auf die Fensterscheibe wirkenden
Kraft von 150 N.
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Aufgrund
der Ermittlung der Drehzahl in Schritt 20 und dann in Schritt 30 kann
man die gesamte Drehung aus dem Schritt des Wartens während der
Drehung erhalten.
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Das
Verfahren kann einen zusätzlichen Schritt 70 umfassen,
in dem die anhand eines Modells des Antriebsmechanismus teilweise
ermittelte Drehung aktualisiert wird. Insbesondere kann in dem Schritt 70 das
mechanische Spiel des Fensterhebers aktualisiert werden. Die von
dem Motor zum Absorbieren des Spiels ausgeführte maximale Drehung kann
sich mit der Abnutzung des Fensterhebers verändern. Dadurch kann das Verfahren
an den Betrieb des Fensterhebers über die Zeit angepasst werden, und
somit kann das Einklemmschutzsystem über die Zeit genau aktiviert
werden. Es besteht in der Messung der Drehung des Motors bis zum
Ende der Absorption des Spiels, wo das maximale Spiel erlaubt war;
das Ende der Absorption entspricht der maximalen Drehzahl (minimale
Stromstärke).
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Das
Verfahren umfasst dann den Schritt 40 des Wartens während einer
vorgegebenen Zeitdauer. Dadurch kann der Motor einen stabilen Betrieb
erreichen, bei dem die Schwankungen im Versorgungsstrom synonym
sind mit dem Einklemmen. In 2 entspricht
Schritt 40 dem Abschnitt der Kurve 14 nach dem
Wendepunkt 32. Die Kurve 14 zeigt ein asymptotisches
Verhalten, was bedeutet, dass sich der Versorgungsstrom im Allgemeinen
mit einer leichten Verzögerung
im Hinblick auf das Widerstandsmoment stabilisiert. Diese Verzögerung ist
die elektromechanische Ansprechzeit des Motors. Schritt 40 entspricht
außerdem
dem Abschnitt der Kurve 12 nach dem Wendepunkt 34.
Die Kurve 14 zeigt ein asymptotisches Verhalten, was bedeutet, dass
sich die Motordrehzahl im Allgemeinen stabilisiert.
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Die
Zeitdauer kann ermittelt werden als Funktion der mechanischen Zeitkonstante
des Motors. Die Zeitkonstante des Motors ist gleich J × R/K2, wobei J die Trägheit des Motorrotors ist,
R der Widerstand an den Anschlüssen
des Motors plus dem Leitungswiderstand ist, und K die Motordrehmomentkonstante
ist. Vorzugsweise wird eine Wartezeit von kleiner oder gleich dem
Dreifachen der Zeitkonstante des Motors gewählt. Auf der Kurve 14 entspricht
der Versorgungsstrom nach einer solchen Zeitdauer 95% des Versorgungsstroms
bei stabilem Betrieb. Mit dieser Zeitdauer lasst sich ein Ausgleich
zwischen der Stabilisierung des Versorgungsstroms an seiner Grenze
und der zum Aktivieren des Einklemmschutzsystems herangezogenen
Verzögerung
erreichen. Die Abweichung des Versorgungsstroms gegenüber seinem
Wert bei stabilem Betrieb ist kleiner als ein Schwellenwert zur
Erfassung eines Hindernisses durch das Einklemmschutzsystem.
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Das
Verfahren umfasst dann den Schritt 50 der Aktivierung des
Einklemmschutzsystems. Es kann jede Art von Einklemmschutzsystem
sein; es kann ein System sein, das einen Anstieg der Stromstärke oder
eine Abnahme der Drehzahl erfasst, wenn die Bewegung der Fensterscheibe
durch ein Hindernis behindert wird. In 2 ist zu
sehen, dass die Aktivierung des Einklemmschutzsystems erfolgt, während sich
der Motor in stabilem Betrieb befindet.
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Durch
das Verfahren wird die Bewegung des Antriebsmechanismus unterbrochen,
und das Einklemmschutzsystem kann so nahe wie möglich bei dem stabilen Verhalten
des Motors und des Antriebsmechanismus aktiviert werden. Dies verhindert
eine zufällige
Aktivierung des Systems nur auf der Basis des Wartens während einer
Zeitdauer oder während einer
vorgegebenen Drehung des Motors.
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Die
Drehung des Motors kann durch einen Hall-Effekt-Sensor erfasst werden.
Der Sensor ist gegenüber
einem Magnetring fest in dem Motor angebracht, wobei der Ring durch
den Rotor des Motors in Drehung versetzt wird. Der Ring hat einen
halben Zyklus mit mindestens zwei von dem Sensor verschiedenen Polaritäten. Bei
jeder Änderung
der Polarität sendet
der Sensor ein Signal zu einem Impulszähler. Bei diesem Verfahren
erfolgt die Ermittlung der Drehung des Motors durch Zählen der
Anzahl von Impulsen des Zählers;
der Schritt des Wartens während
einer vorgegebenen Drehung entspricht dem Empfang einer Anzahl von
Impulsen. Darüber
hinaus kann man sagen, je mehr verschiedene aufeinander folgende
Polaritäten
der Sensor hat, umso genauer die Erfassung der Drehung des Rotors
und daher der Schritt des Wartens während der Drehung des Motors.
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Das
Verfahren kann unabhängig
von der Position der Fensterscheibe in Bezug zu der Öffnung implementiert
werden. Zum Beispiel kann das Verfahren unabhängig davon implementiert werden,
ob sich die Fensterscheibe nahe bei ihrer hochgefahrenen Position
oder nahe bei ihrer heruntergelassenen Position befindet. Alternativ
kann auch in Betracht gezogen werden, dass das Verfahren einen vorgeschalteten
Schritt der Ermittlung der Position der Fensterscheibe in dem beweglichen
Teil umfasst. Je nach der Position der Fensterscheibe, kann das
Verfahren implementiert werden oder nicht. Mit anderen Worten, wenn
die Position der Fensterscheibe nahe bei ihrer heruntergelassenen
Position ist, kann das Aktivierungsverfahren deaktiviert werden.
Wenn sich die Fensterscheibe in einer Zone befindet, wo ein Hindernis
eingeklemmt wird, kann dann das Aktivierungsverfahren implementiert
werden. Die Einklemmzone kann zum Beispiel durch den Impulszähler ermittelt
werden. Je nachdem, ob die Fensterscheibe hochgefahren oder heruntergelassen
wird, zählt
der Zähler
ausgehend von der Anfangsposition die Impulse hoch oder herunter.
Die Anfangsposition ist zum Beispiel eine geschlossene Stellung
der Fensterscheibe. Bei einer gegebenen Anzahl von Impulsen kann
die Fensterscheibe als in der Einklemmzone befindlich angesehen
werden, und das Verfahren kann implementiert werden.
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Das
Verfahren kann auch in Abhängigkeit von
der Bewegungsrichtung der Fensterscheibe implementiert werden. Es
kann in Betracht gezogen werden, dass es nur dann zum Einklemmen
kommt, wenn die Fensterscheibe hochfährt. Es kann dann in Erwägung gezogen
werden, dass das Verfahren nur dann implementiert wird, wenn die
Fensterscheibe hochfährt.
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5 zeigt
eine Fahrzeugtür 60.
Die Tür
umfasst eine Fensterscheibe 62, die von einem Fensterheber 64 angetrieben
wird; die Tür 60 umfasst
außerdem
ein Einklemmschutzsystem, das die Erfassung des Einklemmens durch
die von dem Fensterheber 64 angetriebene Fensterscheibe 62 erlaubt.
In dem System kann das bereits beschriebene Verfahren implementiert
sein. Das System umfasst einen Impulszähler am Ausgang eines oben
erwähnten
Hall-Effekt-Sensors. Das System umfasst außerdem ein Modul 66 zum
Steuern der Funktionsweise des Systems. Das Modul umfasst mehrere
Routinen. Das Modul 66 umfasst eine Routine zum Erfassen
des Starts eines Antriebsmotors 68 des Fensterhebers. Das
Modul umfasst außerdem
eine Routine zum Warten während
einer vorgegebenen Drehung des Motors und eine Routine zum Warten
während
einer vorgegebenen Zeitdauer. Analog dazu umfasst das Modul eine
Routine zum Aktivieren des Einklemmschutzsystems. Diese Routinen
erlauben eine zuverlässige
Ermittlung des Verhaltens des Fensterhebers, wenn Letzterer in Gang
gesetzt wird. Darüber hinaus
hängt die
Aktivierung des Systems von ein paar konstanten physikalischen Parametern
ab.
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Die
Routinen können
in dem Modul programmiert sein. Tests werden zuvor an dem Modell
durchgeführt,
wie anhand von 3 und 4 beschrieben.
Die Drehung des Motors zum Absorbieren des Spiels ist zum Beispiel
in dem Modul in Form von Impulsen registriert. Die Drehung des Motors
zum Absorbieren der Kompression ist ebenfalls in dem Modul aufgezeichnet.
Die Programmierung des Moduls kann außerdem während der Lebensdauer des Fensterhebers
aktualisiert werden.