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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen des Einbringens
eines Fremdkörpers
in einen Fahrzeugsitz. Insbesondere ist eine Steuervorrichtung für einen
motorgetriebenen Fahrzeugsitz mit erhöhter Feststellgenauigkeit angegeben,
für den
Fall, dass ein Fremdkörper
zwischen Sitze eingebracht wird, wenn ein Sitz bewegt wird.
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2. Beschreibung
des Standes der Technik
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Automobilsitze
sind mit einem Mechanismus ausgestattet, der eine Vor-Zurück- und Links-Rechts-Bewegung
entsprechend der Größe eines
Insassens oder einer Ladung ermöglicht.
Wenn ein Sitz mit Hilfe dieses Mechanismus bewegt wird, kommt manchmal
ein Fremdkörper
zwischen die Sitze. Insbesondere wenn ein motorbetriebener Sitz verwendet
wird, wird, wenn das Vorhandensein des Fremdkörpers nicht entdeckt wird,
ein Objekt gequetscht. Um dieses Problem zu lösen, ist das System mit einer Überlast-Feststellfunktion
versehen worden, und es wurde eine Steuerung verwendet, um den elektrischen
Motor zu stoppen, wenn eine Überlastung
festgestellt wird. (Japanische Patentanmeldung Nr. 61-67663 A1 "In einem Fahrzeug
installierte Positionseinstellvorrichtung", veröffentlicht am 07. April 1986).
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In
der japanischen Patentanmeldung Nr. 61-67663 A1 ist ein Feststellverfahren
offenbart, bei welchem eine "aktuelle
Positionsinformation, die von einer Positionsfeststelleinrichtung,
wie beispielsweise einem Potentiometer, ausgegeben worden ist, in festgelegten
Intervallen wiederholt abgetastet wird, eine Positionsänderungsrate
aus der Differenz zwischen einer Anzahl abgetasteter Positionsdaten
gebildet wird, eine gemittelte Positionsänderungsraten-Information,
welche durch Mitteln einer Anzahl Positionsänderungsraten erhalten worden
ist, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen wurden, mit
einem vorherbestimmten Schwellenwert verglichen wird, und das Vorhandensein
oder Fehlen einer Überlastung
entsprechend den Vergleichsergebnissen beurteilt wird".
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Ferner
ist in der am 29. Juli 2004 veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-210 159 A1, Verfahren zum Steuern
eines mit Antrieb versehenen Sitzes für Automobile angeführt, dass
es Ziel des beanspruchten Verfahrens ist, Störungen für den Motorantrieb, wie das
Einbringen (insertion) eines Fremdkörpers bei Bewegen des Sitzes
zu verhindern, um einen entsprechenden Platz für einen Insassen oder eine
Ladung in dem Fahrzeug sicherzustellen, und um zuverlässig die
miteinander in Verbindung stehende Bewegung aller Sitze einschließlich der
Rücksitze
einzustellen. Ferner ist ein Belastungssensor vorgesehen, um die
Belastung eines reversiblen Motors festzustellen. Wenn eine anormale
Belastung festgestellt wird, wenn miteinander verbundene Sitze bewegt
werden, wird eine Stoppsteuerung durchgeführt, bei der die Sitzbewegung
vorübergehend
gestoppt wird, und die Bewegung wird in einer Position umgekehrt,
in der keine anormale Belastung festgestellt wird. Wenn eine anormale
Belastung festgestellt wird, wenn ein Sitzpolster hochklappt, wird ein
Stopp durchgeführt,
durch welchen die Klappbewegung des Sitzpolsters vorübergehend
gestoppt wird und das Sitzpolster in die Ausgangsposition zurückgebracht
wird.
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Als
ein spezifisches Beispiel werden ein mit klappbaren Sit zen ausgestattetes
Fahrzeug, wie in 6 dargestellt,
und ein Vorfall betrachtet, bei welchem ein Fremdkörper zwischen
die Sitze dieses Fahrzeugs eingebracht wird. Die Sitze der zweiten Reihe
dieses Fahrzeugs sind auf den linken und rechten Seiten unabhängig voneinander
montiert und weisen einen Schiebemechanismus auf, welcher die Sitze
entlang der Gleitschienen hin- und herbewegen kann. Die Bewegung
nach links und rechts kann auch dadurch ermöglicht werden, dass die Sitze
mit rechten und linken Gleitabschnitten versehen sind, wie in der
perspektivischen Ansicht in 7 dargestellt
ist.
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Ferner
hat der Sitz einen Mechanismus, durch welchen ein Sitzpolster hochgeklappt
wird und dann an dem Sitzrücken
anliegt, wie in 8 dargestellt
ist. Wenn das Fahrzeug benutzt wird, werden dessen Sitze bewegt
oder hochgeklappt und von Zeit zu Zeit erforderlichenfalls nach
unten geklappt. Bei diesen Vorgängen
können
Fremdkörper
auf verschiedene Weise gestoßen
oder dazwischen eingeklemmt werden. Beispielsweise wird ein Sitz
der zweiten Reihe manchmal mit Schwung in Richtung eines Sitzes
der ersten Reihe in den Bereich zwischen der ersten und zweiten
Sitzreihe geschoben (siehe 6).
Wenn jedoch in einem solchen Fall ein Fremdkörper zwischen die Fahrzeugsitze
eingebracht ist, sind die charakteristischen Merkmale einer auf
den Fremdkörper
ausgeübten
Belastung verschieden, wenn der Fremdkörper zwischen die harten Teile
des Sitzes (beispielsweise A in 6)
oder zwischen die weichen Teile des Sitzes (beispielsweise B in 6) eingeklemmt werden. Wenn
ein harter Fremdkörper
zwischen harte Teile geschoben ist, führt eine Überbelastung einer Antriebsquelle,
wie beispielsweise eines Motors, schlagartig zu einer Gegenmaßnahme;
somit kann eine Überlastung
der Antriebsquelle festgestellt werden. Wenn jedoch ein Fremdkörper zwischen
die weichen Teile eingebracht wird, ist die auf den Sitz wirkende
Reaktionskraft klein. Folglich ist es bei der vorstehend beschriebenen
Vorrichtung schwierig, genau und schnell eine Entscheidung herbeizuführen, ob
ein Fremdkörper dazwischen
geschoben worden ist oder nicht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Feststellen des Einbringens
eines Fremdkörpers
in einen Fahrzeugsitz und eine Steuervorrichtung für einen
Fahrzeugsitz vorzusehen, durch welche ein schnelles Feststellen
und unmittelbare Gegenmaßnahmen
ermöglicht
werden, wenn ein Fremdkörper
zwischen die weichen Sitzteile eingebracht bzw. eingeklemmt wird.
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Gemäß der Erfindung
wird bei einem Verfahren, bei welchem das Einbringen eines Fremdkörpers in
einen Fahrzeugsitz, der einen mit Antrieb versehenen Schiebemechanismus
aufweist, dadurch festgestellt, dass eine Schwankungsgröße ΔF einer Sitzantriebskraft
für eine
vorherbestimmte Bewegungsstrecke Δx
gemessen wird und die Schwankungsgröße mit einem Schwellenwert
Z verglichen wird, wobei der Schwellenwert Z in diesem Fall ein Schwankungsbereichwert
ist, der bestimmt wird, indem von einer eingestellten Schwellenwertbreite
h ein Wert [ΣKi(ΔF/Δx)i] subtrahiert
wird, der durch sukzessives Aufaddieren der Produkte der Schwankungsgröße der Sitzantriebskraft
für jede
vorherbestimmte Bewegungsstrecke und eines Koeffizienten Ki erhalten
worden ist.
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Der
Koeffizient Ki ist ein Wert, der für jede vorherbestimmte Bewegungsstrecke Δx ausgehend von
einer Fremdkörper-Einbringstartposition
bestimmt wird, wobei dieser Wert einer Verformungscharakteristik
des Sitzes entspricht. Beispielsweise kann als Koeffizient Ki ein
Wert verwendet werden, der aus einer Konstanten-Tabelle gelesen
ist, welche beim Durchführen
eines Fremdkörper-Sandwichtests mit
Sitz erhalten worden ist; dann wird eine Optimierung durchgeführt.
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Eine
Vorrichtung zum Feststellen des Einbringens eines Fremdkörpers in
einen Fahrzeugsitz weist auf einen Fahrzeugsitz mit einem motorgetriebenen
Schiebemechanismus, einen Gleichstrommotor einer Antriebsquelle
des Schiebemechanismus, eine Einrichtung zum Messen der Gleitposition
x des Fahrzeugsitzes durch den Motor, eine Einrichtung zum Messen
einer Antriebsquellenspannung V des Motors oder eine Einrichtung
zum Bestimmen einer Antriebskraft F des Motors und eine Konstantentabelle,
um Koeffizienten Ki zuzuordnen, die im voraus entsprechend der Schwankungsgröße (ΔF/Δx)i der Antriebskraft
für jede
vorgeschriebene Bewegungsstrecke eingestellt sind, wobei ein Einbringen
(insertion) festgestellt wird, wenn ΣKi(ΔF/Δx)i eine Schwellenwertbreite
h überschreitet,
welche im voraus eingestellt wird. Die Einrichtung zum Zuordnen
der Antriebskraft F des Motors kann direkt die Antriebskraft F messen
oder kann eine Antriebsquellenspannung V des Motors messen und die
Antriebskraft F indirekt aus einem Drehmoment T mittels der unten
wiedergegebenen Formel (1) berechnen.
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Das
Verfahren zum Feststellen des Einbringens (insertion) eines Fremdkörpers bei
einem Fahrzeugsitz gemäß der Erfindung
ist ein Verfahren, um das Feststellen des Einbringens eines Fremdkörpers in
einem Fahrzeugsitz durchzuführen,
welcher einen motorgetriebenen Schiebemechanismus aufweist, indem
eine Schwankung ΔF
einer Sitzantriebskraft für
jede vorher bestimmte Bewegungsstrecke Δx gemessen wird und die Schwankungsgröße mit einem Schwellenwert
Z verglichen wird, wobei den Schwellenwert Z in diesem Fall ein
Schwankungsbereichswert ist, der bestimmt wird, indem von einer
Schwellenbreite h ein Wert [ΣKi(ΔF/Δx)i] subtrahiert
wird, der durch aufeinander folgendes Aufaddieren der Produkte der
Schwankungsgröße der Sitzantriebskraft für jede vorherbestimmte
Bewegungsstrecke und eines Koeffizienten Ki erhalten worden ist.
Folglich kann, selbst wenn ein Fremdkörper bei weichen Teilen des
Sitzes eingeklemmt ist, das Einbringen des Fremdkörpers mit
guter Genauigkeit festgestellt werden, indem ein Schwellenwert reduziert
wird, indem die Inkremente der Antriebskraft des Sitzes für jede vorherbestimmte
Strecke einer langsamen Bewegung aufaddiert werden. Da eine durch
Geräusch verursachte
Schwankungskomponente Zufallsschwankungen entspricht, ergibt sich
selbst bei einer Integration kein großer Wert und somit keine Fehlfunktion.
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Der
Koeffizient Ki ist beispielsweise ein Wert, welcher für jede vorherbestimmte
Bewegungsstrecke Δx
von einer Fremdkörper-Sandwichstartposition
aus bestimmt wird, wobei ein Wert verwendet wird, welcher aus einer
Konstanten-Tabelle ausgelesen wird, welche erhalten wird, indem
ein Fremdkörper-Sandwichtest mit
dem Sitz sowie eine Optimierung durchgeführt wird. Daher kann der Koeffizient
Ki die Antriebskraft-Schwankungen
nach Beginn eines Einbringens reflektieren, was einer charakteristischen Verformung
des Sitzes entspricht, und es kann ein hochgenaues Feststellen des
Einbringens eines Fremdkörpers
realisiert werden.
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Die
Vorrichtung zum Feststellen des Einbringens eines Fremd körpers bei
einem Fahrzeugsitz gemäß der Erfindung
weist den Fahrzeugsitz mit einem motorgetriebenen Schiebemechanismus,
einem Gleichstrommotor einer Antriebsquelle des Schiebemechanismus,
eine Einrichtung zum Messen einer Schiebeposition x des Fahrzeugsitzes
durch den Motor, eine Einrichtung zum Bestimmen einer Antriebskraft
F des Motors und eine Konstanten-Tabelle auf, um Koeffizienten Ki
zuzuordnen, die im voraus entsprechend der Schwankungsgröße (ΔF/Δx)i der Antriebskraft
für jede
vorherbestimmte Bewegungsstrecke eingestellt werden, wobei ein Einbringen
festgestellt wird, wenn ΣKi(ΔF/Δx)i eine
Schwellenwertbreite h überschreitet,
welche im voraus eingestellt wird. Daher kann eine Steuereinrichtung
vorgesehen werden, die keine spezielle Hardware-Komponenten, wie
Sensoren zusätzlich
zu der herkömmlichen
Einrichtung erfordert, und ein Feststellen des Einbringens eines
Fremdkörpers
mit guter Genauigkeit durch Software-Maßnahmen, wie Signalverarbeiten und
Vorsehen einer Konstanten-Tabelle realisiert, welche durch Versuche
u.ä. erhalten
worden ist.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Graph, welcher die Beziehung von Drehmoment, elektrischem Strom
und Drehzahl des Motors wiedergibt;
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2 die
Arbeitsweise des ein Einbringen feststellenden Systems gemäß der Erfindung;
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3 die
Beziehung zwischen Motoreinstellung, Motorbelastung und Wicklungsstrom;
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4 ein
Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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5 eine
Schaltungskonfiguration der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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6 eine
perspektivische Darstellung aller Sitze in einem Automobil, bei
dem die Erfindung verwendbar ist;
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7 eine
Antriebsmechanik des Sitzes, und
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8 eine
Darstellung eines Sitzes mit Klappfunktion.
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Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
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Ein
Fall, bei welchem ein Fremdkörper
zwischen Sitzen eingeklemmt wird, wird nachstehend analytisch kurz
erläutert,
bevor eine Ausführungsform
gemäß der Erfindung
beschrieben wird. Wenn in einen Sitz, welcher von einem Antriebsmotor
bewegt wird, etwas eingebracht wird, nimmt die Belastung zu, welche
auf den Antriebsmotor ausgeübt
wird. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Belastungscharakteristik des Motors verwendet,
und ein durch Einbringen eines Fremdkörpers hervorgerufener Belastungsanstieg
wird anhand der grundsätzlichen
Formel eines Gleichstrommotors festgestellt. Ein Drehmoment T eines
Motors ist proportional einem Erregerstrom I des Motors. Wenn der
Drehmoment-Koeffizient durch Kt dargestellt wird, gilt die folgende
Gleichung: T = Kt × I.
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Wenn
eine Last auf den Motor ausgeübt wird,
und auch eine Bremse angelegt wird, nimmt die Drehzahl N des Motors
ab.
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Wenn
die Drehzahl abnimmt, nimmt die induzierte elektromotorische Kraft
V' des Motors ab.
Die induzierte elektromotorische Kraft ist V' = Ke × n, wobei Ke ein Energie-Erzeugungs-Koeffizient des Motors
ist. Wenn die induzierte elektromotorische Kraft V' bezüglich einer
Spannung V zwischen den Motoranschlüssen abnimmt, nimmt die Differenz
V – V' der an die Wicklung
angelegten Spannung zu und der elektrische Strom I in der Wicklung
nimmt aufgrund der folgenden Beziehung zu: V – V' = I × R. Hierbei ist R ein elektrischer
Widerstand der Wicklung. Im Ergebnis nimmt infolge der vorstehend
beschriebenen Beziehung T = Kt × I
das Ausgangsdrehmoment T des Motors zu.
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Das
Drehmoment T des Motors, die Drehzahl N des Motors und der Wert
des elektrischen Stroms I, welcher in den Motor fließt, genügen im allgemeinen
der Beziehung erster Ordnung, wie sie in 1 dargestellt
ist, d.h. die Beziehung, bei welcher der elektrische Strom I, der
in den Motor fließt,
proportional dem Drehmoment ist, und die Beziehung, bei welcher
die Drehzahl N des Motors umgekehrt proportional zu dem Drehmoment
ist, und eine Verschiebung bekannt ist, welche durch die an die
Wicklung angelegte Spannung V – V' hervorgerufen wird.
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Eine
ausgezogene Linie in 1 ist Stromwert/Drehmoment;
eine wellige Linie ist Drehzahl/Drehmoment; wenn 10,0 V angelegt
wird, eine Punkt-Strich-Linie ist Drehzahl/Drehmoment, wenn 12,0
V angelegt wird und eine Zweipunkte-Strich-Linie ist Drehzahl/Drehmoment bei 14,5
V. Ein Verfahren zum Messen der Drehzahl N des Motors und ein Verfahren
zum Messen des elektrischen Stroms I können verwendet werden, um aus
den vorstehend beschriebenen Beziehungen die auf den Motor ausge übte Belastung
zu bestimmen.
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Beim
Messen der Drehzahl eines Gleichstrommotors werden Impulsperioden-Daten,
welche der Drehzahl N des Motors entsprechen, eine Spannung V zwischen
den Motoranschlüssen
und ein Verhältnis
[DUTY] beim Einschaltzustand der PWM (Pulsbreiten-Modulation) als Eingangsparameter
verwendet; ein Drehmoment T wird dann durch die folgende Formel
dargestellt: T =
K × V × DUTY – K × Ke × N (1)
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Hierbei
ist K ein Koeffizient, welcher (Motordrehmoment-Koeffizient Kt ÷ Motorwiderstand R) entspricht;
Ke ist ein Koeffizient, welcher einem Motorleistungs-Koeffizienten
entspricht.
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Beim
Messen des Drehmoments werden der Erregerstrom (Durchschnittswert)
I des Motors und ein Verhältnis
[DUTY] bei einem Einschaltzustand von PWM als Eingangsparameter
verwendet; das Drehmoment wird dann dargestellt durch die folgende
Formel: T = Kt × I × DUTY – Kft (2)
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Hierbei
ist Kft ein Wert, welcher einem Reibungsmoment entspricht.
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Wenn
ein Fremdkörper
in Kontakt mit einem sich bewegenden Sitz kommt, wird die Antriebsbelastung
des Motors erhöht;
der Belastungsänderungsmode
ist jedoch nicht gleichförmig
und eine Charakteristik, die dem Kontaktmode entspricht, wird angezeigt.
Wenn ein Fremdkörper
hineingedrückt wird,
wenn der Sitz sich zu bewegen beginnt, nimmt das Drehmoment von
Anfang an rapid zu. Wenn der Fremdkörper bei der Zwischenstufe
der Sitzbewegung zwischen die Sitze eingeklemmt wird, nimmt das
Drehmoment von dem Zeitpunkt an rapid zu, an welchem der Fremdkörper eingeklemmt
wurde, und nicht schon von Anfang an.
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Wenn
der Fremdkörper
mit dem Sitz kollidiert und über
ihn springt, nimmt als Reaktion das Drehmoment von dem Zeitpunkt
der Kollision an impulsartig zu, ändert sich also nicht ganz
von Anfang an, und geht dann auf das ursprüngliche Drehmoment zurück. Eine
derartige Reaktion wird als eine signifikante Änderung festgehalten, wenn
der Fremdkörper
in Kontakt mit den harten Teilen des Sitzes kommt, wodurch die Feststellung
erleichtert wird; wenn dagegen der Fremdkörper in Kontakt mit weichen
Teilen kommt, ist die Änderung
klein und deren Feststellung daher schwierig.
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Wenn
die Antriebskraft des Sitzes als F und die Bewegungsstrecke des
Sitzes als x angenommen wird, ist der Algorithmus bei dem herkömmlichen
Feststellen des Einbringens eines Fremdkörpers so, dass, wenn das Einbringen
in die harten Teile des Sitzes erfolgt, die Änderungsgröße (ΔF) der Sitzantriebskraft für jede vorherbestimmte
Strecke (Δx)
groß wird.
Aus diesem Grund ist eine Methode angewendet worden, gemäß welcher
beispielsweise ein Schwellenwert Z0 vorbereitet wurde und ein Timing,
bei welchem (ΔF/Δx)i > Z0 ist, gemessen wurde.
In dem hierbei verwendeten Z0-Wert sind die Sitzhärte u.ä. in dem
Wert eingeschlossen, der vorher durch Verifizieren gefunden wurde,
beispielsweise durch einen Test, bei dem ein Wert beobachtet wurde,
wenn ein Einbringen (Einführen)
tatsächlich vorgekommen
ist. Bei dieser herkömmlichen
Methode ist jedoch die Schwankung klein, wenn der Fremdkörper in
die weichen Teile eingebracht ist, oder wenn ein weicher Fremdkörper, wie
beispielsweise ein Kind, eingebracht wird. Folglich ist die Feststellung schwierig.
Wenn ein niedriger Schwellenwert Z0 festgesetzt wird, um die Feststellempfindlichkeit
zu erhöhen,
kommt es häufig
zu einer durch Geräusch
verursachten Fehlfunktion.
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Wenn
ein Fremdkörper
mit einem sich bewegenden Sitz kollidiert und darüber springt,
ohne eingebracht zu sein, wird augenblicklich, ohne eine kontinuierliche
Belastungszunahme, eine impulsförmige Kraft
aufgebracht. Um einen derartigen Vorfall zu behandeln, ist ein Verfahren
angewendet worden, bei welchem eine bestimmte (konstante) Schwellenwertbreite
h für eine
Antriebskraft F eines Sitzes angesetzt wird; dieser Schwellenwert
wird zu einer Antriebskraft F(x – 1) des Sitzes des vorhergehenden Messzyklusses
addiert, um Z1 = F(x – 1)
+ h zu erhalten; dieser Schwankungsschwellenwert Z1 wurde mit der
augenblicklichen Antriebskraft F(x) des Sitzes verglichen, so dass
das Einbringen festgestellt wird, wenn die Schwankungsgröße ΔF der Kraft
die Schwellenwertbreite h überschreitet.
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Selbst
wenn das Drehmoment einen fest vorgegebenen Schwellenwert Z0 nicht überschreitet,
da deren Spitzenwert als Schwankung einer impulsförmigen Kraft,
die augenblicklich ausgeübt
wird, den vorerwähnten
Schwankungsschwellenwert Z1 überschreitet
(siehe zur Erläuterung
den in 2 strichpunktiert eingekreisten Effekt), kann
der vorerwähnte Fall
durch eine derartige Methode behandelt werden. Wenn jedoch ein Fremdkörper in
einen weichen Teil eingebracht ist, nimmt die Belastung allmählich zu, und
es werden keine impulsförmigen
Kraft änderungen
beobachtet. Das hieraus resultierende Problem besteht darin, dass,
selbst wenn es zu einem Einbringen kommt, es mittels dieser Feststellmethode
nicht festgestellt werden kann.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Feststellmethode
zu schaffen, mit der ein derartiger Vorfall behandelt werden kann.
Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Schwankungsschwellenwerts
Z1 = F(x – 1)
+ h angewendet, wobei dieser Wert dadurch erhalten wird, dass eine
bestimmte Schwellenwertbreite h zu einer Antriebskraft F des Sitzes
addiert wird. Auch ist ein Bestimmungssystem eingeschlossen, das
in dem Prozess effektiv ist, bei welchem die Belastung allmählich zunimmt,
um so den Fall zu behandeln, bei welchem ein Fremdkörper in
einen weichen Teil eingebracht ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Koeffizient Ki, welcher der Änderungsgröße (ΔF/Δx)i der Sitzantriebskraft entspricht,
vorher für
jede vorherbestimmte Bewegungsstrecke eingestellt, und die Gesamtsumme ΣKi(ΔF/Δx)i der Produkte
der zwei, d.h. Ki(ΔF/Δx)i ist,
wird sukzessiv entsprechend der Bewegung des Sitzes berechnet. Dieser
Koeffizient Ki ist ein Wert, welcher entsprechend bei dem weichen
Teil des Sitzes gefunden worden ist. Wenn ein Fremdkörper zwischen
die weichen Teile eingeklemmt wird, nimmt die Antriebskraft allmählich zu. Folglich überschreitet
die Änderungsgröße ΔF der Antriebskraft
jeder vorherbestimmten Strecke Δx nicht
h und kann daher nicht durch Vergleichen des Schwankungsbereichwerts
Z1 und der augenblicklichen Antriebskraft F(x) des Sitzes festgestellt
werden, sondern eine klei ne Schwankung der Antriebskraft wird auch
in ΔF reflektiert.
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Folglich
werden, wenn eine Änderungsgröße (ΔF/Δx) der Sitzantriebskraft
für jede
vorherbestimmte Strecke mit dem Koeffizienten Ki multipliziert,
die Produkte nacheinander aufaddiert; die Summe wird von dem vorherigen
Schwankungsbereichswert Z1 subtrahiert; das Ergebnis wird als ein
neuer Schwellenwert Z berechnet und dieser Z-Wert wird mit der vorliegenden
Antriebskraft F(x) des Sitzes verglichen; dann kann eine Antriebskraft,
welche allmählich
mit der Zeit zunimmt, wie in dem Fall, wo ein Fremdkörper zwischen
weichen Teilen eingeklemmt ist, ebenfalls festgestellt werden.
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Folglich
ist ein neuer Schwellenwert Z, welcher bei der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, gefunden, indem ΣKi(ΔF/Δx)i von dem
herkömmlichen
Schwellenwert F(x) + h subtrahiert wird, wobei der Schwellenwert
schließlich
nach und nach reduziert wird und eine Entscheidung durch Vergleichen und
Festsetzen getroffen wird, ob die vorhandene Antriebskraft F des
Sitzes den reduzierten Schwellenwert überschreitet oder nicht. Die
Bestimmungsmethode kann folgendermaßen dargestellt werden:
- (1) Ein Schwellenwert Z wird gefunden als Z = F(x – 1) + h – ΣKi(ΔFΔx) (3)
- (2) Die vorliegende Antriebskraft F(x) wird mit dem Schwellenwert
Z verglichen und es wird entschieden, dass ein Einbringen vorgekommen
ist, wenn Z < F(x)
ist.
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Der
Wert des hier verwendeten Koeffizienten [Ki] wird als in einer Konstanten-Tabelle
vorbereitet, die durch Durchführen
von vorbereitenden Antriebstests verschiedener Einbringfälle erhalten
worden ist, die mit dem Objekt Sitz getroffen werden können; vorher
werden die Änderung
(ΔF/Δx)i der Sitzantriebskraft,
der Elastizitätsmodul
der Sitzabschnitte, die mit einem Fremdkörper in Kontakt kommen u.ä., gemessen
und es wird eine Optimierung durchgeführt.
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Die
Erfindung wird nachstehend im einzelnen anhand von 2 beschrieben.
In 2 ist eine Bewegungsstrecke eines Sitzes auf der
Abszisse aufgetragen und es wird angenommen, dass ein Fremdkörper beginnt,
zwischen die weichen Teilen der Sitze eingeklemmt zu werden, wenn
der Sitz eine Position Xs erreicht; Xg zeigt eine Position an, in
welcher der herkömmliche
Schwankungsschwellenwert Z1 gleich einem festen Schwellenwert Z0
ist, so dass die folgenden Schwellenwerte die feststehenden Schwellenwerte
Z0 werden. Eine Kraft [Newton] ist auf der Ordinate aufgetragen.
Eine dicke ausgezogene Linie in 2 stellt
die Veränderung
der Antriebskraft des Sitzes dar. Eine dicke wellige Linie stellt
die Schwellenwerte gemäß der Erfindung
dar und eine dicke strichpunktierte Linie stellt eine Belastung
dar, die auf den eingeklemmten Fremdkörper ausgeübt wird. Ferner zeigt eine
dünne wellige
Linie in 2 den herkömmlichen Schwankungsbereichswert
Z1 und einen fest vorgegebenen Schwellenwert Z0.
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Eine
Sitzantriebskraft vor der Position Xs, in welcher das Einbringen
gestartet wird, demonstriert zufällige
Schwankungen in einem angenommenen Bereich, welche durch die Beschleunigung
des Fahrzeugs oder die Schrägstellung
des Fahrzeugkörpers hervorgerufen
sind. Folglich nimmt ΔF
einen Wert nahe 0 an und (ΔF/Δx)i ist gleich
0. Selbst wenn ein bestimmter kleiner Wert festgestellt wird, kann ΣKi(ΔF/Δx)i als 0
ange nommen werden, da zufällige Schwankungen
erfasst werden. Folglich ist in diesem Bereich der Schwellenwert
Z gemäß der Erfindung
im wesentlichen nicht von dem herkömmlichen Wert Z1 verschieden.
Wenn ein Fremdkörper
mit einem harten Teil des Sitzes in diesem Bereich kollidiert, ändert sich
die Sitzantriebskraft F(x) impulsartig, wie durch einen runden eingekreisten
Bereich in 2 dargestellt ist. Der Spitzenwert
des Impulses zu diesem Zeitpunkt überschreitet die Schwellenwertbreite
h und folglich kann die Kollision des Fremdkörpers festgestellt werden.
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Es
wird angenommen, dass das Einbringen des Fremdkörpers in einen weichen Teil
gestartet wird, wenn der sich bewegende Sitz eine Position Xs erreicht.
Obwohl der Fremdkörper
eingeklemmt ist, da die Teile, die in Kontakt damit gekommen sind, weich
sind, wird keine plötzliche
Zunahme in der Sitzantriebskraft F(x) beobachtet und ΔF überschreitet nicht
die Schwellenwertbreite h. Jedoch wird eine Zunahme (Inkrement)
in diesem Wert von ΔF
festgestellt. Die Zunahme wird auch in ΔF zu dem Zeitpunkt festgestellt,
in welchem eine Verschiebungsgröße Δx realisiert
wurde, da der eingeklemmte Zustand beibehalten wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren angewendet, bei welchem
sukzessive die Veränderungsgrößen (ΔF/Δx)i der Sitzantriebskraft
für jede
vorherbestimmte Strecke aufaddiert werden. Ferner wird beim Durchführen der
Berechnung von ΣKi(ΔF/Δx)i dieser ΣKi(ΔF/Δx)i-Bruch
von dem Schwellenwert Z subtrahiert. Der Koeffizient Ki wird entsprechend
den weichen Teilen eingestellt, wie vorstehend beschrieben wurde.
Da das Einbringen somit durch Reduzieren des Schwellenwerts beur teilt wird,
wird das Fremdkörper-Einbringen
zu einem Zeitpunkt Xp festgestellt, in welchem ΣKi(ΔF/Δx)i die Schwellenwertbreite
h erreicht, die eingestellt worden ist.
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Somit
kann das Einbringen des Fremdmaterials in einem Abstand L vor dem
Punkt Xq festgestellt werden, an welchem die Sitzantriebskraft F(x) den
vorherbestimmten Schwellenwert Z0 erreicht. Folglich kann gemäß der Erfindung
ein verzögerungsfreies
Feststellen nicht nur bezüglich
des Einbringens in harte Teile durchgeführt werden, sondern auch dann,
wenn das Fremdmaterial in einen weichen Teil eingebracht ist; die
Feststellgenauigkeit kann größer werden.
Darüber
hinaus wird der Schwellenwert Z kleiner, indem ΣKi(ΔF/Δx)i von der vorherbestimmten
Schwellenwertbreite h subtrahiert wird; jedoch wird dies in dem
Fall reflektiert, bei welchem die Änderungsgröße ΔFi der Sitzantriebskraft kontinuierlich
größer wird.
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Somit
kommt eine durch Geräusche
hervorgerufene Fehlfunktion (Störung)
nicht so häufig
vor, wie in dem Fall, bei welchem der Schwellenwert niedriger ist.
Wenn ein Fremdkörper
zwischen harten Teilen eingeklemmt ist, findet eine schnelle gleichförmige und
nicht impulsartige Zunahme statt. Daher kann, wenn der Wert ΔF die Schwellenwertbreite
h überschreitet,
das Einbringen des Fremdmaterials augenblicklich festgestellt werden.
Wenn dies nicht der Fall ist, da der ΣKi(ΔF/Δx)i-Bruch für mehrere Zyklen die Schwellenwertbreite
h überschreitet,
kann das Einbringen des Fremdmaterials festgestellt werden, bevor
die Sitzantriebskraft F(x) den fest vorgegebenen Schwellenwert Z0
erreicht.
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Im
Fall von Belastungsschwankungen, die nicht mit Einbringen eines
Fremdkörpers
in Zusammenhang gebracht werden, beispielsweise wenn ein Fremdkörper auf
einer Schiene liegt, nimmt die Belastung vorübergehend zu, nimmt aber unmittelbar danach
wieder ab. In diesem Fall werden Maßnahmen ergriffen, um die Kollisionskorrekturwerte,
die einer vorübergehenden
Zunahme und Abnahme von Belastungsschwankungen entsprechen, zu dem
vorhergehenden Schwellenwert Z zu addieren. Folglich wird eine Fehlfunktion
verhindert, indem ein Korrekturwert [Ki(ΔF/Δx)i] für eine vorübergehend angestiegene Belastung
zu dem Schwellenwert Z addiert wird und ein Korrekturwert [Ki +
1(ΔF/Δx)i + 1]
abgezogen, was einer anschließenden
Abnahme in der Belastung entspricht.
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Eine
Ausführungsform,
bei der eine Drehzahl eines Gleichstrommotors als Mittel zum Messen
der Sitzantriebskraft verwendet wird, wird nachstehend beschrieben.
Eine Zeit, die seit einer vorhergehenden Impulsflanke verstrichen
ist, wird mit Taktimpulsen für
jeden Impulsflanken-Eingang von Motorimpulsen A, B von zwei in der
Phase um π/2
verschobenen Folgen mitgezählt.
Ein Motorimpuls entspricht der Schaltzeit an einem Anschluss, an
welchem eine Gleichspannung angelegt ist, und entspricht der Motordrehzahl.
Wenn ein Einbringen bei dem Sitzbewegungsprozess vorkommt, wird
eine Belastung auf die Abtriebswelle des Motors ausgeübt und die
Drehzahl (Geschwindigkeit) des Motors nimmt ab. Somit wird der zeitliche
Abstand zwischen den Impulsflanken in diesem Fall größer und
die Anzahl Taktimpulse, die gezählt
werden, wird größer.
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Wenn
die Belastung der Abtriebswelle des Motors tendiert zuzunehmen,
wie in 3 dargestellt, nimmt die Frequenz der Motorimpulse
umgekehrt proportional zu der Belastung ab. Aus diesem Grund wird
in der vorliegenden Ausführungsform
diese Impulsfrequenz als Äquivalent
zu der Motordrehzahl N entsprechend der vorstehend wiedergegebenen
Formel (1) verwendet und der Abstand zwischen Impulsflanken wird
als eine spezifische Verschiebungsgröße Δx des Sitzes genommen. Die Berechnung
der Formel (1) wird für
jeden Abstand zwischen den Impulsflanken durchgeführt und ΔF = Ti – Ti – 1, welches
die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Wert und dem vorherigen
Wert ist, wird erhalten.
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Ferner
wird in der Ausführungsform,
in welcher die Antriebskraft des Sitzes aus dem elektrischen Strom
gemessen wird, welcher in einer Motorwicklung fließt, die
A/D-Umwandlung der Stromdetektionsschaltung nach jeder Hauptperiode
der Steuereinheit zur Motorsteuerung aktiviert, und der Wert des
elektrischen Stroms in der Motorwicklung zu diesem Zeitpunkt wird
als eine Potentialdifferenz zwischen den Shunt-Widerständen gemessen.
Der Wert des elektrischen Stroms, der in der Motorwicklung fließt, entspricht
beinahe der Belastungsgröße an der Motorabtriebswelle,
wie in 3 dargestellt ist. Da diese Zeit nicht der Verschiebungsgröße Δx entspricht,
wird der Pulsflankenabstand als eine Verschiebungsgröße des Sitzes
genommen und der elektrische Strom I, der durch arithmetische Mittelung einer
Anzahl von in dieser Periode gemessenen Daten erhalten worden ist,
wird in der Formel (2) verwendet.
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Beispiel 1
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Ein
in 4 dargestelltes Blockdiagramm veranschaulicht
ein Beispiel 1, das auf einem Motorimpuls-Detektionssystem basiert.
Der Messwert der Spannung V zwischen den Motoranschlüssen und Motorimpulsperioden-(Drehzahl
N)Daten, die mit der Motordrehzahl-Feststelleinheit erhalten wurden,
werden als Eingangsparameter verwendet. Ferner werden ein Motordrehmoment-Koeffizient,
Motorwiderstand, Motorleistungsfaktor und ein [DUTY]-Wert als Geräteinformation
des verwendeten Motors bereitetgestellt und es wird eine Antriebskraft
F des Motors berechnet. Die Motordrehzahl-Information, die mit der
Motordrehzahl-Feststelleinheit erhalten worden ist, wird integriert
und die Bewegungsstrecken-Information für den Sitz wird erhalten. Die
vorhergehende Antriebskraft F wird subtrahiert und eine Antriebskraftschwankung
pro Verschiebung ΔF/Δx wird berechnet.
Diese Antriebskraft-Schwankung [ΔF/Δx]i, welche
nacheinander entsprechend der Verschiebung des Sitzes ausgegeben
worden ist, wird mit den den normalen Betrieb betreffenden Werten
verglichen, die von den früher
durchgeführten
Tests gespeichert wurden.
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Wenn
die Differenz zwischen dem berechneten Wert und dem Vergleichswert
gleich oder größer als
der erlaubte Wert ist, beispielsweise bei einem Einbring-Phänomen, wird
dies als ein anormaler Zustand betrachtet; die Koeffizienten Ki
der Konstanten-Tabelle, die durch die vorstehend beschriebene Optimierung
erhalten wurde, werden verwendet, die Berechnung einer Multiplikation
der Antriebskraft-Schwankung [ΔF/Δx]i und des
Koeffizienten Ki wird durchgeführt,
und die erhaltenen Werte werden aufaddiert. Wenn der Vergleich der
vorherigen Antriebskraft-Schwankung und die gespeicherten Werte,
welche den Normalbetrieb betreffen, eine Anormalität zeigen,
jedoch der Betrieb danach wieder in einen Normalbereich zurückgeht,
ist diese Anormalität
eine Zufallsstörung
und nicht das Einbringphänomen.
Daher wird in diesem Fall, wie vorstehend beschrieben, die Differenz
zwischen der Abnahme und der Zunahme in einer vorübergehenden
Belastungsschwankung als ein Korrekturwert für den Schwellenwert Z genommen;
dieser Korrekturwert wird zu dem der Schwankung vorhergehenden Schwellenwert
Z (Rückkehr
zu einem normalen Wert) addiert und damit ist eine Fehlfunktion
verhindert. Ferner wird die Summe ΣKi(ΔF/Δx)i verglichen mit dem festgelegten Schwellenwert
h und es wird eine Entscheidung getroffen, wenn die Summe den Schwellenwert überschreitet.
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Das
Vergleichen des Schwellenwerts h und der Summe ΣKi(ΔF/Δx)i ist technisch synonym mit dem
Vergleichen des vorstehend beschriebenen Schwellenwerts Z = F(x – 1) + h – ΣKi(ΔF/Δx)i mit der augenblicklichen
Antriebskraft F(x) und einem Feststellen des Auftretens des Einbringens
(insertion), wenn Z < F(x)
ist, sobald die Antriebskraft F(x – 1) der vorherigen Messposition
entfernt worden ist.
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In 5 ist
eine Ausführungsform
eines elektrischen Schaltungsdiagramms wiedergegeben. In 5 entspricht
ein Impulsgeber, welcher durch wellige Linien auf der linken Seite
im mittleren Abschnitt der Figur dargestellt ist, einer Drehzahl-Detektionseinheit
des Motors. Die zwei Impulsfolgen A und B sind zueinander um die
Phase π/2
verschoben und werden entsprechend der Drehphase der Drehwelle abgegeben.
Sie dienen dazu, die Drehzahl des Rotors oder der Abtriebswelle
des Gleichstrommotors festzustellen. Die verstrichene Zeit für jede Flankenzeitmessung
der zwei Impulsfolgen wird durch Taktimpulse in einem Mikrocomputer
gezählt,
(der nachstehend als MC abgekürzt
ist). Dieser Takt stammt von einem Oszillator OSC. Die Stromdetektionsschaltung
(im unteren rechten Abschnitt von 5), welche
dazu dient, den Strom zu messen, welcher in der Sitz-Antriebsmotor-Position
(auf der rechten Seite der 5) fließt, ist
zum Messen des in 4 dargestellten Motors vorgesehen;
die Ergebnisse werden für
eine Messung von dem analogen Eingangsanschluss AN2 an den MC abgegeben.
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Ferner
wird die Anschlussspannung des Motors von dem analogen Eingangsanschluss
AN1 über die
in 5 dargestellte Interface-Schaltung 1 für eine Messung
an den MC abgegeben. Der Motordrehmoment-Koeffizient, der Motorwiderstandswert, der
Motorleistungs-Koeffizient, der [DUTY]-Wert und die Konstanten-Tabelle
von Koeffizienten Ki, die durch Optimierung erhalten worden sind,
werden in dem Speicher im MC gespeichert; alle Operationen, wie
Berechnen der Antriebskraft F, Finden des Belastungs-Schwankungsverhältnisses
(ΔF/Δx)i für jede spezifische
Verschiebung, Multiplizieren des Belastungs-Schwankungsverhältnisses (ΔF/Δx)i mit dem Koeffizienten Ki,
Berechnen der Summe ΣKi(ΔF/Δx)i, Vergleichen
der Antriebskraftschwankung [(ΔF/Δx)i] und
des Wertes, welcher dem normalen Betrieb entspricht, sowie Vergleichen
der Schwellenwertbreite h mit der Summe ΣKi(ΔF/Δx)i werden in dem MC durchgeführt.
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Die
Energiequelle für
den MC ist in 5 durch eine CPU-Energieeinheit dargestellt;
der Batterieausgang wird dadurch geregelt.