DE102013008725A1 - Einklemmschutz für eine Scheibe in einer Fahrzeugtür mit Schließhilfe - Google Patents

Abstract

Es wird ein verbesserter Einklemmschutz für eine mittels eines Fensterhebermotors (14) verstellbare Fahrzeugscheibe (2) einer Fahrzeugtür (1) angegeben, die mittels einer Schließhilfe (22) in eine Schließposition verfahren wird. Dabei ist vorgesehen, während der Verstellung der Fahrzeugscheibe (2) fortlaufend eine für die Motorlast charakteristische Testgröße (n) zu erfassen und mit einem Schwellwert (nS) zu vergleichen. Die Verstellung der Fahrzeugscheibe (2) wird dabei gestoppt oder reversiert, wenn die Testgröße (n) den Schwellwert (nS) überschreitet. Zusätzlich wird ein für den Aktivitätszustand der Schließhilfe (22) charakteristisches Zustandssignal (SB) erfasst. Der Schwellwert (nS) wird dabei in Abhängigkeit des Zustandssignals (SB) verschieden vorgegeben.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Einklemmschutzverfahren für eine Fahrzeugscheibe und auf eine zugehörige Einklemmschutzeinheit. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Stellsystem für eine Fahrzeugtür mit einer verstellbaren Fahrzeugscheibe.
• Bei motorisch verstellbaren Fahrzeugscheiben (insbesondere Seitenscheiben) ist aus Sicherheitsgründen ein Einklemmschutz erforderlich, um im Einklemmfall den motorischen Antrieb des zugehörigen Fensterhebers zu stoppen und gegebenenfalls zu reversieren, d. h. die Bewegungsrichtung umzukehren. Zur Ermittlung, ob ein Einklemmfall vorliegt (ob also ein Gegenstand oder Körperteil zwischen der Fahrzeugscheibe und dem gegenüberliegenden Fahrzeugrahmen eingeklemmt ist), werden üblicherweise Kenngrößen ausgewertet, die den Betrieb des Fensterheberantriebs charakterisieren. Derartige Kenngrößen sind beispielsweise die Motorspannung, der Motorstrom oder die Drehzahl. Diese Kenngrößen werden üblicherweise mit einem Auslöseschwellwert verglichen, wobei die Verstellung gestoppt oder reversiert wird, wenn die jeweilige Kenngröße den zugeordneten Auslöseschwellwert überschreitet. Der Auslöseschwellwert kann dabei variabel als Funktion der Stellzeit oder der Stellposition der Fahrzeugscheibe vorgegeben sein.
• Bei Fahrzeugscheiben, die in Fahrzeugtüren angeordnet sind, ist der gewöhnliche (d. h. in Abwesenheit eines Einklemmfalls vorliegende) Laufwiderstand der Fahrzeugscheibe häufig von der Türstellung abhängig. Dies betrifft insbesondere Fahrzeugtüren, denen eine Schließhilfe (Zuziehhilfe) zugeordnet ist.
• Eine solche Schließhilfe dient zum Einziehen der Fahrzeugtür in ihre Schließposition. Insbesondere ist die Schließhilfe zur Überwindung des Dichtungswiderstands der an dem Fahrzeugrahmen (Türrahmen) angeordneten Türdichtung vorgesehen. Eine Schließhilfe kommt vor allem bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz, deren Tür automatisch (d. h. motorgetrieben) geöffnet oder geschlossen werden kann. Des Weiteren ist eine solche Schließhilfe auch bei Kraftfahrzeugen zweckmäßig, deren Türdichtung zur Verringerung der Fahrgeräusche im Innenraum gegenüber konventionellen Türdichtungen verstärkt ist. Die Schließhilfe ist dabei vorzugsweise erst ab dem Auftreffen der Fahrzeugtür auf der Türdichtung aktiv, greift also erst ab diesem Zeitpunkt an der Fahrzeugtür an. Typischerweise gliedert sich der Funktionsablauf der Schließhilfe in eine Anzugphase, in der die Schließhilfe die Fahrzeugtür gegen den Türrahmen verspannt, und eine darauf folgende Entlastungphase, in der die Schließhilfe diese Verspannung wieder löst. Regelmäßig wird hierbei die Fahrzeugtür in der Anzugphase über die endgültige Schließposition hinaus gegen die Türdichtung eingezogen und federt in der Entlastungsphase unter dem Druck der Türdichtung in die endgültige Schließposition zurück.
• In aktivem Zustand bewirkt die Schließhilfe in der Regel eine gewisse Verwindung der Fahrzeugtür, zumal sie diese gegen den angrenzenden Türrahmen verspannt. Dies führt häufig zu einer vorübergehenden Erhöhung des Laufwiderstands der Fahrzeugscheibe. Bei Fahrzeugscheiben in rahmenlosen Türen, wird dieser Effekt noch dadurch verstärkt, dass die Fahrzeugscheibe durch die Schließhilfe verstärkt gegen die am Türrahmen angeordnete Türdichtung gedrückt wird. Unter ungünstigen Umständen kann der erhöhte Laufwiderstand der Fahrzeugscheibe von dem Einklemmschutz als Anzeichen auf einen Einklemmfall fehlinterpretiert werden und entsprechend eine Fehlerversierung der Fahrzeugscheibe auslösen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen diesbezüglich verbesserten Einklemmschutz anzugeben.
• Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Einklemmschutzverfahrens erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich einer Einklemmschutzeinheit wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5. Hinsichtlich eines Stellsystems für eine Fahrzeugtür wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
• Das erfindungsgemäße Einklemmschutzverfahren ist für die Verstellung einer mittels eines Stellmotors (Fensterhebermotors) verstellbaren Fahrzeugscheibe vorgesehen, wobei Fahrzeugscheibe in einer Fahrzeugtür montiert ist, die mittels einer Schließhilfe bis in eine (endgültige) Schließposition an dem die Fahrzeugtür halternden Fahrzeugrahmen (Türrahmen) verstellbar ist.
• Bei dem Einklemmschutzverfahren wird erfindungsgemäß während der Verstellung der Fahrzeugscheibe fortlaufend eine Testgröße erfasst, die für die Motorlast des Fensterhebermotors charakteristisch ist. Diese Testgröße wird mit einem Schwellwert verglichen. Die Verstellung der Fahrzeugscheibe wird hierbei gestoppt oder reversiert, wenn die Testgröße den Schwellwert überschreitet. Weiterhin wird ein für den Aktivitätszustand der Schließhilfe charakteristisches Signal (nachfolgend als „Zustandssignal” bezeichnet) erfasst. Der Schwellwert wird hierbei erfindungsgemäß in Abhängigkeit dieses Zustandssignals, und somit in Abhängigkeit des Aktivitätszustandes der Schließhilfe verschieden vorgegeben.
• Der Begriff „Schwellwert-Überschreitung” ist hier und im Folgenden stets richtungsunabhängig in dem Sinne zu verstehen, dass die Differenz der Testgröße und des Schwellwertes das Vorzeichen wechselt. Je nach Definition der Testgröße kann die Überschreitung des jeweiligen Schwellwerts positiv (im Sinne einer echten Überschreitung, bei der die Testgröße größer wird als der Schwellwert) oder negativ (im Sinne einer Unterschreitung, bei der die Testgröße kleiner wird als der Schwellwert) sein.
• „Für die Motorlast charakteristisch” bedeutet hinsichtlich der Testgröße hier und im Folgenden, dass die Testgröße eine quantitative Information über die Größe der Motorlast beinhaltet, so dass sich die Motorlast eindeutig aus der Testgröße ablesen lässt. Die Testgröße kann hierbei die Größe der Motorlast unmittelbar angeben. Bei der Testgröße kann es sich aber auch um eine Größe handeln, die zu der Motorlast direkt oder indirekt proportional ist. Ferner kann die Testgröße mit der Motorlast auch in einer nicht-linearen, beispielsweise einer logarithmischen, exponentiellen oder polynomialen (also quadratischen, kubischen, etc.) Beziehung stehen. Als Testgröße wird hierbei beispielsweise der Motorstrom, die Motorspannung, die (Motor-)Drehzahl, das Motormoment des Fensterhebermotors oder eine aus mindestens einer dieser Größen abgeleitete Größe herangezogen.
• Der „Aktivitätszustand” der Schließhilfe kann in einfacher Ausführung der Erfindung als binäre Information („aktiv/inaktiv”, „An/Aus”, „1/0”, etc.) ermittelt werden, wobei im „aktiven” Zustand („An” bzw. „1”) die Schließhilfe eine Schließkraft auf die Fahrzeugtür ausübt, und im „inaktiven” Zustand („Aus” bzw. „0”) keine Kraft auf die Fahrzeugtür ausübt.
• Der ermittelte Aktivitätszustand der Schließhilfe kann in verfeinerter Ausführung der Erfindung auch eine Information über die Änderung der ausgeübten Schließkraft enthalten. Beispielsweise kann der ermittelte Aktivitätszustand drei Werte (z. B. „Anzug/Entlastung/inaktiv”, „+1/–1/0”, etc.) annehmen, wobei die Aktivitätszustände „Anzug” („+1”) und „Entlastung” („–1”) wie vorstehend erwähnt das Verspannen bzw. Entlasten der Fahrzeugtür durch die Schließhilfe kennzeichnen, während die Schließhilfe im Aktivitätszustand „inaktiv” („0”) wiederum keine Kraft auf die Fahrzeugtür ausübt.
• Wiederum alternativ kann als Aktivitätszustand quantitativ die von der Schließhilfe auf die Fahrzeugtür ausgeübte Schließkraft oder deren Änderung ermittelt werden. Bei inaktiver Schließhilfe hat die erfasste Schließkraft den Wert Null.
• Durch die Berücksichtigung des Aktivitätszustandes der Schließhilfe kann bei dem erfindungsgemäßen Einklemmschutzverfahren zweckmäßigerweise der Schwellwert besonders präzise an die Situation der Fahrzeugtür (unbelastet oder unter Einfluss der Schließhilfe) angepasst werden, so dass ein unerwünschtes Auslösen des Einklemmfalls effektiv vermieden wird. Gleichzeitig kann durch die verschiedene Vorgabe des Schwellwertes der Sicherheitsabstand des Schwellwertes zu dem entsprechenden Normalverlauf der Testgröße in Abwesenheit eines Einklemmfalls besonders klein gewählt werden, d. h. besonders eng an den Normalverlauf angepasst werden. Somit ist vorteilhafterweise auch ein sicheres bzw. frühes Erkennen des Einklemmfalles gewährleistet.
• Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der Schwellwert in Abhängigkeit von dem Aktivitätszustand beispielsweise zwischen zwei fest vorgegebenen, konstanten Werten geschaltet wird. In vorteilhafter Ausführung des Verfahrens ist der Schwellwert allerdings variabel, insbesondere als Funktion der Stellzeit oder der Stellposition des Fahrzeugfensters vorgegeben. Dabei wird der Verlauf der sich während des Scheibenstellvorgangs ergebenden Schwellwertkurve in Abhängigkeit des Aktivitätszustands der Schließhilfe variiert.
• So ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung für den Schwellwert bei inaktiver Schließhilfe ein Normalverlauf des Schwellwerts (Normal-Schwellwert) als Funktion der Stellzeit oder der Stellposition des Fahrzeugfensters hinterlegt. Dieser Normal-Schwellwerts wird beispielweise bestimmt, indem der typische Kurvenverlauf der Testgröße über der Stellposition oder der Stellzeit während einer oder mehrerer Kalibrierfahrten der Fahrzeugscheibe bei unbewegter Fahrzeugtür erfasst und mit einem Offset beaufschlagt wird. Durch den Offset wird der Normal-Schwellwert gegenüber dem typischen Kurvenverlauf der Testgröße verschoben. Der Offset kann dabei wahlweise als Konstante oder als Funktion der Stellzeit oder der Stellposition des Fahrzeugfensters hinterlegt sein. Durch die Kalibrierfahrten, für die auch Stellvorgänge im gewöhnlichen Betrieb des Fensterhebers herangezogen werden können, wird der Normal-Schwellwert also an den zu erwartenden Verlauf der Testgröße angepasst. Der Normal-Schwellwert wird somit „eingelernt”.
• Alternativ hierzu wird der Normal-Schwellwert – wiederum bei inaktiver Schließhilfe – extrapolativ aus dem vorausgegangenen Verlauf der Testgröße bestimmt. Der Normal-Schwellwert wird hierzu beispielsweise aus einem gleitenden Mittelwert oder Trend mehrerer vorausgegangener Messwerte der Testgröße zuzüglich oder abzüglich eines vorgegebenen Offsets bestimmt. Der Normal-Schwellwert wird in diesem Fall dem vorausgegangenen Verlauf der Testgröße „nachgeführt”.
• Für die durch die Schließhilfe belastete Fahrzeugtür wird der Verlauf des Schwellwerts gegenüber dem Normal-Schwellwert verändert, und zwar vorzugsweise derart, dass der Unterschied des Schwellwerts zu dem Normal-Schwellwert während der Anzugphase der Schließhilfe sukzessive vergrößert wird, und dass der Schwellwert während der anschließenden Entlastungsphase wiederum sukzessive an den Normal-Schwellwert angenähert wird. Insbesondere wird der Schwellwert während der Anzugsphase sukzessiv erniedrigt (oder erhöht) und während der anschließenden Entlastungsphase wieder sukzessive erhöht (oder erniedrigt). Der Verlauf des Schwellwerts wird in diesem Fall vorzugsweise durch eine hinterlegte zeitabhängige Funktion bestimmt. Die Änderung des Schwellwerts während der Aktivität der Schließhilfe kann im Rahmen der Erfindung allerdings auch als Funktion der Stellposition der Fahrzeugscheibe oder der Schließkraft vorgegeben sein.
• In einfacher Ausführung des Einklemmschutzverfahrens wird als für den Aktivitätszustand der Schließhilfe charakteristisches Zustandssignal das Türkontaktsignal eines Türkontaktschalters herangezogen. Durch das Türkontaktsignal wird hierbei zweckmäßigerweise auch die Schließhilfe aktiviert. Das Türkontaktsignal wird vorzugsweise ausgegeben, wenn die Fahrzeugtür bis an die Türdichtung geschlossen ist, d. h. an der Türdichtung anliegt. Insbesondere ist ein solcher Türkontaktschalter mit einer Vorraste des Türschlosses gekoppelt. Die Vorraste ist regelmäßig dazu vorgesehen, die Fahrzeugtür zu Beginn des Türdichtungsbereiches, d. h. wenn die Tür unmittelbar auf der Türdichtung aufliegt, zu ergreifen. An dieser Vorraste greift die Schließhilfe an und zieht die Fahrzeugtür bis in eine Hauptraste, in der die Fahrzeugtür in ihrer endgültigen Schließposition angeordnet ist.
• In einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante wird als Zustandssignal ein Betriebssignal, insbesondere die Drehzahl oder der Motorstrom des die Schließhilfe antreibenden Schließmotors erfasst.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kommt vorzugsweise bei einer rahmenlosen Fahrzeugtür, beispielsweise in einem Cabrio oder Coupe zum Einsatz. Es kann vorteilhaft aber auch bei gerahmten Fahrzeugtüren eingesetzt werden.
• Die erfindungsgemäße Einklemmschutzeinheit für die Fahrzeugscheibe umfasst eine Steuereinheit, die schaltungs- oder programmtechnisch dazu eingerichtet ist, das vorstehend beschriebene Einklemmschutzverfahren – vorzugsweise automatisch – durchzuführen. Die Steuereinheit kann im Rahmen der Erfindung als nicht-programmierbare elektronische Schaltung ausgebildet sein und hierbei beispielsweise in eine Steuerung des Fensterhebermotors integriert sein. Vorzugsweise ist die Steuereinheit allerdings durch einen Mikrokontroller gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Einklemmschutzverfahrens in Form eines Softwaremoduls implementiert ist. Dieses Softwaremodul kann hierbei insbesondere einen Bestandteil einer übergreifenden Steuersoftware (Firmware) der Steuerung des Fensterhebermotors bilden.
• In bevorzugter Ausführung ist die Steuereinheit zum Empfang des Zustandsignals signalübertragungstechnisch mit der Schließhilfe oder dem Türkontaktschalter gekoppelt.
• Das erfindungsgemäße Stellsystem für die Fahrzeugtür umfasst einen Stellmotor (Fensterhebermotor) zur Verstellung der in der Fahrzeugtür verstellbar gehalterten Fahrzeugscheibe. Des Weiteren umfasst das Stellsystem eine der Fahrzeugtür zugeordnete Schließhilfe sowie eine Einklemmschutzeinheit der vorstehend beschriebenen Art.
• Im Falle einer motorisch bewegten Fahrzeugtür umfasst das Stellsystem vorzugsweise auch den Stellmotor (Türmotor) zur Bewegung der Fahrzeugtür. Das Stellsystem umfasst in zweckmäßiger Ausführung insbesondere alle der Fahrzeugtür zugeordneten elektromechanischen Antriebe sowie die damit zusammenwirkenden Steuerungskomponenten und Sensoren.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
• 1 in schematischer Darstellung eine rahmenlose Fahrzeugtür mit teilweise abgesenkter Fahrzeugscheibe sowie mit einem Stellsystem zum Verstellen der Fahrzeugscheibe und zum Schließen der Fahrzeugtür, und
• 2 in einem schematischen Diagramm über der Stellposition der Fahrzeugscheibe einen typischen Verlauf der Drehzahl des die Fahrzeugscheibe bewegenden Stellmotors sowie einen Schwellwert zur Erkennung eines Einklemmfalls während der Verstellung der Fahrzeugscheibe.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• In 1 ist eine rahmenlose (Fahrzeug-)Tür 1 eines Coupes oder Cabrios dargestellt. In der Tür 1 ist eine (Fahrzeug-)Scheibe 2 angeordnet, die mittels eines Fensterhebers 4 entlang eines Stellwegs X zwischen einer in der Tür 1 versenkten Offenstellung und einer aus der Tür 1 hervorstehenden Schließstellung verstellbar ist. Bei geschlossener Tür 1 liegt die Scheibe 2 in ihrer Schließstellung umlaufend (bis auf ihre innerhalb der Tür 1 angeordnete Unterkante) an einer (Tür- und Scheiben-)Dichtung 8 des die Tür 1 halternden Türrahmens 10 der Fahrzeugkarosserie an. Bei einer Verstellung der Scheibe 2 bei geschlossener Tür 1 gleitet die Scheibe 2 mit ihrer Hinterkante 12 entlang der in diesem Bereich senkrecht verlaufenden Dichtung 8. 1 zeigt die Scheibe 2 in einer Stellposition x zwischen der Offenstellung und der Schließstellung.
• Der Fensterheber 4 weist einen Stellmotor (nachfolgend Fensterhebermotor 14) auf, der über eine in 1 angedeutete Fensterhebermechanik 16 mit der Scheibe 2 kraftübertragungstechnisch gekoppelt ist. Der Fensterheber 4 ist Teil eines Stellsystems 18, das zur Ansteuerung des Fensterhebers 4 eine Steuereinheit 20 umfasst.
• Das Stellsystem 18 umfasst weiterhin eine Schließhilfe 22, die den Schließvorgang der Tür 1 unterstützt. Die Schließhilfe 22 ist konkret dazu vorgesehen, die manuell oder mittels eines Türmotors bis zum Anschlag an der Dichtung 8 geschlossene Tür 1 über das zugeordnete Schloss 24 entgegen dem Widerstand der Dichtung 8 in ihre endgültige Schließposition zu ziehen. Die Tür 1 wird hierbei in einer Anzugphase bis über die endgültige Schließposition hinaus in die Dichtung 8 eingezogen, anschließend in einer Entlastungsphase entlastet und um einen geringfügigen Öffnungsweg in die endgültige Schließposition zurück bewegt.
• Zur Aktivierung der Schließhilfe 22 umfasst das Stellsystem 18 zudem einen Türkontaktschalter 26, der ein Türkontaktsignal S_T an die Steuereinheit 20 ausgibt. Aus dem Türkontaktsignal S_T ist dabei erkennbar, ob die Tür 1 an der Dichtung 8 anliegt. Beispielsweise hat das Türkontaktsignal S_T den Wert „1”, wenn die Tür 1 an der Dichtung 8 anliegt, und ansonsten den Wert „0”. Bei einem Signalwechsel des Türkontaktsignals S_T von „0” auf „1” gibt die Steuereinheit 20 ein Schließsignal S_Z an die Schließhilfe 22 aus, wodurch die Schließhilfe 22 aktiviert wird und die Tür 1 in die endgültige Schließposition einzieht.
• Zur Steuerung der Verstellbewegung der Scheibe 2 ist die Steuereinheit 20 signalübertragungstechnisch über eine Steuerleitung 28 mit dem Fensterhebermotor 14 des Fensterhebers 4 gekoppelt. Um zu verhindern, dass in einem Einklemmfall ein Gegenstand oder ein Körperteil eines Fahrzeuginsassen beim Schließen der Scheibe 2 zwischen dieser und dem Türrahmen 10 eingeklemmt wird, umfasst das Stellsystem 18 außerdem eine Einklemmschutzeinheit 30. Diese bildet vorzugsweise programmtechnisch eine Einheit mit der Steuereinheit 20. Insbesondere sind die Steuereinheit 20 und die Einklemmschutzeinheit 30 als Bestandteile eines übergreifenden Steuerprogramms (Firmware) in einem Mikrocontroller des Stellsystems 18 implementiert.
• Die Einklemmschutzeinheit 30 ist dazu vorgesehen, in einem Einklemmfall die Verstellung der Scheibe 2 zu stoppen oder zu reversieren, d. h. zur Freigabe des Gegenstands oder Körperteils die Scheibe 2 in Richtung auf ihre Ausgangsstellung zurück zu bewegen.
• Als Testgröße zur Erkennung eines etwaigen Einklemmfalls während der Verstellung der Scheibe 2 zieht die Einklemmschutzeinheit 30 die Drehzahl n des Fensterhebermotors 14 des Fensterhebers 4 als charakteristische Testgröße für die Last des Fensterhebermotors 14 heran. Die Drehzahl n wird von der Steuereinheit 20 durch Auswertung des Signals eines Hall-Sensors erhoben, der mit einem drehfest mit der Motorwelle des Fensterhebermotors 14 gekoppelten Ringmagneten zusammenwirkt. Aus dem Signal des Hall-Sensors ermittelt die Steuereinheit 20 auch die Stellposition x der Scheibe. Als Maß für die Stellposition x wird dabei beispielhaft eine dimensionslose Größe erfasst, die die Anzahl der Vierteldrehungen der Motorwelle des Fensterhebermotors 14 während des laufenden Stellvorgangs angibt.
• Durch Extrapolation des bisherigen Verlaufs der Drehzahl n generiert die Einklemmschutzeinheit 30 in nachfolgend näher beschriebener Weise einen Schwellwert n_S. Während der Verstellung der Scheibe 2 vergleicht die Einklemmschutzeinheit 30 fortlaufend den aktuellen Messwert der Drehzahl n mit dem Schwellwert n_S.
• Wird die Scheibe 2 gegen ein Hindernis, beispielsweise das Körperteil eines Fahrzeuginsassen, bewegt, verlangsamt sich aufgrund des Widerstandes die Verstellgeschwindigkeit der Fahrzeugscheibe, und die Drehzahl n des Fensterhebermotors 14 bricht ein. Der Schwellwert n_S ist derart gewählt, dass in diesem Fall die Drehzahl n den Schwellwert n_S überschreitet. Die Einklemmschutzeinheit 30 gibt hierauf ein entsprechendes Stoppsignal S_H an den Fensterhebermotor 14 aus, um die Verstellung zu reversieren.
• Da es sich bei der Tür 1 um eine rahmenlose Fahrzeugtür handelt, und somit die zugehörige Dichtung 8 am Türrahmens 10 angeordnet ist, wird der Laufwiderstand der Scheibe 2 von der Türstellung signifikant beeinflusst. Insbesondere trifft bei gleichzeitigem Verstellen der Scheibe 2 und Schließen der Tür 1 die Scheibe 2 regelmäßig während des laufenden Stellvorgangs auf die Dichtung 8, wodurch der Laufwiderstand sprunghaft ansteigt. Beim Zuziehen der Tür 1 durch die Schließhilfe 22 wird der Laufwiderstand der Scheibe 2 weiter dadurch erhöht, dass die Scheibe 2 mit erhöhter Kraft gegen die Dichtung 8 gedrückt wird.
• Der erhöhte Laufwiderstand der Scheibe 2 führt zu einem Einbruch der Drehzahl n. Um in diesem Fall eine fehlerhafte Detektion eines Einklemmfalls und somit ein Fehlreversieren der Scheibe 2 zu verhindern, wird der bzw. der Einklemmschutzeinheit 30 von der Schließeinheit 22 ein Zustandssignal zugeführt, das den Aktivitätszustand der Schließhilfe kennzeichnet. Das nachfolgend als Betriebssignal S_B bezeichnete Zustandssignal kann drei Werte annehmen, nämlich
• – „1” („Anzug”),
• – „–1” („Entlastung”) und
• – „0” („Inaktiv”),
wobei diese Werte die Anzugsphase bzw. die Entlastungsphase bzw. den inaktiven Zustand der Schließhilfe 22 kennzeichnen. In letzterem steht die Schließhilfe 22 nicht mit der Tür 1 in Eingriff und übt auf diese auch keine Kraft aus.
• In 2 ist schematisch der Verlauf der Drehzahl n des Fensterhebermotors 14 in Abhängigkeit der Stellposition x der Scheibe 2 dargestellt. Der dargestellte Verlauf der Drehzahl n (nachfolgend als Drehzahlverlauf n(x) bezeichnet) ergibt sich typischerweise bei Verstellung der Scheibe 2 in die Schließstellung 6 bei gleichzeitigem Schließen der Tür 1.
• Zu Beginn des Stellwegs X weist der Drehzahlverlauf n(x) ein Einschwingverhalten auf, das aufgrund eines erhöhten Anlaufmoments des Fensterhebermotors 14 und der Fensterhebermechanik 16 auftritt. In einem quasi-stationären Zustand, der im Anschluss an die Einschwingphase auftritt, weist der Drehzahlverlauf n(x) eine näherungsweise konstante Drehzahl n auf. In diesem Bereich des Stellwegs X ist die Tür 1 geöffnet, so dass die Scheibe 2 nicht mit der Dichtung 8 in Kontakt steht, und die Scheibe 2 unter nahezu konstanter Reibung aus der Tür 1 ausgefahren wird.
• In dem Fallbeispiel gemäß 2 trifft die Tür 1 bei einer Stellposition x_T der Scheibe 2 auf die Dichtung 8. Durch den Anschlag an der Dichtung 8 wird die Scheibe 2 vorübergehend in Schwingung versetzt, was zu einer Schwankung im Drehzahlverlauf n(x) führt. An der Stellposition x_T wird zudem der Türkontaktschalter 26 durch die Tür 1 betätigt, so dass der Wert des Türkontaktsignals S_T (dargestellt durch die gepunktete Linie in 2) von „0” auf „1” wechselt.
• Mit geringem Zeitversatz nach der Betätigung des Türkontaktschalters 26 – entsprechend einer Stellposition x_Z der Scheibe 2 – schaltet die Schließhilfe 22 durch entsprechende Bestromung des Schließmotors in die Anzugsphase und zieht mittels des Schlosses 24 die Tür 1 in die Dichtung 8 ein. Der Wert des Betriebssignals S_B (siehe gestrichelte Linie in 2) wechselt entsprechend von „0” auf „1”. Aufgrund der erhöhten Reibung zwischen der Scheibe 2 und der Dichtung 8 bricht die Drehzahl n während der Anzugsphase signifikant ein.
• Anschließend wird die Tür 1 von der Schließhilfe 22 entlastet, wobei die Tür 1 aufgrund der Federkraft der Dichtung 8 in ihre endgültige Schließposition zurückfedert. Der Wert des Betriebssignals S_B wechselt entsprechend von „1” auf Während der Entlastung der Tür 1 durch die Schließhilfe 22 nimmt die Reibung zwischen der Scheibe 2 und der Dichtung 8 wieder ab, was zu einem erneuten Anstieg im Drehzahlverlauf n(x) führt.
• Nach Abschluss der Entlastungsphase – entsprechend einer Stellposition x_ZE der Scheibe 2 – schaltet sich die Schließhilfe 22 ab, wodurch der Wert des Betriebssignals S_B von „–1” auf „0” zurückspringt. Anschließend wird der Stellvorgang der Scheibe 2 in einer weiteren quasi-stationären Phase fortgeführt.
• In 2 ist weiterhin (mit strichpunktierter Linie) der Verlauf des Schwellwertes n_S eingetragen. Die Einklemmschutzeinheit 30 ist dazu eingerichtet, den Drehzahlverlauf n(x) erst nach der Einschwingphase ab einer als Startposition x_S bezeichneten Stellposition der Scheibe 2 zu überwachen. Für die beiden quasi-stationären Bereiche des Stellwegs X, d. h. für die Verstellung der Scheibe 2 bei offener Tür 1 (in 2 zwischen der Startposition n_S und der Position x_T) und für die Verstellung bei geschlossener Tür (in 2 zwischen der Stellposition x_ZE und einer Endposition X_E) wird der Schwellwert n_S dem Drehzahlverlauf n(x) nachgeführt.
• Hierzu berechnet die Einklemmschutzeinheit 30 fortlaufend einen gleitenden Mittelwert über (z. B. vier) zeitlich frühere Drehzahlwerte im Drehzahlverlauf n(x) und subtrahiert von diesem einen vorgegebenen Offset y₁:

  
• Der Offset y₁ führt zu einer Parallelverschiebung des Schwellwertes n_S gegenüber dem Drehzahlverlauf n(x) und legt somit einen Sicherheitsabstand fest, um den die Drehzahl n von ihrem (typischen) Normalverlauf abweichen kann, ohne dass ein Einklemmfall detektiert wird. Der nach Glg. 1 für den inaktiven Zustand der Schließhilf bestimmte Schwellwert ist auch als Normal-Schwellwert n_s0 bezeichnet.
• Auch nach dem Auftreffen der Tür 1 auf die Dichtung 8 wird der Schwellwert grundsätzlich nach Glg. 1 berechnet. Allerdings setzt die Einklemmschutzeinheit 30 in der Nachschwingphase der Scheibe 2 – in 2 zwischen den Stellpositionen x_T und x_Z – den Offset y₁ auf einen größeren Wert, um eine Fehlerkennung eines Einklemmfalls zu verhindern.
• Während der aktiven Phase der Schließhilfe 22 (S_B ≠ 0), und somit zwischen den Stellpositionen x_Z und x_ZE, erniedrigt die Einklemmschutzeinheit 30 den Schwellwert gemäß n_s(t) = n_s0(x_T) – y₂(t) Glg. 2 gegenüber dem Normal-Schwellwert n_s0 um einen weiteren Offset y₂, der eine Zeitabhängigkeit aufweist (y₂ = y₂(t)). Der Normal-Schwellwert n_SO wird während der aktiven Phase der Schließhilfe 22 gemäß 2 auf dem an der Stellposition x_T berechneten Wert festgehalten (n_SO = n_SO(x_T)).
• Die Zeitabhängigkeit des Offsets y₂ ist dabei wiederum abhängig von dem Aktivitätszustand der Schließhilfe 22, und somit dem Wert des Betriebssignals U_B. Wie 2 zu entnehmen ist, wird der Offset y₂ beispielhaft
• – zeitlich linear vergrößert, solange die Schließhilfe 22 die Tür 1 anzieht (S_B = 1), und
• – zeitlich linear verkleinert, solange die Schließhilfe 22 die Tür 1 entlastet (S_B = –1)
• Hierdurch folgt der Schwellwert n_S während der aktiven Phase der Schließhilfe 22 dem durch diese verursachten Einbruch der Drehzahl n.
• Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.
• Bezugszeichenliste

1

(Fahrzeug-)Tür

2

(Fahrzeug-)Scheibe

4

Fensterheber

8

(Tür- und Scheiben-)Dichtung

10

Türrahmen

12

Hinterkante

14

Fensterhebermotor

16

Fensterhebermechanik

18

Stellsystem

20

Steuereinheit

22

Schließeinheit

24

Schloss

26

Türkontaktschalter

28

Steuerleitung

30

Einklemmschutzeinheit

X

Stellweg

x

Stellposition

x_S

Startposition

x_T

Position

x_Z

Stellposition

x_ZE

Stellposition

x_E

Endposition

n

Drehzahl

n(x)

Drehzahlverlauf

n_S

Schwellwert

S_T

Türkontaktsignal

S_Z

Schließsignal

S_B

Betriebssignal

S_H

Stoppsignal

n_SO

Normal-Schwellwert

Claims (8)

1. Einklemmschutzverfahren für eine mittels eines Stellmotors (14) verstellbare Fahrzeugscheibe (2) einer Fahrzeugtür (1), die mittels einer Schließhilfe (22) in eine Schließposition verfahren wird, wobei während der Verstellung der Fahrzeugscheibe (2) fortlaufend eine für die Motorlast charakteristische Testgröße (n) erfasst und mit einem Schwellwert (n_S) verglichen wird, und wobei die Verstellung der Fahrzeugscheibe (2) gestoppt oder reversiert wird, wenn die Testgröße (n) den Schwellwert (n_S) überschreitet, wobei ein für den Aktivitätszustand der Schließhilfe (22) charakteristisches Zustandssignal (S_B) erfasst wird, und wobei der Schwellwert (n_S) in Abhängigkeit des Zustandssignals (S_B) verschieden vorgegeben wird.
2. Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 1, wobei als Zustandssignal für den Aktivitätszustand der Schließhilfe (22) ein Türkontaktsignal (S_T) eines Türkontaktschalters (26) herangezogen wird.
3. Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 1, wobei als Zustandssignal für den Aktivitätszustand der Schließhilfe (22) ein Betriebssignal (S_B) eines die Schließhilfe (22) antreibenden Schließmotors herangezogen wird.
4. Einklemmschutzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei während der aktiven Phase der Schließhilfe (22) der Schwellwert (n_S) gemäß einer vorgegebenen Abhängigkeit von der Zeit oder der Stellposition (x) der Fahrzeugscheibe (2) verändert wird.
5. Einklemmschutzeinheit (30) für eine mittels eines Stellmotors (14) verstellbare Fahrzeugscheibe (2) einer Fahrzeugtür (1), die mittels einer Schließhilfe (22) in eine Schließposition verfahrbar ist, und mit einer Steuereinheit (20), die dazu eingerichtet ist, das Einklemmschutzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durchzuführen.
6. Einklemmschutzeinheit (30) nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (20) signalübertragungstechnisch mit einem Türkontaktschalter (26) gekoppelt ist.
7. Einklemmschutzeinheit (30) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuereinheit (20) signalübertragungstechnisch mit der Schließhilfe (22) gekoppelt ist.
8. Stellsystem für eine Fahrzeugtür (1), – mit einem Stellmotor (14) zur Verstellung einer in der Fahrzeugtür (1) verstellbar gehalterten Fahrzeugscheibe (2), – mit einer Schließhilfe (22) zum Verstellen der Fahrzeugtür (1) in ihre Schließposition, und – mit einer Einklemmschutzeinheit (30) nach einem der Ansprüche 5 bis 7.

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