DE102015217895A1

DE102015217895A1 - Ansteuerverfahren für einen Fensterheber eines Cabriolets mit einem motorisch verstellbaren Verdeck

Info

Publication number: DE102015217895A1
Application number: DE102015217895.1A
Authority: DE
Inventors: Marcus Scholz
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Ein besonders zuverlässiger Betrieb eines motorisch verstellbaren Verdecks (4) eines Cabriolets (1) wird durch ein Ansteuerverfahren für einen motorischen Fensterheber (5) einer Seitenscheibe (3) des Cabriolets (1) erzielt. Dabei wird im Betrieb eines Stellmotors (20) mittels des Fensterhebers (5) fortlaufend aus einer Betriebsgröße (φ) des Stellmotors (20) ein Maß (x´) für die Stellposition (x) der Seitenscheibe (3) errechnet. Dieses Maß (x´) für die Stellposition (x) wird in einem Normierungsschritt auf einen Referenzwert normiert, wenn der Stellmotor (20) für mindestens eine vorgegebene Blockzeit über das Erreichen einer Blockstellung hinaus angesteuert wird. Der Fensterheber (5) wird dabei als denormiert klassifiziert, wenn der Normierungsschritt für eine vorgegebene Zeitspanne oder eine vorgegebene Anzahl von Betriebszyklen nicht durchgeführt wurde. Verfahrensgemäß wird der Stellmotor (20) in Reaktion auf einen Verdeckbetätigungsbefehl (C1) angesteuert, um die Seitenscheibe (3) vor einer Verdeckbewegung in eine teilweise oder gänzlich offene Stellung zu bewegen. Der Stellmotor (20) wird dabei in denormiertem Zustand des Fensterhebers (5) für eine vorgegebene Zeitspanne, bis zum Erreichen einer unteren Blockstellung oder nach Maßgabe des Maßes (x´) für die Stellposition (x) um ein vorgegebenes Wegintervall in Öffnungsrichtung der Seitenscheibe (3) angesteuert. Andernfalls wird der Stellmotor (20) in Reaktion auf den Verdeckbetätigungsbefehl (C1) derart angesteuert, dass das Maß (x´) für die Stellposition (x) der Seitenscheibe (3) an einen vorgegebenen Sollwert angeglichen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ansteuerverfahren für einen Fensterheber eines Cabriolets, das ein motorisch verstellbares Verdeck umfasst. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen zugehörigen Fensterheber sowie auf ein Cabriolet („Cabrio“), das ein motorisch verstellbares Verdeck sowie einen solchen Fensterheber umfasst.
Moderne Cabriolets sind häufig mit einem motorisch verstellbaren Verdeck ausgestattet, das auf einen Betätigungsbefehl eines Fahrzeugnutzers hin motorisch zwischen einer Schließ- und einer Offenstellung verfahrbar ist. Regelmäßig umfasst ein solches Cabrio zudem motorische Fensterheber, mittels derer die Seitenscheiben des Cabrios motorisch zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verfahren werden können.
Um das Verdeck sicher öffnen, und insbesondere schließen zu können, werden vor jeder automatischen Betätigung des Verdecks üblicherweise die Seitenscheiben mittels der zugeordneten Fensterheber automatisch auf eine vorgegebene Stellposition abgesenkt, die nachfolgend als „Cabrio-Position“ bezeichnet ist. Insbesondere beim Schließen des Verdecks dient das Absenken der Seitenscheiben auch dazu, eine Beschädigung der Seitenscheiben durch die Verdeckmechanik zu vermeiden.
Um die Cabrio-Position präzise anfahren zu können, benötigt der Fensterheber eine Information über die Stellposition der zugeordneten Seitenscheibe. Moderne Fensterheber erfassen hierzu üblicherweise eine Betriebsgröße ihres Stellmotors, und berechnen hieraus ein Maß für die Stellposition der Seitenscheibe (also eine für die Stellposition charakteristische Messgröße). Dieses berechnete Maß ist zur Unterscheidung von der tatsächlichen, mechanischen Stellposition der Seitenscheibe als „logische Stellposition“ bezeichnet.
Meist wird als Betriebsgröße der Umdrehungswinkel der Motorwelle während eines Stellvorgangs herangezogen (der Umdrehungswinkel kann hierbei insbesondere auch in Form der Anzahl der Umdrehungen der Motorwelle oder in sonstigen dimensionslosen Einheiten angegeben sein). Zur Erfassung des Umdrehungswinkels umfasst ein Fensterheber oft einen Hall-Sensor, der mit einem drehfest mit der Motorwelle gekoppelten Ringmagneten zusammenwirkt. Oft sind Fensterheber hierbei mit Doppel-Hall-Sensoren ausgestattet, aus deren Messsignal sich die Verstellrichtung eindeutig erkennen lässt. Einfache Fensterheber sind bisweilen aber lediglich mit einem Einfach-Hall-Sensor versehen, dessen Messsignal den Umdrehungswinkel richtungsinvariant angibt. Ein solcher Einfach-Hall-Sensor erzeugt für einen gegebenen Umdrehungswinkel der Motorwelle unabhängig von deren Drehrichtung stets das gleiche Messsignal. Um aus diesem Messsignal die logische Stellposition bestimmen zu können, wird von dem Fensterheber aufgrund der Randbedingungen des laufenden Stellvorgangs auf die Drehrichtung geschlossen.
Die vorstehend beschriebene Bestimmung der logischen Stellposition ist allerdings generell anfällig für Zählfehler, die zu einer Abweichung der logischen Stellposition von der mechanischen Stellposition führen. Solche Zählfehler werden insbesondere regelmäßig verursacht durch Bewegungen der Stellmechanik, die nicht durch Ansteuerung des Stellmotors verursacht werden, sondern beispielsweise durch mechanische Entspannung der Stellmechanik, fahrbedingte Vibrationen oder Temperaturänderungen. Zählfehler können des Weiteren auch durch Fertigungstoleranzen der Hall-Sensoren oder Alterungserscheinungen (z.B. die alterungsbedingte Seillängung bei einem Seilfensterheber) verursacht sein. Solche Zählfehler können sich unter ungünstigen Umständen über mehrere Betriebszyklen hin aufsummieren, so dass die mechanische Stellposition und die logische Stellposition der Seitenscheibe im Lauf mehrerer Betriebszyklen zunehmend auseinanderdriften. Besonders stark ist diese Drift bei Fensterhebern mit Einfach-Hall-Sensoren, da hier solche nicht durch den Stellmotor verursachten Fensterbewegungen durch den Fensterheber regelmäßig in die falsche Richtung gezählt werden.
Eine zu starke Abweichung der logischen Stellposition von der mechanischen Stellposition ist jedoch gerade für die Fensterbewegung im Rahmen einer automatischen Verdeckbetätigung kritisch, zumal der Fensterheber in diesem Fall keine genaue Information über die tätsächliche Fensterposition hat, und somit eine falsche Einstellung der Cabrio-Position oder gar eine Kollision des Verdecks mit der Seitenscheibe nicht ausgeschlossen werden können.
Um ein Auseinanderdriften der logischen Stellposition und der mechanischen Stellposition zu vermeiden, werden Fensterheber üblicherweise regelmäßig nachnormiert, wobei die logische Stellposition durch Zurücksetzung auf einen Referenzwert an die mechanische Stellposition angeglichen wird. Zur Nachnormierung wird die Seitenscheibe regelmäßig mittels des Fensterhebers bei geschlossenem Verdeck in eine obere Blockposition gefahren, in der die Seitenscheibe mit ihrem oberen Rand in einer oberen Fensterdichtung einliegt. In dieser Blockposition wird dann die logische Stellposition auf den vorgegebenen Referenzwert, beispielsweise auf Null, gesetzt.
Die Blockposition wird üblicherweise daran erkannt, dass die Fensterbewegung für mehr als eine festgelegte Blockzeit, z.B. mehr als 300 Millisekunden, trotz fortgesetzter Ansteuerung des Stellmotors zum Erliegen kommt. Um eine Fehlnormierung des Fensterhebers zu vermeiden, wird die Nachnormierung nur dann vorgenommen, wenn die obige Bedingung erfüllt ist, wenn also die Blockzeit überschritten wird.
Problematisch ist die Nachnormierung allerdings bei Fensterhebern, wie sie bei Cabrios häufig für die hinteren Fahrzeugfenster eingesetzt werden. Bei solchen – häufig als bahngeführte Fensterheber ausgestalteten – Fensterhebern wird oft bewusst kein Einklemmschutz vorgesehen, zumal bei der durch einen solchen Fensterheber verursachten Fensterbewegung regelmäßig seitliche Spalte (Scherspalte) auftreten, in denen ein Einklemmfall aufgrund der auftretenden Scherkräfte einerseits zu schweren Verletzungen führen kann, andererseits aber durch einen Einklemmschutz kaum erkannt werden kann. Aufgrund des fehlenden Einklemmschutzes ist bei solchen Fensterhebern regelmäßig aus Sicherheitsgründen auch kein großräumiger Automatiklauf in die Schließposition vorgesehen. Vielmehr kann ein solcher Fensterheber nur durch dauerhaften manuellen Druck auf ein Bedienelement, insbesondere eine Bedientaste, geschlossen werden. Kleinräumige automatische Stellvorgänge dagegen, wie insbesondere Kurzhubbewegungen, sind bei solchen Fensterhebern allerdings meist vorgesehen.
Eine sichere Erkennung der oberen Blockposition (die eine dauerhafte Blockierung der Fensterbewegung über die gesamte Blockzeit voraussetzt) kann ohne einen automatischen Schließvorgang jedoch nicht sichergestellt werden, da die Bedientaste von dem Benutzer jederzeit losgelassen werden kann. Dies kann dazu führen, dass die Nachnormierung über eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Bedienzyklen unterbleibt, was zu einer Denormierung des Fensterhebers, also zu einem Auseinanderdriften der logischen Stellposition und der mechanischen Stellposition führen kann.
Um in diesem Fall das Risiko einer Beschädigung des Verdecks oder der Seitenscheibe zu vermeiden, blockieren Verdeckstellvorrichtungen mitunter eine automatische Verdeckverstellung, wenn einer der Fensterheber als denormiert erkannt wird. Das kann unter ungünstigen Randbedingungen dazu führen, dass das automatisch verstellbare Verdeck eines Cabrios zwar geöffnet, aber später – aufgrund zwischenzeitlich eingetretener Denormierung eines Fensterhebers nicht mehr geschlossen werden kann. Auch eine nachträgliche Normierung des denormierten Fensterhebers ist in diesem Fall häufig nicht möglich, da die Normierung ja ein geschlossenes Verdeck voraussetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorstehend beschriebene Problem zu beheben und somit einen besonders zuverlässigen Betrieb eines motorisch verstellbaren Verdecks eines Cabriolets zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt dabei weiterhin die Erkenntnis zugrunde, dass das vorstehend skizzierte Problem – obwohl dieses Problem primär die Funktion des Verdecks betrifft – einfach aber gleichwohl effektiv durch Weiterbildung eines in Kombination mit dem Verdeck einzusetzenden Fensterhebers gelöst werden kann.
Entsprechend wird die obige Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Ansteuerverfahren für einen Fensterheber eines Cabriolets mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bezüglich eines zugehörigen Fensterhebers wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 6. Bezüglich eines Cabriolets, das das Verdeck und den Fensterheber umfasst, wird die Aufgabe schließlich erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8.
Die Erfindung geht aus von einem Fensterheber für ein Cabriolet mit einem motorisch verstellbaren Verdeck. Der Fensterheber umfasst einen Stellmotor zur reversiblen Verstellung einer an das Verdeck angrenzenden Seitenscheibe des Cabriolets zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand.
Verfahrensgemäß wird im Betrieb dieses Stellmotors fortlaufend aus einer Betriebsgröße des Stellmotors ein Maß für die Stellposition – also eine „logische Stellposition“ der vorstehend beschriebenen Art – errechnet. Diese logische Stellposition wird – stets oder nach vorgegebenen Regeln, beispielsweise jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl von Betriebszyklen – in einem Normierungsschritt auf einen Referenzwert normiert, wenn eine vorgegebene Normierungsbedingung erfüllt wird. Als Normierungsbedingung ist dabei insbesondere vorgegeben, dass der Stellmotor für mindestens eine vorgegebene Blockzeit über das Erreichen einer Blockstellung (insbesondere der oberen Blockstellung, die durch den Anschlag der vollständig geschlossenen Seitenscheibe an der oberen Fensterdichtung erreicht wird) hinaus angesteuert wird. Im Rahmen der Erfindung kann die Normierungsbedingung aber auch in anderer Form vorgegeben sein. Beispielsweise wird in alternativer Ausführung der Erfindung der Normierungsschritt dann vorgenommen, wenn von dem Fensterheber eine entlang des Stellwegs vorgesehene Normierungsmarkierung überfahren wird. Die Normierungsmarkierung besteht dabei insbesondere in einer charakteristischen Variation des – der Scheibenbewegung entgegenwirkenden und von dem Stellmotor zu überwindenden – mechanischen Stellwiderstands, also einer charakteristischen, punktuellen Leicht- oder Schwergängigkeit beim Verfahren der Fensterscheibe.
Der Fensterheber wird dabei als „denormiert“ klassifiziert, wenn der Normierungsschritt für eine vorgegebene Zeitspanne oder eine vorgegebene Anzahl von Betriebszyklen nicht durchgeführt wurde. Ferner wird der Fensterheber im Rahmen der Erfindung vorzugsweise auch dann als denormiert klassifiziert, wenn in Sonderfällen die gespeicherte Information über die logische Stellposition nicht vorhanden ist (beispielsweise direkt nach dem Einbau des Fensterhebers) oder verloren gegangen ist (z.B. nach Einbruch oder Abschaltung der Versorgungsspannung und damit verbundener Speicherlöschung).
Andernfalls, d.h. wenn der Normierungsschritt ordnungsgemäß innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne und/oder der vorgegebenen Anzahl von Betriebszyklen durchgeführt wurde, und wenn (in Abwesenheit der vorstehend beschriebenen Sonderfälle) die Information über die logische Stellposition verfügbar ist, wird der Fensterheber als „normiert“ (d.h. nicht denormiert) klassifiziert.
In Reaktion auf einen Verdeckbetätigungsbefehl wird der Stellmotor angesteuert, um die Seitenscheibe vor einer Verdeckbewegung in eine teilweise oder gänzlich offene Stellung zu bewegen. Der Stellmotor wird dabei erfindungsgemäß in Abhängigkeit des Normierungszustands des Fensterhebers, also je nachdem, ob der Fensterheber als normiert oder denormiert klassifiziert ist, in unterschiedlicher Weise angesteuert.
In denormiertem Zustand des Fensterhebers wird der Stellmotor

– für eine bestimmte Zeitspanne (also zeitgesteuert, z.B. für 0,5 Sekunden),
– bis zum Erreichen der unteren Blockstellung oder
– nach Maßgabe der logischen Stellposition um ein vorgegebenes Wegintervall

Andernfalls (also in normiertem Zustand des Fensterhebers) wird der Stellmotor – in an sich üblicher Weise – nach Maßgabe der logischen Stellposition positionsabhängig angesteuert. Der Stellmotor wird also derart angesteuert, dass die logische Stellposition an einen vorgegebenen Sollwert angeglichen wird. Dieser Sollwert entspricht beispielsweise der Cabrio-Position der Seitenscheibe. In diesem Fall wird die Scheibe in Reaktion auf den Verdeckbetätigungsbefehl unabhängig von ihrer Ausgangsposition in die Cabrio-Position gefahren, und dabei gegebenenfalls auch angehoben.
Die positionsabhängige Ansteuerung des Stellmotors kann dabei im Rahmen der Erfindung auch von mindestens einer weiteren Nebenbedingung, insbesondere von der Ausgangsposition der Seitenscheibe abhängig gemacht sein. Beispielsweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Seitenscheibe durch den zugeordneten, normierten Fensterheber nur dann auf die Cabrio-Position verstellt wird, wenn sie nicht bereits um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert geöffnet war.
Dadurch, dass der Fensterheber erfindungsgemäß in Abhängigkeit seines Normierungszustands in der vorstehend beschriebenen Weise zwischen verschiedenen Arten der Ansteuerung umschaltet, wird auch in denormiertem Zustand des Fensterhebers eine sichere automatische Verdeckverstellung ermöglicht. Verdeckbetätigungsbefehle werden daher erfindungsgemäß auch dann durchgeführt, wenn vorübergehend einer oder mehrere Fensterheber denormiert sind, wodurch die mit der Denormierung eines Fensterhebers herkömmlicherweise verbundenen Probleme vermieden werden. Andererseits wird durch die positionsorientierte Ansteuerung des Fensterhebers im Normalbetrieb desselben (d.h. im normierten Zustand des Fensterhebers) eine dauerhaft präzise Steuerung der Scheibenposition sichergestellt.
In vorteilhafter Ausführung der Erfindung wird in denormiertem Zustand des Fensterhebers im Anschluss an die vorstehend beschriebene Ansteuerung des Stellmotors und die damit verbundene Absenkung der Seitenscheibe eine weitere Ansteuerung des Stellmotors zur Rückstellung der Seitenscheibe ausschließlich aufgrund einen durch Nutzerinteraktion bewirkten Verstellbefehls zugelassen. Automatische Stellvorgänge zur Rückstellung der Seitenscheibe werden dagegen nicht durchgeführt. Insbesondere wird somit die Seitenscheibe des denormierten Fensterhebers vor einer Verdeckverstellung zwar automatisch aus dem Stellbereich des Verdecks herausgefahren, aber – insbesondere im Gegensatz zu den Seitenscheiben weiterer, ordnungsgemäß normierter Fensterheber – nach der Verdeckverstellung nicht wieder automatisch zurückversetzt. Die Seitenscheibe des denormierten Fensterhebers bleibt somit insbesondere auch nach der Verdeckverstellung in ganz oder teilweise geöffnetem Zustand stehen, während die übrigen Seitenscheiben des Cabriolets gegebenenfalls automatisch geschlossen werden. Durch diese Funktion wird der Fahrzeugnutzer zielgerichtet darauf hingewiesen, dass der betreffende Fensterheber eine Fehlfunktion aufweist. Selbst wenn der Fahrzeugnutzer nicht erkennt, dass diese Fehlfunktion auf eine Denormierung des Fensterhebers zurückzuführen ist, wird er in aller Regel instinktiv versuchen, die Scheibe durch einen interaktiven (manuellen) Bedienbefehl zu schließen, wodurch er quasi zwangsläufig die Normierung des Fensterhebers veranlassen und somit das Problem – bewusst oder unbewusst – beseitigen wird.
Um dieses Verhalten möglichst zu unterstützen, ist die in denormiertem Zustand des Fensterhebers vorgenommene, zeit- oder stellwegabhängige Ansteuerung des Stellmotors in Öffnungsrichtung der Seitenscheibe vorzugsweise derart dimensioniert, dass nach der Absenkung der Seitenscheibe bei geschlossenem Verdeck in jedem Fall ein deutlich sichtbarer und somit auffälliger Spalt zwischen der Seitenscheibe und der oberen Fensterdichtung verbleibt. Hierzu wird die Seitenscheibe in denormiertem Zustand des Fensterhebers vorzugsweise um mindestens 2 cm, insbesondere mindestens um 5cm abgesenkt. In alternativer Ausführung der Erfindung ist diese Ansteuerung des Stellmotors in denormiertem Zustand des Fensterhebers derart dimensioniert, dass die Seitenscheibe zeit- oder stellwegabhängig um eine Distanz abgesenkt wird, die 50% der gesamten Stellweglänge entspricht. In wiederum alternativer Ausführung der Erfindung wird der Stellmotor zeit- oder stellwegabhängig derart angesteuert, dass die Seitenscheibe – unabhängig von ihrer Ausgangsposition – in jedem Fall – vollständig geöffnet wird.
Ebenfalls um den Fahrzeugnutzer auf die erforderliche Normierung des denormierten Fensterhebers hinzuweisen, wird in zweckmäßiger Weiterbildung des Verfahrens in Reaktion auf einen Verdeckbetätigungsbefehl zusätzlich ein (optisch und/oder akustisch wahrnehmbares Warnsignal) ausgegeben, wenn sich der Fensterheber in denormiertem Zustand befindet.
Grundsätzlich kann das Verfahren im Rahmen der Erfindung bei allen motorischen Fensterhebern eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft wird das Verfahren aber bei einem Fensterheber eingesetzt, dessen Funktionsumfang keinen (großräumigen) Automatiklauf in die Schließstellung aufweist, und bei dem somit die Seitenscheibe durch den Stellmotor nur für die Dauer eines durch Nutzerinteraktion über einen Befehlsgeber (insbesondere einen Bedientaster oder eine Fernbedienung) erzeugten Stellbefehls geschlossen wird. Aufgrund des fehlenden Automatiklaufs ist der Fensterheber in dieser Ausführung zweckmäßigerweise auch nicht mit einer Einklemmschutzfunktion ausgestattet.
Für die Berechnung der logischen Stellposition werden im Zuge des Verfahrens als Betriebsgröße des Stellmotors vorzugsweise der Umdrehungswinkel oder die Drehzahl der Motorwelle herangezogen, wobei der Umdrehungswinkel bzw. die Drehzahl insbesondere aus einem drehrichtungsinvarianten (also von der Drehrichtung unabhängigen) Messsignal bestimmt werden. Als Signalgeber für dieses drehrichtungsinvariante Messsignal wird dabei in zweckmäßiger Ausführung ein Einfach-Hall-Sensor herangezogen, der mit einem mit einer Motorwelle des Stellmotors gekoppelten Ringmagneten zusammenwirkt.
Zusätzlich zu dem vorstehend bereits erwähnten Stellmotor umfasst der erfindungsgemäße Fensterheber einen Controller (d.h. ein Steuergerät). Der Controller ist hierbei allgemein – programm- und/oder schaltungstechnisch – zur Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Der Controller ist somit konkret dazu eingerichtet, im Betrieb des Stellmotors (und somit bei einer Bewegung der Seitenscheibe durch den Stellmotor) fortlaufend aus einer Betriebsgröße des Stellmotors (insbesondere des Umdrehungswinkels oder der Drehzahl) die vorstehend eingeführte logische Stellposition der Seitenscheibe zu errechnen. Der Controller ist weiterhin dazu eingerichtet, die logische Stellposition in einem Normierungsschritt auf einen Referenzwert zu normieren, wenn der Stellmotor für mindestens eine vorgegebene Blockzeit über das Erreichen einer Blockstellung hinaus angesteuert wird. Der Controller klassifiziert den Fensterheber dabei als denormiert, wenn der Normierungsschritt für eine vorgegebene Zeitspanne oder eine vorgegebene Anzahl von Betriebszyklen nicht durchgeführt wurde. Ferner klassifiziert der Controller den Fensterheber vorzugsweise auch bei Verlust oder sonstiger Nicht-Verfügbarkeit der Information über die logische Stellposition, beispielsweise nach einem Einbruch der Versorgungsspannung, als denormiert. Ansonsten klassifiziert der Controller den Fensterheber als normiert.
In Reaktion auf einen Verdeckbetätigungsbefehl steuert der Controller den Stellmotor an, um die Seitenscheibe vor einer Verdeckbewegung in eine teilweise oder gänzlich offene Stellung zu bewegen. Erfindungsgemäß ist der Controller dabei dazu eingerichtet, den Stellmotor in Antwort auf den Verdeckbetätigungsbefehl in der vorstehend beschriebenen Weise in Abhängigkeit des Normierungszustands des Fensterhebers unterschiedlich anzusteuern.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Fensterheber dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren in einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten auszuführen. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Controller zumindest im Kern durch einen Mikrocontroller mit einem Prozessor und einem Datenspeicher gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form einer Betriebssoftware (Firmware) programmtechnisch implementiert ist, so dass das Verfahren – gegebenenfalls in Interaktion mit einem Fahrzeugnutzer – bei Ausführung der Betriebssoftware in dem Mikrocontroller automatisch durchgeführt wird. Der Controller kann im Rahmen der Erfindung alternativ aber auch durch ein nicht-programmierbares elektronisches Bauteil, z.B. einen ASIC, gebildet sein, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit schaltungstechnischen Mitteln implementiert ist.
Der Fensterheber ist vorzugsweise als bahngeführter Fensterheber ausgebildet.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein Cabriolet mit einem motorisch verstellbaren Verdeck, sowie mit einem Fensterheber zum motorischn Öffnen und Schließen einer Seitenscheibe des Cabriolets, und
2 in einem Flussdiagramm ein von einem Controller des Fensterhebers automatisch durchgeführtes Verfahren zur Ansteuerung des Fensterhebers.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Cabrio 1. Das Cabrio 1 ist mit je zwei geschlossenen vorderen seitlichen (Fenster-)Scheiben 2, zwei geschlossenen hinteren seitlichen (Fenster-)Scheiben 3 und geschlossenem Verdeck 4 gezeigt. In geschlossenem Zustand taucht die Scheibe 3 mit ihrem oberen Rand in einer entlang des Verdecks 4 verlaufenden Fensterdichtung ein. In der unteren Hälfte der Darstellung sind ein Fensterheber 5 zum automatischen Öffnen und Schließen der gezeigten hinteren Scheibe 3 sowie eine Stellvorrichtung 6 zum automatischen Öffnen und Schließen des Verdecks 4 schematisch skizziert. Im Folgenden sind die Stellvorrichtung 6 betreffende Größen stets mit 1 indiziert, während den Fensterheber 5 betreffende Größen mit 2 indiziert sind. Die folgenden Erläuterungen sind analog auf die in der Darstellung nicht sichtbaren Scheiben 2, 3 und deren Fensterheber übertragbar.
Die Stellvorrichtung 6 umfasst (mindestens) einen elektrischen (Verdeck-)Stellmotor 10, der über eine nicht genauer dargestellte (Verdeck-)Stellmechanik 11 auf das Verdeck 4 wirkt. Die Stellvorrichtung 6 umfasst weiterhin ein (Verdeck-)Steuergerät 12, die den Stellmotor 10 durch Ausgabe eines Motorstroms I₁ ansteuert. Der Stellvorrichtung 6 ist weiterhin ein (Verdeck-)Taster 14 zugeordnet. Mittels des Tasters 14 kann durch einen Fahrzeugnutzer ein Öffnungs- oder Schließbefehl O₁ bzw. C₁ erzeugt werden, aufgrund dessen durch den Controller 10 das Öffnen bzw. Schließen des Verdecks 4 veranlasst wird.
Der Fensterheber 5 umfasst einen elektrischen (Fenster-)Stellmotor 20, der über eine (ebenfalls nur angedeutete) (Fenster-)Stellmechanik 21 derart mechanisch mit der Scheibe 3 gekoppelt ist, dass die Scheibe 3 durch den Stellmotor 20 entlang eines Stellweges 22 zwischen zwei Endstellungen, nämlich einer Öffnungsstellung x_O und einer Schließstellung x_C reversibel verfahrbar ist. Mit gestrichelter Umrisslinie ist die Scheibe 3 in einer mittleren Stellposition x zwischen den beiden Endstellungen dargestellt.
Der Fensterheber 5 umfasst weiterhin einen Controller 23 sowie einen Drehstellungssensor 24. Der Fensterheber 5 umfasst ferner einen (Fensterheber-)Taster 25, durch dessen Betätigung der Fahrzeugnutzer einen Öffnungsbefehl O₂ oder Schließbefehl C₂ zum Öffnen bzw. Schließen der Seitenscheibe 3 abgeben kann. Der Drehstellungssensor 24 umfasst einen auf einer Motorwelle des Stellmotors 20 drehfest aufgebrachten, mehrpoligen Ringmagneten, sowie einen mit diesem zusammenwirkenden Hall-Sensor (hier nicht einzeln dargestellt). Im Betrieb des Stellmotors 20 erzeugt der zusammen mit der Motorwelle relativ zu dem Hall-Sensor rotierende Ringmagnet in Zusammenwirkung mit dem Hall-Sensor ein periodisch oszillierendes Pulssignal S_H, das dem Controller 23 durch den Hall-Sensor als Eingangsgröße zugeführt wird. Der Controller 23 berechnet durch Zählung der (Hall-)Pulse des Pulssignals S_H eine zu der Anzahl der Drehungen der Motorwelle während eines Stellvorgangs proportionale Größe, die nachfolgend als Umdrehungswinkel φ bezeichnet ist. Durch Summierung des Umdrehungswinkels φ mit einem gespeicherten Anfangswert x₀´ berechnet der Controller 23 ein zeitabhängiges Stellpositionsmaß der Scheibe 3, das nachfolgend als logische Stellposition x´ bezeichnet ist. x'(t) = x₀' + c·φ(t) Glg. 1
Der Parameter c in Glg. 1 steht für eine empirisch festgelegte Proportionalitätskonstante. Der Anfangswert x‘₀ kann beliebig gewählt werden. Im Folgenden wird angenommen, dass der Anfangswert auf Null gesetzt ist (x‘₀ = 0)
Bei dem Hall-Sensor handelt es sich um einen Einfach-Hall-Sensor, der das Pulssignal S_H als drehrichtungsinvariante Größe liefert. Der durch Zählung der Hall-Pulse bestimmte Umdrehungswinkel φ hat somit – unabhängig von der Drehrichtung des Stellmotors 20 – einen stets positiven Wert. Zur Bestimmung der logischen Stellposition x´ gibt der Controller 23 den Parameter c in Abhängigkeit der von ihr angenommenen Drehrichtung mit positivem oder negativem Vorzeichen vor.
Der Controller 23 steuert des Weiteren den Stellmotor 20 durch Abgabe eines Motorstroms I₂ an. Bei dem Fensterheber 5 sind aus Sicherheitsgründen kein Automatiklauf in Schließrichtung und kein Einklemmschutz implementiert. Der Controller 23 steuert den Stellmotor 20 bei einer großräumigen Bewegung der Scheibe 3 in Schließrichtung somit nur für den Zeitraum an, in dem ein Fahrzeugnutzer den Taster 25 betätigt.
Bei jedem Betriebzyklus des Fensterhebers 5 (also jedesmal, wenn durch den Fensterheber 5 die Fensterscheibe 3 aus ihrer Schließstellung x_C geöffnet und anschließend wieder die Schließstellung x_C zurückgefahren wird, prüft der Controller 23, ob der Stellmotor 20 – nachdem die Scheibe 3 die obere Blockposition erreicht hat und die Motorbewegung hierdurch zum Erliegen gekommen ist – noch für mindestens die Dauer eine vorgegbenen Blockzeit (von z.B. 300 Millisekunden) weiterhin angesteuert (bestromt) wird. Sofern diese Bedingung erfüllt ist, normiert der Controller 23 die logische Stellposition x´ nach, indem sie diese auf den Wert Null setzt (x´ = 0). Wird der Stellmotor 20 dagegen vor Erreichen der Blockzeit abgeschaltet, so unterlässt der Controller 23 die Nachnormierung der logischen Stellposition x´.
Der Controller 23 zählt hierbei in einer Zählvariable die Anzahl der aufeinanderfolgenden Betriebszyklen ohne Nachnormierung. Sofern der Wert dieser Zählvariablen einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, klassifiziert der Controller 23 den Fensterheber 5 als „denormiert“, beispielsweise indem sie eine den Normierungszustand des Fensterhebers 5 anzeigende Speichervariable („Denormierungs-Flag“) aktiviert. Der Schwellwert ist beispielsweise auf den Wert 50 gesetzt. In diesem Fall wird der Fensterheber 5 als denormiert klassifiziert, wenn damit mehr als 50 aufeinanderfolgende Betriebszyklen ohne Nachnormierung gefahren wurden. Nach jeder Nachnormierung des Fensterhebers wird der Wert der Zählvariablen auf Null zurückgesetzt.
Der Normierungszustand des Fensterhebers 5 wird in einem anhand von 2 verdeutlichten Ansteuerverfahren berücksichtigt, das durch den Controller 23 des Fensterhebers 5 automatisch durchgeführt wird.
Dieses Ansteuerverfahren wird hierbei gemäß 2 in einem Schritt 40 durch einen Schließbefehl C₁ (1) für das Verdeck 4 initiiert. Gemäß 1 wird der Schließbefehl C₁ interaktiv durch einen Fahrzeugnutzer erzeugt, indem dieser den Verdecktaster 14 betätigt. Alternativ kann der Schließbefehl C₁ aber auch automatisch durch ein anderes Steuergerät in dem Cabrio 1 erzeugt werden, beispielsweise durch einen Bordcomputer in Reaktion auf ein Signal eines Regensensors, das auf einsetzenden Niederschlag hinweist.
Der Schließbefehl C₁ wird gemäß 1 zunächst dem Verdecksteuergerät 12 zugeführt, die diesen Schließbefehl C₁ – in unveränderter oder veränderter Form – an die Controller 23 weiterleitet.
Der Controller 23 prüft nach Erhalt des Schließbefehls C₁ zunächst in einem Schritt 41, ob der Fensterheber 5 ordnungsgemäß normiert ist. Beispielsweise fragt der Controller 23 hierbei konkret ab, ob das vorstehend beschriebene Denormierungs-Flag deaktiviert ist.
In diesem Fall (Y) – also bei ordnungsgemäßer Normierung des Fensterhebers 5 – steuert der Controller 23 in einem Schritt 42 den Stellmotor 20 durch Beaufschlagung mit dem Strom I₂ derart an, dass die logische Stellposition x‘ an einen vorgegebenen Sollwert angeglichen, und somit die Scheibe 3 in eine bestimmte Stellposition x gefahren wird. Der Sollwert ist dabei insbesondere derart festgelegt, dass die Scheibe 3 unabhängig von ihrer vorherigen Ausgangsstellung in eine Cabrio-Position gefahren wird, in der die Scheibe 3 gegenüber ihrer Schließstellung x_C um einige Millimeter abgesenkt ist, so dass der obere Scheibenrand bei geschlossenem Verdeck 4 mit geringem Abstand zu der oberen Scheibendichtung angeordnet ist.
Optional meldet der Controller 23 den erfolgreichen Abschluss dieses Stellvorgangs an das Verdecksteuergerät 12, die – sobald auch alle weiteren Fensterheber des Cabrios 1 die erfolgreiche Scheibenverstellung gemeldet haben – das automatische Schließen des Verdecks 4 auslöst. Alternativ hierzu ist eine Rückmeldung des Fensterhebers 5 an das Verdecksteuergerät 12 nicht vorgesehen. In diesem Fall löst das Verdecksteuergerät 12 das Schließen des Verdecks 4 von sich aus bei Erhalt des Schließbefehals C₁ oder nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit nach Erhalt des Schließbefehls C₁ aus.
Wiederum optional meldet das Verdecksteuergerät 12 den erfolgreichen Abschluss des Verdeck-Schließvorgangs an den Controller 23 des Fensterhebers 5, worauf der Controller 23 den Stellmotor 20 in einem Schritt 43 zum automatischen Schließen der Scheibe 3 veranlasst. Dieser Stellvorgang wird durch den Controller 23 beendet, wenn die logische Stellposition x‘ einen der Schießstellung x_C der Scheibe 3 entsprechenden Wert erreicht.
Sobald dies der Fall ist und die Scheibe 3 somit ihre Schließposition x_C erreicht hat, beendet der Controller 23 das Ansteuerverfahren in einem Schritt 44.
Sofern der Controller 23 dagegen in dem Schritt 41 feststellt, dass der Fensterheber 5 denormiert ist (N), wechselt sie von der vorstehend beschriebenen, positionsabhängigen Ansteuerung des Stellmotors 20 auf eine zeitabhängige Ansteuerung des Stellmotors 20. Konkret steuert der Controller 23 dabei in einem Schritt 45 den Stellmotor 20 durch Beaufschlagung mit dem Strom I₂ für eine vorgegebene Zeitspanne von beispielsweise 0,5 Sekunden in Öffnungsrichtung der Scheibe 3 an.
Sofern die Scheibe 3 vor diesem Stellvorgang vollständig oder großteils geschlossen war, wird die Scheibe 3 somit für die vorgegebene Zeitspanne abgesenkt. Sofern die Scheibe 3 dagegen vor dem Stellvorgang bereits vollständig oder weitgehend offen war, wird sie durch die zeitabhängige Ansteuerung des Stellmotors 20 in ihre untere Blockposition gefahren. Die Ansteuerung des Stellmotors 20 wird dann wahlweise entweder für die verbleibende Zeitspanne aufrechterhalten, oder nach festgestellter Erreichung der Blockposition abgebrochen. In alternativer Ausführung wird die Scheibe 3 um eine vorgegebene Stellwegdistanz abgesenkt. Hierbei wird der Stellmotor insbesondere solange angesteuert, bis eine vorgegebene Anzahl von Hall-Pulsen registriert wurden, wobei auch hierbei die Ansteuerung abgebrochen wird, wenn die Scheibe 3 ihre untere Blockposition erreicht. Nach der zeit- oder stellwegabhängigen Absenkung ist die Scheibe 3 somit – je nach ihrer vorherigen Ausgangsposition – entweder vollständig geöffnet oder zumindest in einem merklichen (und somit für den Fahrzeugnutzer auffälligen) Abstand von beispielsweise mindestens 2 Zentimetern zu ihrer Schließposition x_C angeordnet. In einer zweckmäßigen Ausführung wird die Scheibe 3 um etwa 50% ihrer gesamten Stellweglänge abgesenkt.
Ebenso wie in normiertem Zustand des Fensterhebers 5 meldet der Controller 23 den erfolgreichen Abschluss des Stellvorgangs auch im denormierten Zustand des Fensterhebers optional an das Verdecksteuergerät 12, das – nach der Erhalt der Rückmeldungen der Fensterheber oder alternativ zeitgesteuert – wiederum das automatische Schließen des Verdecks 4 auslöst.
Optional meldet der Controller 23 zusätzlich eine Warnmeldung bezüglich der Denormierung des Fensterhebers 5 bzw. der Notwendigkeit einer Nachnormierung des Fensterhebers 5 an eine Anzeigeeinrichtung (z.B. auf dem Armaturenbrett des Cabrios 1) oder an den Bordcomputer des Cabrios 1. In letzterem Fall wird die Warnmeldung insbesondere über ein Display des Bordcomputers angezeigt.
Abweichend von dem Verfahrensablauf im normierten Zustand des Fensterhebers 5 wird die Scheibe 3 durch den denormierten Fensterheber 5 nach dem Schießen des Verdecks 4 nicht automatisch geschlossen. Vielmehr lässt der Controller 23 die Scheibe 3 auch nach dem Schließen des Verdecks 4 in dem offenen oder teilgeöffneten Zustand stehen. Sofern innerhalb des Controllers 23 oder extern dennoch automatische Stellbefehle zum Schließen der Scheibe 3 erzeugt werden, werden diese von dem Controller 23 blockiert. Der Controller 23 erzwingt somit, dass der Fahrzeugnutzer das Schließen der Scheibe 3 interaktiv durch Betätigung des Fensterheber-Tasters 25 auslöst. Der Fahrzeugnutzer muss hierbei den Fensterheber-Tasters 25 bewusst halten, bis die Scheibe 3 ihre Schließstellung erreicht hat, wodurch nahezu zwangsläufig die Nachnormierung des Fensterhebers 5 ausgelöst wird.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Cabrio
2: (Fenster-)Scheibe
3: (Fenster-)Scheibe
4: Verdeck
5: Fensterheber
6: Stelleinrichtung
10: (Verdeck-)Stellmotor
11: (Verdeck-)Stellmechanik
12: (Verdeck-)Steuergerät
14: (Verdeck-)Taster
20: (Fensterheber-)Stellmotor
21: (Fensterheber-)Stellmechanik
22: Stellweg
23: Controller
24: Drehstellungssensor
25: (Fensterheber-)Taster
40–45: Schritt
φ: Umdrehungswinkel
x: (mechanische) Stellposition
x´: (logische) Stellposition
x₀‘: Öffnungsstellung
x_C: Schließstellung
x_O: Öffnungsstellung
C₁, C₂: Schließbefehl
I₁, I₂: Motorstrom
O₁, O₂: Öffnungsbefehl
S_H: Pulssignal

Claims

Ansteuerverfahren für einen motorischen Fensterheber (5) einer Seitenscheibe (3) eines Cabriolets (1) mit motorisch verstellbarem Verdeck (4), – wobei im Betrieb eines Stellmotors (20) des Fensterhebers (5) fortlaufend aus einer Betriebsgröße (φ) des Stellmotors (20) ein Maß (x´) für die Stellposition (x) der Seitenscheibe (3) errechnet wird, – wobei das Maß (x´) für die Stellposition (x) in einem Normierungsschritt auf einen Referenzwert normiert wird, wenn eine vorgegebene Normierungsbedingung erfüllt wird, – wobei der Fensterheber (5) als denormiert klassifiziert wird, wenn der Normierungsschritt für eine vorgegebene Zeitspanne oder eine vorgegebene Anzahl von Betriebszyklen nicht durchgeführt wurde, und – wobei der Stellmotor (20) in Reaktion auf einen Verdeckbetätigungsbefehl (C₁) angesteuert wird, um die Seitenscheibe (3) vor einer Verdeckbewegung in eine teilweise oder gänzlich offene Stellung zu bewegen, wobei der Stellmotor (20) in Antwort auf den Verdeckbetätigungsbefehl (C₁) • in denormiertem Zustand des Fensterhebers (5) für eine vorgegebene Zeitspanne, bis zum Erreichen einer unteren Blockstellung oder nach Maßgabe des Maßes (x´) für die Stellposition (x) um ein vorgegebenes Wegintervall in Öffnungsrichtung der Seitenscheibe (3) angesteuert wird, sowie • andernfalls derart angesteuert wird, dass das Maß (x´) für die Stellposition (x) der Seitenscheibe (3) an einen vorgegebenen Sollwert angeglichen wird.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei in denormiertem Zustand des Fensterhebers (5) in Anschluss an die Ansteuerung des Stellmotors (20) in Öffnungsrichtung der Seitenscheibe (3) eine weitere Ansteuerung des Stellmotors (20) zur Rückstellung des Seitenscheibe (3) ausschließlich aufgrund eines durch Nutzerinteraktion bewirkten Verstellbefehls (O₂, C₂) zugelassen wird.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in denormiertem Zustand des Fensterhebers (5) die Ansteuerung des Stellmotors (20) in Öffnungsrichtung der Seitenscheibe (3) derart dimensioniert ist, dass die Seitenscheibe (3) um mindestens 2 Zentimeter, vorzugsweise mindestens um 5 Zentimeter verfahren wird.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in denormiertem Zustand des Fensterhebers (5) die Ansteuerung des Stellmotors (20) in Öffnungsrichtung der Seitenscheibe (3) derart dimensioniert ist, dass die Seitenscheibe (3) vollständig geöffnet wird.
Ansteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in Reaktion auf einen Verdeckbetätigungsbefehl (C₁) in denormiertem Zustand des Fensterhebers (5) zusätzlich ein Warnsignal ausgegeben wird.
Fensterheber (5) für ein Cabriolet (1) mit einem motorisch verstellbaren Verdeck (4), mit einem Stellmotor (20) zur reversiblen Verstellung einer Seitenscheibe (3) des Cabriolets (1) zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand, und mit einem Controller (23) zur Ansteuerung des Stellmotors (20), wobei der Controller (23) dazu eingerichtet ist, – im Betrieb des Stellmotors (20) fortlaufend aus einer Betriebsgröße (φ) des Stellmotors (20) ein Maß (x´) für die Stellposition (x) der Seitenscheibe (3) zu errechnen, – das Maß (x´) für die Stellposition (x) in einem Normierungsschritt auf einen Referenzwert zu normieren, wenn der Stellmotor (20) für mindestens eine vorgegebene Blockzeit über das Erreichen einer Blockstellung hinaus angesteuert wird, – den Fensterheber (5) als denormiert zu klassifizieren, wenn der Normierungsschritt für eine vorgegebene Zeitspanne oder eine vorgegebene Anzahl von Betriebszyklen nicht durchgeführt wurde, und – den Stellmotor (20) in Reaktion auf einen Verdeckbetätigungsbefehl (C₁) anzusteuern, um die Seitenscheibe (3) vor einer Verdeckbewegung in eine teilweise oder gänzlich offene Stellung zu bewegen, wobei der Controller (23) dazu eingerichtet ist, den Stellmotor (20) in Antwort auf den Verdeckbetätigungsbefehl (C₁) • in denormiertem Zustand des Fensterhebers (5) für eine vorgegebene Zeitspanne, bis zum Erreichen einer unteren Blockstellung oder nach Maßgabe des Maßes (x´) für die Stellposition (x) um ein vorgegebenes Wegintervall in Öffnungsrichtung der Seitenscheibe (3) anzusteuern, sowie • andernfalls derart anzusteuern, dass das Maß (x´) für die Stellposition (x) der Seitenscheibe (3) an einen vorgegebenen Sollwert angeglichen wird.
Fensterheber (5) nach Anspruch 6, wobei der Controller (23) dazu eingerichtet ist, das Ansteuerverfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5 automatisch durchzuführen.
Cabriolet (1) mit einem motorisch verstellbaren Verdeck (4) und mit einem Fensterheber (5) gemäß Anspruch 6 oder 7.