DE19628203C2

DE19628203C2 - Verfahren zur Begrenzung der Überschußkraft eines elektrisch gesteuerten, fremdkraftbetätigten Aggregats beim Anfahren seiner Schließposition, insbesondere beim Anfahren der Schließposition eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE19628203C2
Application number: DE19628203A
Authority: DE
Inventors: Juergen Seeberger; Joerg Uebelein
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 2001-11-08
Anticipated expiration: 2016-07-13
Also published as: DE19628203C1; BR9710308A; ES2195159T3; EP0910718A1; CN1225147A; US6208101B1; CN1101888C; DE59709578D1; WO1998002631A1; EP0910718B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung der Überschußkraft eines elektrisch gesteuerten, fremd kraftbetätigten Aggregats beim Anfahren seiner Schließposition, insbesondere beim Anfahren der Schließposition eines Fensterhebers eines Kraftfahr zeugs. Das Verfahren zeichnet sich aus durch eine hohe automatische Anpassungsfähigkeit an die stark schwan kenden äußeren Bedingungen (zum Beispiel: Tempera tur, Feuchtigkeit), denen ein Fensterheber unterworfen ist, sowie den Ausgleich von systembedingten Schwan kungen (zum Beispiel: Streuung des maximalen Motor drehmoments).

Aus DE 30 34 118 C2 ist ein Verfahren zur elektroni schen Überwachung des Öffnungs- und Schließvorgan ges von elektrisch betriebenen Aggregaten, wie zum Beispiel Fensterhebern und Schiebedächern in Kraft fahrzeugen bekannt, wobei charakteristische Größen des Aggregats erfaßt und in einem Mikrocomputer aus gewertet werden, um schließlich Stellsignale für das elektrische Stellorgan des Aggregats zu generieren. Ziel dieses Verfahrens ist es, trotz des automatischen Öff nens und Schließens einer Kraftfahrzeugfensterscheibe ein gefährliches Einklemmen von Körperteilen und Ge genständen sicher auszuschließen.

Zu diesem Zweck ist der Öffnungs- und Schließvor gang in drei Bereichen unterteilt. Um das vollständige Schließen der Fensterscheibe zu ermöglichen, war es notwendig, das System zur Erkennung eines Einklemm zustandes abzuschalten, noch bevor die Scheibenober kante den Dichtungsbereich erreichen konnte. Ande renfalls wäre es zum Reversieren der Fensterscheibe gekommen. Das Stellorgan wird also erst abgeschaltet, wenn die Sensorik/Elektronik einen Blockierzustand des Aggregats für eine vorgegebene Zeitdauer erkannt hat.

Dadurch, daß er Elektromotor sein maximales Dreh moment entwickeln kann, wird die Fensterscheibe mit der größten zur Verfügung stehenden Kraft in die Dich tung gepreßt. Zum Teil erreichen die Überschußkräfte sehr hohe Wert, da der Antrieb entsprechend der un günstigsten zur erwartenden Bedingungen ausgelegt werden muß. Infolge dessen treten Verspannungen in der Tür auf, die Ursache für Windgeräusche und sogar Undichtheiten sein können. Auch ein erhöhter Ver schleiß der Fensterhebermechanik ist zu beklagen. Dar über hinaus führt die notwendigerweise sehr stabile Ausbildung der mechanischen belastenden Teile zu ei nem Mehraufwand an Material und Gewicht.

Aus DE 35 32 078 A1 ist ein Verfahren zur Motor steuerung bekannt, das insbesondere für servobetätigte Fenster Anwendung finden soll. Demgemäß wird inner halb des zu überwachenden Verstellbereichs ein der Be lastung äquivalenter Motorstrom gemessen und nach einer vorbestimmten Zeit durch einen festgelegten Wert erhöht, der als Referenzwert für die Abschaltung oder das Reversieren des Motors dient, sobald dieser überschritten wird. Dieses Verfahren eignet sich zur Vermeidung von Verletzungen durch Einklemmen. Da das Verfahren jedoch spätestens beim Einfahren der Schließkante in den Dichtungsbereich deaktiviert wer den muß, weil sonst ein sicheres Schließen der Fenster scheibe nicht möglich ist, kommt es in der Schließtage zu einer erheblichen Verspannung des Verstellsystems.

Aus der DE 29 02 683 A1 ist eine Steuerschaltung für Fahr zeugfenster-Betätigungsvorrichtungen bekannt, mit der das Einklemmen eines Fingers zwischen der Scheibenoberkante und dem Dichtungsbereich der Fensterscheibe verhindert werden soll. Dazu wird beim Schließen der Fensterscheibe etwa 20 mm vor dem Erreichen der Schließposition ein Wert des Mo torstromes gemessen, der zur Bildung eines Abschaltkriteri ums um einen vorgebbaren Wert erhöht wird. Steigt der Motorstrom anschließend auf einen Wert an, der oberhalb des Abschaltkriteriums liegt, so wird dies als ein Einklemmfall gedeutet und der Motor abgeschaltet. Mit Hilfe dieses Ab schaltkriteriums kann zudem auch der Anstieg des Motor stroms beim endgültigen Erreichen der Schließposition der Fensterscheibe begrenzt werden.

Die bekannte Steuerschaltung hat den Nachteil, daß es sehr schwierig und teilweise sogar unmöglich ist, ein Abschalt kriterium zu definieren, das einerseits ein zuverlässiges Erkennen des Einklemmfalls ermöglicht und andererseits ein sicheres Anfahren der Schließposition der Fensterscheibe durch den Dichtungsbereich hindurch gestattet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Begrenzung der Überschußkraft ei nes elektrisch gesteuerten, fremdkraftbetätigten Aggre gats beim Anfahren seiner Schließposition, insbesonde re beim Anfahren der Schließposition eines Fensterhe bers eines Kraftfahrzeugs, zu entwickeln, das mit einfa chen, kostengünstigen Mitteln das Auftreten unnötiger großer Überschußkräfte verhindert und gleichzeitig das Erreichen der Schließposition auch dann sicher gewähr leistet, wenn die Ausgangsbedingungen, wie zum Bei spiel Spannung der Energiequelle, große Fertigungsto leranzen des Verstellsystems und Klimafaktoren, stark schwanken.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan spruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhaf te Ausführungen der Erfindung an.

Demnach wird beim Anfahren der Schließposition des Aggregats des Kraftfahrzeugs im Einlaufbereich seines Schließbereichs wenigstens ein mit der Verstell kraft des Aggregats korrelierter Meßwert aufgenom men und dieser Meßwert durch die Elektronikeinheit um einen vorgegebenen Betrag (zum Beispiel Relativ betrag oder durch einen funktionellen Zusammenhang berechneter Betrag) erhöht. Der so erhöhte Wert dient als Abschaltkriterium, so daß bei seiner Überschreitung bzw. Unterschreitung der Antrieb abgeschaltet wird. Während des Verstellvorgangs wird die Position des Aggregats kontinuierlich ermittelt.

Die Aufnahme des mit der Verstellkraft des Aggregats kor relierten Meßwertes (Korrelationsgröße) erfolgt dabei nach dem Einlauf der Scheibenoberkante in den Dichtungsbereich. In dieser Position der Fensterscheibe besteht nicht mehr die Gefahr, daß beim Schließen der Fensterscheibe noch ein Einklemmfall auftritt. Das Abschaltkriterium kann daher gezielt im Hinblick auf ein sicheres Anfahren der Schließpo sition der Fensterscheibe generiert werden. Um welchen Betrag, insbesondere Relativbetrag, der Meßwert bei der Generierung der Abschaltkriteriums zu erhöhen ist, wird dabei am einfachsten empirisch ermittelt.

Bezogen auf eine Fensterscheibe eines Kraftfahr zeugs heißt dies: Es wird ein Kennfeld von Meßwerten bei Variation der wichtigsten, sich auf die Scheibenbe wegung und den Schließvorgang auswirkenden Meß größen aufgenommen. Solche Einflußgrößen sind unter anderem Temperatur, Feuchtigkeit, Eis und einige für den Scheibenlauf wichtige geometrische Toleranzen. Aus diesem Kennfeld kann man den ungünstigsten Fall auswählen, also denjenigen, wo das Verhältnis zwischen maximal notwendiger Dichtkraft (voll ständiges Schlie ßen der Fensterscheibe) und der Schiebekraft im Dich tungseinlauf (Einlaufbereich des Schließbereichs) am größten ist. Wendet man den so gewonnenen Faktor zur Generierung des Abschaltkriteriums stets auf den im Dichtungseinlaufbereich gemessenen Korrelationswert an, so wird die Fensterscheibe stets vollständig ge schlossen, bevor der Antrieb wegen des Überschreitens des Abschaltkriteriums gestoppt wird.

Natürlich kann man einen höheren Anpaßungsgrad des Verfahrens an die jeweils herrschenden Bedingun gen erhalten, wenn das durch Messungen erstellte Kennfeld in Form einer Werttabelle oder auch in Form mathematisch funktioneller Zusammenhänge in der Mi kroelektronik zur Verfügung gestellt wird.

Weiterhin ist vorgesehen, das Abschaltkriterium zu generieren auf der Basis eines mit der Verstellkraft kor relierten Meßwertes vor der ersten Berührung zwi schen Dichtung und Scheibenoberkante und eines Meß werts, der unmittelbar nach dem Einlauf der Scheibenoberkante in die Dichtung ermittelt wurde. Dabei sollte der Dichtungsbereich nicht mehr als 50% durchfahren sein. In jedem Fall ist sicherzustellen, daß die Signalaus wertung und Generierung des Abschaltkriteriums hin reichend schnell erfolgen. Der Vorteil der soeben be schriebenen Variante besteht darin, daß in die Berech nung sowohl die Gleiteigenschaften der Fensterscheibe als auch die Dichtungseigenschaften eingehen.

Falls das Durchqueren des Dichtungsbereichs ausrei chend Zeit für mehrere Messungen innerhalb der Dich tungen bietet, so kann dadurch auch auf sich ändernde Bedingungen innerhalb der Dichtung eingegangen wer den.

Besonders vorteilhaft anwendbar ist die Erfindung auf elektrisch gesteuerte Fensterheber mit Einklemm schutzerkennung, weil hier bereits sämtliche Vorausset zungen für die Signalerfassung und Signalauswertung gegeben sind. Bei Verwendung eines elektromotori schen Antriebs kann zum Beispiel mittels eines Hallsen sors in einfacher Weise die Periodendauer als Korrela tionsgröße für die Verstellkraft verwendet werden, da das Motorkennfeld einen eindeutigen Zusammenhang zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment aufweist. Ebenso könnten Meßwerte des elektrischen Stroms die sen Zweck erfüllen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sicher gestellt, daß jeweils die in der Summe herrschenden Bedingungen in ihren Auswirkungen auf den dichtungs seitigen Schließprozeß derart Berücksichtigung finden, daß die Verstellkraft in gerade ausreichender Größe zur Verfügung gestellt wird. Hierdurch kann eine Minimie rung der unerwünschten Überschußkräfte erzielt wer den.

Angesichts der Möglichkeit des Auftretens von Un terschieden von zum Teil erheblich mehr als 100% be züglich der verfügbaren Verstellkraft im Vergleich zweier Verstellsysteme gleichen Typs, ergeben sich aus der erfindungsgemäßen Überschußkraftbegrenzung of fensichtlich auch Möglichkeiten für konstruktive Ver besserungen, die beispielsweise auf Gewichtsersparnis gerichtet sein können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 Schnittdarstellung einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs mit einer Dichtung für die Scheiben oberkante;

Fig. 2 Schematische Darstellung der Änderung der auf die Fensterscheibe wirkenden Kraft in Abhängigkeit ihrer Position.

Die schematische Darstellung von Fig. 1 soll insbe sondere die Begriffsinhalte bezüglich des Dichtungsbe reichs/Schließbereichs 3 und des Dichtungseinlaufbe reichs 4 veranschaulichen. Gemäß dieser Darstellung befindet sich die Fensterscheibe 1 mit ihrer Schließkan te unmittelbar am Beginn des Dichtungsbereichs 3, je doch ohne die Dichtung 2 bereits berührt zu haben. Der erfindungsgemäße Dichtungseinlauf 4, in dem wenig stens ein mit der Verstellkraft der Fensterscheibe korre lierter Meßwert ermittelt wird, beginnt etwa in einem Abstand von der Dichtung 2, der circa 25% bis 50% der Ausdehnung des Dichtungsbereichs 3 entspricht, und endet etwa bei der Hälfte des im Dichtungsbereich 3 zur Verfügung stehenden Verstellweges.

Wenn die Schließkante der Fensterscheibe 1 den in neren Anschlag 20 der Dichtung 2 erreicht, gilt der Schließvorgang als abgeschlossen. Wird der elektromo torische Antrieb jedoch weiter betrieben, so kommt es zu einem Kraftanstieg, der als Überschußkraft zu den eingangs beschriebenen Nachteilen führt. Die Über schußkraft erreicht ihren maximalen Wert, wenn der Motor sein maximales Drehmoment abgibt.

Anhand der schematischen Darstellung von Fig. 2 soll ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsprinzips näher erläutert werden. Auf der Abszisse sind die Periodendau er T (in Millisekunden) der Antriebswelle beziehungs weise die Verstellkraft F (in Newton) aufgetragen. Die Ordinate gibt die Position der Fensterscheibe zwischen dem völlig geöffneten Zustand AUF und dem völligen Zustand ZU an, dem der Dichtungsbereich 3 vorgela gert ist.

Die dargestellte Kurve zeigt den prinzipiellen Verlauf der Verschiebekraft F und der Periodendauer T wäh rend des Verschiebevorgangs der Fensterscheibe 1. Im allgemeinen steigen die Verschiebekräfte aufgrund leicht zunehmender Reibung in dem seitlichen Füh rungselementen etwas an, was zu einer entsprechenden Reduzierung der Motordrehzahl und somit zur Erhö hung der Periodendauer T führt.

Gemäß des vorliegenden Beispiels beträgt die Peri odendauer bei Erreichen des Dichtungsbereichs 3 im Punkt 10 50 ms. Dieser Meßwert dient als Basis zur Generierung des Abschaltkriteriums, in dem der Meß wert um einen bestimmten Betrag erhöht wird. Die Er höhung kann nach einer der eingangs beschriebenen Methoden erfolgen, zum Beispiel durch Multiplikation mit einem Faktor aus einer Wertetabelle, die im Mikro computer abliegt. In diesem Fall besitzt der Erhöhungs faktor den Wert "1,7". Somit ergibt sich für das Abschalt kriterium der Wert 50 ms × 1,7 = 85 ms, das heißt der Antrieb wird abgeschaltet sobald die Sensorik/Elektro nik ein Überschreiten der Periodendauer T = 85 ms erkennt.

Im Punkt 11 erreicht die Schließkante der Fenster scheibe 1 den Anschlag 20 der Dichtung 2 mit einer Verschiebekraft F₁. Da in diesem Punkt 11 die Perioden dauer mit T = 70 ms noch unterhalb des Abschaltkrite riums von T = 85 ms liegt, kommt es nun zu einem Kraftaufbau bis F = F_Ü. Die Überschußkraft, die sich aus der Differenz von F_Ü - F₁ ergibt, bleibt jedoch sehr gering, da schon kurz nach dem Erreichen der Schließ position der Antrieb stillgesetzt wird.

Ohne die erfindungsgemäße Überschußkraftbegren zung würde der Motor die Verschiebekraft F bis zum Punkt 13 mit einer Kraft F_ÜÜ steigern, wenn man an nimmt, daß der Motor sein maximales Drehmoment in diesem Punkt 13 erreicht hat. Die Überschußkraft ergibt sich als Differenz von F_ÜÜ - F₁. Sie beträgt ein Vielfa ches der erfindungsgemäß begrenzten Überschußkraft.

Bezugszeichenliste

1

Fensterscheibe

2

Dichtung

3

Dichtungsbereich/Schließbereich

4

Dichtungseinlaufsbereich/Einlaufsbereich des Schließbereichs

10

Punkt/Beginn des Dichtungseinlaufs

11

Punkt/Ende des Dichtungsbereichs

12

Punkt des Abschalten des Antriebs mit Überschuß kraftbegrenzung

13

Punkt des Abschaltens des Antriebs ohne Über schußkraftbegrenzung

20

Anschlag am Ende des Dichtungsbereichs
AUF Fensterscheibe völlig geöffnet
ZU Fensterscheibe völlig geschlossen
F_Ü

Kraft/Verschiebekraft im Punkt

10

F₁

Kraft/notwendige Schließkraft
F_Ü

Kraft/begrenzte Überschußkraft
F_ÜÜ

Kraft/maximale/unbegrenzte Überschußkraft

Claims

1. Verfahren zur Begrenzung der Überschußkraft eines elek tronisch gesteuerten, fremdkraftbetätigten Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs beim Anfahren seiner Schließposi tion, bei dem

a) eine Fensterscheibe mit ihrer Oberkante in einen Dichtungsbereich fährt,
b) die Position der Fensterscheibe während des Verstell vorgangs kontinuierlich ermittelt wird und
c) im Einlaufbereich des Dichtungsbereichs wenigstens ein mit der Verstellkraft der Fensterscheibe korrelier ter Meßwert aufgenommen, durch eine Elektronikeinheit um einen vorgegebenen Betrag erhöht und als Abschaltkriteri um definiert wird, so daß bei seiner Überschreitung bzw. Unterschreitung der Antrieb abgeschaltet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß das Abschaltkriterium aus einem mit der Verstell kraft der Fensterscheibe korrelierten Meßwert generiert wird, der nach dem Einlauf der Scheibenoberkante in den Dichtungsbereich (3) ermittelt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als eine Korrelationsgröße für die Verstellkraft der Fensterscheibe der elektrische Strom, das Moment oder die Periodendauer eines Elektromotors herangezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag, um den der Meßwert erhöht wird, ein Relativ betrag oder ein nach einem funktionellen Zusammenhang be rechneter Betrag ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhöhungsbetrag als prozentualer Wert auf der Basis des zuvor gemessenen Wertes einer Korrelationsgröße er mittelt wird.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gemessene Wert einer Korrelationsgröße ermittelt wird, bevor die Scheibenober kante die Hälfte des im Dichtungsbereich (3) liegenden Verstellweges zurückgelegt hat.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Korrelations größe unmittelbar vor dem Dichtungsbereich (3) und anschließend eine Korrelationsgröße nach dem Einlauf der Scheibenoberkante in den Dichtungsbereich (3) gemessen wird, und daß unter Verwendung des Verhältnisses der beiden Korrelationsgrößen das Abschaltkriterium gene riert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der beiden Korrelationsgrößen zur Generie rung des Abschaltkriteriums auf den unmittelbar vor dem Dichtungsbereich (3) gemessenen Korrelationswert bezogen wird.