DE19632139C1 - Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer Fensterscheibe einer Kraftfahrzeugtür - Google Patents
Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer Fensterscheibe einer KraftfahrzeugtürInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer Fensterscheibe einer
Kraftfahrzeugtür, insbesondere zur Kurzhubabsenkung der Scheibenoberkante einer
freistehenden, rahmenlosen Fensterscheibe aus einem karosserieseitigen formschlüssigen
Dichtungsumgriff gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 2. Sie gewährleistet, daß die
durch Absenken der Fensterscheibe angefahrene Position durch äußere Krafteinwirkungen
(Rütteln oder Aufstützen mit der Hand) nicht verändert werden kann. Bei automatischer
Kurzhubabsenkung ist dies eine Verbesserung zur Einhaltung bestehender Forderungen
bezüglich der Gewährleistung des Einklemmschutzes.
Aus DE 33 01 071 C2 ist eine Vorrichtung zum Absenken und Anheben einer
Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs bekannt, die ein beim Öffnen und Schließen der Tür
wirksam werdendes Einschaltglied umfaßt, dessen Signal von einer Steuereinrichtung
ausgewertet wird. In Abhängigkeit der momentan anliegenden Spannung wird eine von zwei
vorgesehenen Zeitschaltstufen angesprochen, wodurch der Antriebsmotor für eine definierte,
vom Spannungsintervall abhängige Zeitdauer in die angesteuerte Richtung in Gang gesetzt
wird.
Die beschriebene Vorrichtung dient der Absenkung der Fensterscheibenoberkante aus
einem formschlüssigen Dichtungsumgriff eines karosserieseitigen Dichtungselements. Dabei
soll die Absenkung der Fensterscheibe, ausgelöst durch die Entriegelung der Fahrzeugtür,
gerade so weit erfolgen, daß sich die Tür problemlos öffnen läßt. Andererseits besteht durch
veränderte Bedingungen, wie Vergrößerung der Systemlosen der Verstellvorrichtung und
Verringerung der Bordspannung, die Gefahr, daß die Scheibenoberkante den
Dichtungsbereich nicht vollständig verläßt. Deshalb ist es bisher üblich, den Antrieb für eine
Zeitdauer in Richtung Senken anzusteuern, die eine zusätzliche Zeitreserve enthält und in
jedem Fall für eine hinreichende Absenkung der Fensterscheibe ausreichend ist.
Hierbei ergibt sich die Schwierigkeit, daß selbst dann die Vorschriften zum Einklemmschutz, insbesondere
die US-Vorschrift FMVSS11855, nicht mehr eingehalten werden können, wenn durch die
motorische Absenkung der Fensterscheibe noch ein die maximale Breite von 4 mm
überschreitender Spalt vorliegt. Denn aufgrund der Systemelastizität bzw. des Umkehrspiels
des Fensterhebers kann das Aufstützen einer Person auf die Scheibenoberkante oder
Rütteln zu einer weiteren Absenkung von mehreren Millimetern führen. In diesen Fällen wäre
zur Erlangung einer Betriebserlaubnis der Einsatz eines vergleichsweise teuren
Einklemmschutzes erforderlich.
Eine Möglichkeit, die Kurzhubabsenkung einer freistehenden, rahmenlosen Fensterscheibe
zu vermeiden, besteht in der Ausnutzung eines reinen Kraftschlusses zwischen Dichtung
und Scheibenkante. Dies hat jedoch den Nachteil, daß ein hoher konstruktiver Aufwand für
die Scheibenführung und die Scheibenjustage getrieben werden muß. Die notwendigerweise
großen Reibkräfte zwischen der Scheibenkante und der Dichtung verursachen sehr hohe
Schließkräfte. Außerdem müssen Einschränkungen hinsichtlich der Aerodynamik in diesem
Bereich hingenommen werden, was verstärkt Windgeräusche verursacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer
Fensterscheibe einer Kraftfahrzeugtür zu entwickeln, das eine Veränderung einer
automatisch angefahrenen abgesenkten Scheibenposition auch bei äußerer Krafteinwirkung
sicher ausschließt. Dabei soll das Verfahren veränderte Einflußgrößen, wie Alterung des
technischen Systems und Schwankungen der Bordspannung, selbsttätig kompensieren. Im
Falle der Verwendung des Verfahrens zur Kurzhubabsenkung soll die abgesenkte
Scheibenposition exakt erreicht werden, auch wenn die genannten äußeren Einflußgrößen
stark variieren. Insbesondere ist es notwendig, daß zwischen Antriebsbewegungen zur
Kompensation der Systemlosen und zur Erzeugung einer echten Scheibenbewegung
unterschieden wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst. Die
Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an, wobei die Merkmale des
Anspruchs 7 der Kurzhubabsenkung dienen.
Danach wird zur Sicherung der automatisch angefahrenen, abgesenkten Scheibenposition
unmittelbar nach dessen Erreichen der Fensterheberantrieb so lange in Richtung Heben
angesteuert, bis die Systemlose durch die Verstellmechanik kompensiert ist. D. h. der
Antrieb wird abgeschaltet, bevor sich die Scheibe wieder zu heben beginnt. Im Rahmen der
Erfindung soll jedoch noch eine solche Hubbewegung der Fensterscheibe liegen, die sehr
viel kleiner als der zur Verfügung stehende Scheibenhub ist und z. B. 1% des Scheibenhubs
beträgt.
Zur Beurteilung des Systemzustandes, d. h. ob eine Systemlose vorliegt oder nicht, wird
vorzugsweise als Meßgröße die Periodendauer einer Antriebswelle (z. B. Motorwelle) oder
die Stromaufnahme des elektrischen Antriebs herangezogen. Die Periodendauer läßt sich in
einfacher Weise durch Auswertung von Hall-Signalen, die an einem Hall-Element von einem
auf der Antriebswelle befestigten Magneten generiert werden, ermitteln. Solange eine
Systemlose vorliegt, dreht der Motor schneller und nahe seiner Leerlaufdrehzahl, was mit
einer vergleichsweise kleinen Periodendauer verbunden ist. Unter Last, also nach der
Kompensation der Systemlosen, bremst der Motor ab und die Periodendauer verlängert sich
adäquat. Da sich der Zustand eines Elektromotors über die Stromaufnahme sehr gut
beurteilen läßt, ist auch die Stromstärke als Meßgröße gut geeignet. Je schneller der Motor
dreht, desto geringer ist seine Stromaufnahme.
Um den Grenzbereich zwischen Antriebsbewegungen, die eine Systemlose kompensieren,
und Antriebsbewegungen, die eine Verstellung der Fensterscheibe bewirken, auch bei sich
verändernden Einflußfaktoren (z. B. Absinken der Bordspannung) hinreichend scharf
detektieren zu können, wird das Abschaltkriterium (Grenzwert) auf der Basis wenigstens
eines vorangegangenen Meßwertes generiert. Ein elektronischer Filter sorgt dafür, daß nicht
jede beliebig kleine Veränderung des Meßwertes zum Abschalten des Antriebs führt. Erst
wenn der zu bewertende Meßwert um einen festgelegten absoluten oder relativen
(prozentualen) Betrag vom Vergleichswert abweicht, kommt es zur Generierung des
Abschaltsignals.
Die Fensterscheibe steht nun in Richtung Heben unter mechanischer Spannung. Durch
äußere Kräfte infolge Auflehnens oder Rüttelns wird sie ihre Position nicht mehr verändern.
Bei der nächsten Ansteuerung in Richtung Heben wird die Fensterscheibe ohne
Verzögerung, d. h. ohne Totzeit, angehoben.
Soll die Erfindung für eine Kurzhubabsenkung einer Fensterscheibe eingesetzt werden, so
kann die Absenkung in Analogie der voran beschriebenen Verfahrensweise erfolgen. Dazu
bewertet die Elektronikeinheit die generierten Meßsignale während der Ansteuerung des
Antriebs in Richtung Senken hinsichtlich des Systemzustandes. Solange eine Seillose
detektiert wird, werden die Wegsignale keiner Scheibenbewegung (Scheibenweg)
zugeordnet. Erst nach vollständiger Kompensation der Systemlosen werden die Wegsignale
des Antriebes als Scheibenbewegung gewertet. Damit wird sichergestellt, daß die
vorgesehene Scheibenposition auch dann noch exakt angefahren wird, wenn sich
beispielsweise die Systemlose aufgrund von Alterungen oder die Betriebsspannung
aufgrund eines extremen Lade- oder Entladezustandes stark verändert haben.
Alternativ hierzu kann die abgesenkte Scheibenposition aber auch durch einen Endschalter
oder durch Messung von Marken an der Scheibe eingestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der dargestellten Figur näher erläutert. Sie zeigt
schematisch den Kurvenverlauf einer sogenannten Kurzhubabsenkung im T-t-Diagramm,
wobei T die Periodendauer einer Antriebswelle, insbesondere einer Motorwelle, und t die
Zeit ist.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel geht von einer vollkommen geschlossenen
Fensterscheibe aus, deren Oberkante von der Fensterhebervorrichtung in den
Dichtungsbereich gedrückt ist; die Fensterscheibe befindet sich in Ruhe. Zum Zeitpunkt t₁
wird der Antrieb des Fensterhebers in Richtung Senken aktiviert. Das dafür notwendige
Steuersignal kann infolge des Öffnens der Fahrzeugtür von einem elektrischen Schaltkontakt
ausgelöst worden sein, der z. B. mit dem Schloß in Wirkverbindung steht.
Da diese in Richtung Senken angesteuerte Antriebsbewegung gegenüber der
vorangegangenen Hubbewegung, die zum Schließen der Fensterscheibe führte, eine
Drehrichtungsumkehr darstellt, liegt im Fensterhebermechanismus eine vergleichsweise
große Systemlose vor. Deshalb ist mit dem Startpunkt 1 des Antriebs in Richtung Senken
nicht unmittelbar eine Scheibenabsenkung verbunden. In einer ersten Phase der
Antriebsbewegung (Bereich A) wird zunächst die Systemlose kompensiert. Aufgrund des
fehlenden mechanischen Widerstandes beschleunigt der Antrieb in kürzester Zeit etwa auf
seine Leerlaufdrehzahl, der die Leerlauf-Periodendauer TL entspricht.
Kurz vor dem Erreichen des Zeitpunktes t₂ ist die System lose kompensiert und die
Fensterhebermechanik beginnt sich wieder zu verspannen, zunächst jedoch, ohne eine
Scheibenbewegung hervorzurufen. Punkt 2 kennzeichnet ein lokales Maximum eines
typischen Kurvenverlaufs, das den Übergang zwischen Haftreibung und Gleitreibung der
zubewegenden Fensterscheibe und somit den Beginn der Scheibenabsenkung darstellt.
Sämtliche bis dahin vom Antrieb oder einer Antriebswelle generierten Bewegungssignale
werden der Systemlosen zugeordnet. Erst die Signale des Bereichs B sind mit einer
Scheibenbewegung verbunden und werden entsprechend gewertet. Der Antrieb pendelt sich
auf seine Nenndrehzahl mit der Periodendauer TN ein.
Die Antriebsbewegung wird gestoppt, wenn aufgrund der im Bereich B generierten
Wegsignale ein festgelegter Weg der Scheibenabsenkung ausgeführt ist. Als Maß der
Verstellung dient also nicht die Verstellzeit zwischen t₂ und t₃, da bspw. eine veränderte
Bordspannung zu unerwünschten Abweichungen im Scheibenhub führen würde.
Um die Scheibenposition gegen Absenken zu sichern, veranlaßt die Steuerelektronik im
Punkt 3 eine Drehrichtungsumkehr, die die System lose, verursacht durch die
vorangegangene Absenkbewegung, kompensiert. Dies geschieht nach dem gleichen Prinzip,
wie bereits beschrieben zur Kompensation der Systemlosen in Richtung Senken. Mit dem
Abschalten des Antriebs im Punkt 4 sind die Systemlosen des Bereichs C vollständig
kompensiert und die Fensterscheibe steht in Richtung Heben unter mechanischer
Spannung.
Um den Zeitpunkt t₂, der den Bereich A der Systemlosenkompensation vom Bereich B
echter Scheibenbewegung trennt, hinreichend exakt ermitteln zu können, muß ein
Grenzwert des den Systemzustand beschreibenden Meßwerts definiert werden.
Zweckmäßigerweise wird der Grenzwert auf der Basis mindestens eines vorher ermittelten
Meßwertes berechnet, um sämtliche das System beeinflussende Größen (Temperatur,
Feuchtigkeit, Alterung Bordspannung) mit zu erfassen. Durch einen in der Elektronikeinheit
abgelegten Algorithmus wird festgelegt, um welchen absoluten oder relativen Betrag der
nächste Meßwert abweichen darf. Bei Über- bzw. Unterschreitung dieses Wertes gelten die
Systemlosen als kompensiert.
Bezugszeichenliste
1 Startpunkt in Richtung Senken
2 Punkt des Übergangs von Haftreibung zu Gleitreibung
3 Punkt der Drehrichtungsumkehr von Senken zu Heben
4 Punkt der Antriebsabschaltung
A Bereich der Systemlosen in Richtung Senken
B Bereich der Scheibenabsenkung
C Bereich der Sytemlosen in Richtung Heben
T Periodendauer
TL Periodendauer bei Leerlaufdrehzahl
TN Periodendauer der Nenndrehzahl
t Zeit
t₁ Zeitpunkt der Aktivierung des Antriebs in Richtung Senken
t₂ Zeitpunkt beginnender Scheibenabsenkung
t₃ Zeitpunkt der Drehrichtungsumkehr von Senken zu Heben
t₄ Zeitpunkt der Antriebsabschaltung
2 Punkt des Übergangs von Haftreibung zu Gleitreibung
3 Punkt der Drehrichtungsumkehr von Senken zu Heben
4 Punkt der Antriebsabschaltung
A Bereich der Systemlosen in Richtung Senken
B Bereich der Scheibenabsenkung
C Bereich der Sytemlosen in Richtung Heben
T Periodendauer
TL Periodendauer bei Leerlaufdrehzahl
TN Periodendauer der Nenndrehzahl
t Zeit
t₁ Zeitpunkt der Aktivierung des Antriebs in Richtung Senken
t₂ Zeitpunkt beginnender Scheibenabsenkung
t₃ Zeitpunkt der Drehrichtungsumkehr von Senken zu Heben
t₄ Zeitpunkt der Antriebsabschaltung
Claims (7)
1. Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer Fensterscheibe einer Kraftfahrzeugtür
mittels eines fremdkraftbetätigten, mit einer Elektronikeinheit verbundenen
Fensterhebers, insbesondere zur Kurzhubabsenkung der Scheibenoberkante einer
freistehenden, rahmenlosen Fensterscheibe aus einem karosserieseitigen
formschlüssigen Dichtungsumgriff, wobei Steuersignale eines Signalgebers (z. B.
Schalters) an eine elektronische Auswerteeinheit weitergeleitet werden, woraufhin der
Antrieb des Fensterhebers in Richtung Senken oder Heben aktiviert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß unmittelbar nach einer Absenkung der Fensterscheibe der Fensterheberantrieb
solange in Richtung Heben angesteuert wird, bis die durch die Verstellung der
Fensterscheibe in die vorangegangene Bewegungsrichtung verursachte Systemlose der
Verstellmechanik kompensiert ist.
2. Verfahren zur Kurzhubabsenkung der Scheibenoberkante einer freistehenden,
rahmenlosen Fensterscheibe aus einem karosserieseitigen formschlüssigen
Dichtungsumgriff, wobei durch Öffnen der Tür ein Signal generiert und an eine
elektronische Auswerteeinheit weitergeleitet wird, woraufhin der Antrieb des
Fensterhebers in Richtung Senken solange aktiviert wird, bis die Fensterscheibe aus
ihrer geschlossenen Position in eine vorgegebene teilweise geöffnete Position verfahren
ist, und wobei nach dem Schließen der Kraftfahrzeugtür infolge der Generierung eines
weiteren Signals die automatisch abgesenkte Fensterscheibe wieder automatisch
geschlossen wird dadurch gekennzeichnet, daß während des
Ansteuerns des Antriebs zum Zwecke des automatischen Absenkens der
Fensterscheibe eine erste Phase seiner Stellbewegung der Kompensation der
Systemlosen der Fensterhebermechanik und eine zweite Phase seiner Stellbewegung
dem Weg der Scheibenabsenkung zuordnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemlose
als kompensiert gilt, wenn ein Grenzwert einer den Systemzustand widerspiegelnden
Meßgröße überschritten oder unterschritten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert aus
wenigstens einem vorangehend ermittelten Meßwert generiert wird, wobei der
Grenzwert um einen festgelegten festen oder anteiligen Betrag vom letzten Meßwert
abweicht.
5. Verfahren nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Meßgröße die Periodendauer einer Antriebswelle,
insbesondere der Welle eines Elektromotors, verwendet wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Meßgröße die Stromaufnahme eines elektrischen Antriebs
verwendet wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß als Maß für den Weg der automatischen Scheibenabsenkung die
Anzahl der Umdrehungen einer Antriebswelle verwendet oder eine Direktmessung an
der Fensterscheibe ausgeführt oder ein Endschalter eingesetzt wird.
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