DE19632139C1 - Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer Fensterscheibe einer Kraftfahrzeugtür - Google Patents

Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer Fensterscheibe einer Kraftfahrzeugtür

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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

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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