DE19745597A1 - Verfahren zur Steuerung und Regelung der Verstellbewegung eines translatorisch verstellbaren Bauteils in Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung der Verstellbewegung eines translatorisch verstell­ baren Bauteils in Fahrzeugen, insbesondere von Fensterhe­ bern, Schiebedächern oder dergleichen in Kraftfahrzeugen.

Aus der DE 40 20 351 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung des Öffnungs- und Schließvorgangs von elektri­ schen Aggregaten, insbesondere von Fensterhebern in Kraft­ fahrzeugen, bekannt, bei dem eine Steuereinheit mit einem ersten Sensor verbunden ist, der die durch äußere Einflüsse verursachten, auf die Fahrzeugkarosserie wirkenden Be­ schleunigungskräfte erfaßt. Weiterhin ist die Steuereinheit mit einem zweiten Sensor verbunden, der Aggregateparameter erfaßt und diese der Steuereinheit zuleitet. Diese Aggrega­ teparameter sind Meßwerte, die beispielsweise die Fensterhe­ bergeschwindigkeit oder das Drehmoment des Stellorgans des Aggregats betreffen. Überschreitet ein Meßwert einen vorge­ gebenen Grenzwert, so wird ein Einklemmfall angenommen, wenn durch den ersten Sensor kein äußerer Einfluß erfaßt wurde. Auf diese Weise wird ein ungewolltes Abschalten bzw. Reversieren ausgeschlossen.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß nur die zur Ver­ stellbewegung notwendige Verstellkraft zur Verfügung ge­ stellt wird, deren Größe eventuell auftretende Schwergängig­ keitsbereiche nicht berücksichtigt. Dadurch kommt es bei­ spielsweise während des Einlaufens der zu verstellenden Fensterscheibe in den Dichtungsbereich der Türkarosserie zu einem ungewollten Abschalten oder Reversieren des Fensterhe­ bers.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren an­ zugeben, bei dem ein wirksamer Einklemmschutz sowie eine materialschonende Verstellung des translatorisch verstellba­ ren Bauteils in allen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet einen über den gesamten Verstellbereich wirkenden Einklemmschutz, der auch sehr hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt. Darüber hinaus wird sichergestellt, daß die Verstellkraft auch in den Schwergängigkeitsbereichen ausreichend groß ist und daß eine Stelleinrichtung ein translatorisch verstellbares Bau­ teil unter Berücksichtigung der auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden äußeren Einflüsse nach Maßgabe der Bedienungs­ person materialschonend verstellt. Als äußere Einflüsse werden hier die auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Kräfte oder Beschleunigungskräfte verstanden, die nicht un­ mittelbar durch die Stelleinrichtung oder durch eine An­ triebseinrichtung verursacht werden, sondern beispielsweise wegen des schlechten Zustands der Fahrstrecke (Durchfahren eines Schlaglochs) oder beim Schließen einer Fahrzeugtür auftreten.

Dementsprechend wird die Verstellkraft (F_V) oder die Über­ schußkraft (F_Ü) in Abhängigkeit von auf die Fahrzeugkarosse­ rie oder Teilen davon einwirkenden Beschleunigungskräften und/oder in Abhängigkeit von Öffnungs- oder Schließvorgän­ gen beweglicher Karosserieteile geregelt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Regelung der Verstellkraft oder der Überschußkraft in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des translatorisch verstellbaren Bauteils. Es ist darüber hinaus vorgesehen, daß diese Rege­ lung vorzugsweise nur bei einer Schließbewegung des transla­ torisch verstellbaren Bauteils erfolgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das translatorisch verstellbare Bauteil nach Maßgabe der Bedienungsperson sicher schließt und dabei ein Einklemmschutz gewährleistet ist, der auch hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird für die Regelung der Überschußkraft ein Schwellenwert zur Be­ grenzung der Überschußkraft verändert. Diese Ausführungs­ form gewährleistet, daß die Verstellkraft insbesondere während einer Schließbewegung immer derart gewählt ist, daß die Schließbewegung des translatorisch verstellbaren Bau­ teils nach Maßgabe der Bedienungsperson fortgesetzt wird. Ein unbegründetes Abschalten oder Reversieren wird ausge­ schlossen.

Die Regelung der Verstellkraft oder der Überschußkraft er­ folgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Bewegungsrich­ tung des translatorisch verstellbaren Bauteils und von der überwiegenden Wirkungsrichtung auftretender Beschleunigungs­ kräfte derart, daß die Verstellkraft stets kleiner oder gleich der zulässigen Einklemmkraft ist. Wirkt beispielswei­ se auf die Fahrzeugkarosserie eine Beschleunigungskraft, die die Schließbewegung eines translatorisch verstellbaren Bauteils unterstützt, so wird vorzugsweise der Schwellen­ wert herabgesetzt. Im Falle des Auftretens einer der Schließbewegung entgegengerichteten Beschleunigungskraft wird der Schwellenwert heraufgesetzt. Auf diese Weise ist die Verstellkraft immer ausreichend groß, so daß die Schließbewegung sicher fortgesetzt und ein Einklemmschutz gewährleistet wird.

Weiterhin ist vorgesehen, daß beim Auftreten von innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne wechselnden auf die Fahrzeug­ karosserie einwirkenden Beschleunigungskräften eine Rege­ lung der Verstellkraft oder der Überschußkraft unterbrochen wird und ein Schwellenwert derart vorgegeben wird, daß die Verstellkraft stets kleiner oder gleich der zulässigen Einklemmkraft ist. Die Zeitspanne beträgt dabei beispiels­ weise 100 ms. Diese Ausführungsform berücksichtigt, daß bei ständig wechselnden, auf die Fahrzeugkarosserie einwirken­ den Beschleunigungskräften der Schwellenwert nicht inner­ halb einer kurzen Zeitspanne ständig geändert wird, was zu einer Beeinträchtigung der Bewegung des translatorisch ver­ stellbaren Bauteils führen könnte. Durch die Vorgabe eines festen Schwellenwertes, der stets kleiner oder gleich der zulässigen Einklemmkraft ist, wird sowohl eine sichere Bewegung des translatorisch verstellbaren Bauteils als auch ein Einklemmschutz gewährleistet.

Die auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Beschleunigungs­ kräfte werden vorzugsweise durch einen Sensor erfaßt, zum Beispiel durch einen digitale Signale liefernden Sensor. Digitale Signale lassen sich in einer Steuer- und Regele­ lektronik einfach weiterverarbeiten. Zur Einstellung der Regelung können dabei einzelne oder mehrere, zeitlichhin­ tereinander liegende Signale des Sensors von der Steuer- und Regelelektronik ausgewertet werden. Die wiederholte Be­ wertung der Signale des Sensors ermöglicht es, ein gleich­ zeitiges Auftreten der durch äußere Einflüsse verursachten Beschleunigungskräfte und der durch einen Einklemmfall be­ dingten Kräfte sicher zu identifizieren.

Es ist nicht zwingend erforderlich, einen ausschließlich für die Regelung der Verstellkraft oder der Überschußkraft verwendeten Sensor im Kraftfahrzeug anzuordnen. Vorzugswei­ se wird ein Sensor verwendet, der zur Steuerung weiterer Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, bei­ spielsweise ein Beschleunigungssensor in einem Stoßdämpfer, der Teil eines Steuer- und Regelsystems eines aktiven Fahr­ werks ist. Dessen Signale werden auch als Steuersignale für die Regelung der Verstellkraft oder der Überschußkraft ver­ wendet.

Beim Öffnen bzw. Schließen der Fahrzeugtür, Heckklappe oder dergleichen gibt vorzugsweise ein an der Fahrzeugtür oder an einem Türfunktionselement, beispielsweise an einer Drehfalle eines Türschlosses angeordneter Schalter ein Signal ab. Auf diese Weise wird insbesondere ein Zuschlagen der Fahrzeugtür und damit das Auftreten von seitlichen Be­ schleunigungskräften und ggf. ein durch plötzliches Anstei­ gen des Luftdrucks in der Fahrzeugkabine mit daraus resul­ tierendem Andrücken des zu verstellenden Bauteils an die Dichtung, was wiederum zu einer erhöhten Schwergängigkeit des Bauteils mit der Gef ahr einer fehlerhaften Erkennung eines Einklemmvorganges führen würde, sicher erkannt.

In diesem Fall wird zur Vermeidung einer fehlerhaften Erkennung eines vermeintlichen Einklemmfalles entweder die Überschußkraft erhöht oder die Regelung der Überschußkraft für eine vorgegebene Zeitspanne unterbrochen.

Es ist vorgesehen, daß bei kurz hintereinander, innerhalb eines vorgegeben Zeitraums auftretenden Beschleunigungskräf­ ten die Schließbewegung des Bauteils nur bei Dauerbetäti­ gung eines Bedienungselements erfolgt. Dabei beträgt der vorgegebene Zeitraum beispielsweise einige Sekunden. Wird beispielsweise eine Strecke befahren, die mehrere Schlaglö­ cher hintereinander aufweist, so wird die Schließbewegung bei einer entsprechenden Regelung der Verstellkraft oder der Überschußkraft nur dann fortgesetzt, wenn eine Bedie­ nungsperson das Bedienungselement während der gesamten Schließbewegung betätigt. Auf diese Weise wird sicherge­ stellt, daß auch bei Durchfahren einer längeren Schlechtweg­ strecke die Schließbewegung vollständig durchführbar ist.

Zur Weiterleitung der Signale des Sensors und/oder des Schalters an die Steuer- und Regelelektronik werden die Signale vorzugsweise auf einen seriellen Datenbus gegeben. Auf diesen seriellen Datenbus greift die Steuer- und Regele­ lektronik direkt zu. Die Übertragung der Signale insbesonde­ re als digitale Information ermöglicht nicht nur eine schnelle Datenübertragung, sondern auch eine optimale Ver­ schlüsselung. So ist es möglich, sowohl Signale mehrerer Sensoren oder Schalter, die die auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Beschleunigungskräfte erfassen, zu unterschei­ den als auch die Art der Beschleunigungskräfte zu erkennen.

Es ist aber auch ein indirekter Zugriff der Steuer- und Regelelektronik auf die mit dem seriellen Datenbus übertra­ genen Daten möglich. Beispielsweise sortiert eine zentrale Verteilereinheit die für mehrere Steuer- und Regeleinheiten interessanten Informationen vor und leitet die vorsortier­ ten Informationen über Datenleitungen an diese Steuer- und Regeleinheiten weiter. Auf diese Weise wird eine schnelle Versorgung der jeweiligen Steuer- und Regelelektroniken mit relevanter Information ermöglicht.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiels soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung von verschiede­ nen Verstellbereichen eines Fensterhebersy­ stems;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Motorstroms bzw. des Motor-Drehmoments einer Antriebsein­ richtung in Abhängigkeit vom Verstellweg bzw. der Verstellzeit;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Schal­ tungsanordnung eines Steuer- und Regelsystems für eine Fensterscheibe einer Fahrzeugtür;

Fig. 4 eine perspektivische und schematische Darstel­ lung eines Ausschnitts der Fahrzeugtür im Be­ reich eines Türschlosses;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Überschuß­ kraftregelung bei dem Durchfahren eines Schlaglochs;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Zusammenset­ zung der Verstellkraft, bei der die Überschuß­ kraft durch Beschleunigungskräfte, die bei dem Durchfahren eines Schlaglochs auftreten, beeinflußt wird.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung der verschiedenen Verstellbe­ reiche A, B und C einer Fahrzeugtür. Der äußere Bereich A, der sich von der Position "Fenster auf" bis etwa zu einem Drittel der geschlossenen Fensterscheibe hin erstreckt, ist für einen Einklemmschutz nicht relevant, da selbst ein Einklemmen großer Körperteile aufgrund des großen Abstandes zwischen der Oberkante der Fensterscheibe und dem Türrahmen ausgeschlossen werden kann. Für den Einklemmschutz ist aber der Bereich B, der sich von der zu einem Drittel geschlosse­ nen Fensterscheibe bis kurz vor dem Einfahren der Fenster­ scheibe in die Fensterdichtung erstreckt, und der Bereich C, der sich über den Dichtungsbereich erstreckt, relevant.

In beiden Bereichen B und C muß gewährleistet sein, daß die auf ein eingeklemmtes Körperteil bzw. auf einen Gegenstand wirkende Verstellkraft einen gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwert nicht überschreitet. Besondere Bedingungen gelten für den Bereich C. Um das Fenster sicher zu schließen, muß zur Überwindung des durch die Fensterdichtung gegebenen Widerstands eine erhöhte Kraft aufgebracht werden. Gleich­ zeitig muß diese Kraft aus Sicherheitsgründen derart dimen­ sioniert sein, daß ein 4mm-Stab erkannt wird und der Ein­ klemmschutz den Fensterheber abschaltet bzw. reversiert. Des weiteren müssen Beschleunigungskräfte, die durch äußere Einflüsse bedingt sind, sicher erkannt werden, um Fehlfunk­ tionen des Einklemmschutzes auszuschließen.

Die Größe der für eine Hubbewegung notwendigen Kraft wird in Abhängigkeit der Verstellposition bestimmt. Dies kann rechnerisch, empirisch oder durch einen Probelauf einer Verstellvorrichtung, die einen Motor als Antriebseinheit aufweist, erfolgen. Dabei wird beispielsweise während eines Probelaufs die Kraftkurve für den Motor unter Berücksichti­ gung der individuellen Motorparameter und der vorgegebenen Parameter der mechanischen Vorrichtung bestimmt.

In Fig. 2 ist eine solche, durch einen Probelauf ermittelte Normalkurve a der für eine Hubbewegung notwendigen Kraft schematisch dargestellt. Aufgetragen ist der der Kraft ent­ sprechende zugeführte Antriebsstrom bzw. das Motor-Drehmo­ ment über den Verstellweg. Dabei bezeichnet S₁ die Position "Fenster vollständig geöffnet" und S₃ die Position "Fenster vollständig geschlossen". Mit S₂ ist die Position gekenn­ zeichnet, bei der der Einlauf der Fensterscheibe in die Dichtung am oberen Türrahmen beginnt. Die Größe der notwen­ digen Kraft ist derart ausgelegt, daß sie gerade noch dazu ausreicht, um die Fensterscheibe unter Berücksichtigung auf­ tretender Gegenkräfte (z. B. beim Einlaufen der Scheibe in die Dichtung am oberen Türrahmen) zu schließen.

Der zur Verstellbewegung eigentlich nur notwendigen Kraft wird eine zusätzliche Kraft, eine "Überschußkraft", aufge­ prägt, deren Größe begrenzt ist. Die Summe beider Kräfte ist gleich der Verstellkraft, die zur Verstellung der Fen­ sterscheibe verwendet wird.

Die Überschußkraft ist eine Kraftreserve zur Überwindung zu­ sätzlicher Gegenkräfte. Sie kann in den verschiedenen Teil­ bereichen des Gesamt-Verstellweges eine unterschiedliche Be­ grenzung aufweisen. Aufgrund des hohen Widerstandes der Fen­ sterdichtung im Bereich C wird der Begrenzungswert der Über­ schußkraft zweckmäßigerweise dort höher gewählt werden als für den Bereich B, um die durch die Fensterdichtung gegebe­ nen Widerstände zu überwinden und ein sicheres Einfahren der Fensterscheibe in den Dichtungsbereich zu gewährlei­ sten.

Die Überschußkraft wird für jede Verstellposition durch eine Hüllkurve b festgelegt, die z. B. empirisch bestimmt oder berechnet wird. Die Hüllkurve b wird beispielsweise in Abhängigkeit von der Betriebsspannung, der aktuellen Motor­ geschwindigkeit, der Motorspannung und der Motor- und Umgebungstemperatur angepaßt oder berechnet. Des weiteren werden Veränderungen der Verschiebekräfte über die Lebens­ dauer des Fensterhebers berücksichtigt. Die Hüllkurve b kann auf diese Weise ständig adaptiv angepaßt werden. Die der notwendigen Kraft aufgeprägte Überschußkraft entspricht dem Differenzstromwert I_u der beiden Kurven a und b. Vor­ zugsweise wird die Hüllkurve b zur Begrenzung der Überschuß­ kraft derart gewählt, daß die Überschußkraft an jeder Position des Verstellbereichs weniger als 100 Newton be­ trägt.

Dieses Verfahren ermöglicht es, auf einfache Art und Weise die Überschußkraft im Fensterheberbetrieb entsprechend der Verstellposition anzupassen. Im Betrieb bekommt der Ver­ stellmotor nur soviel Strom, daß er nicht mehr leisten kann als durch die Hüllkurve b vorgegeben wird. Daher gestattet dieses Verfahren, daß an Schwergängigkeitsstellen z. B. im Bereich der Dichtungen der Grenzwert der Überschußkraft viel höher liegt als im sonstigen Verstellbereich. Aufgrund der Überschußkraftbegrenzung tritt eine Gefährdung durch Einklemmen eines Körperteils praktisch nicht mehr auf.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltungs­ anordnung eines Steuer- und Regelsystems für einen Fenster­ heber, für den die zur Hubbewegung notwendige Kraft und eine Überschußkraft gemäß Fig. 2 bestimmt wurde. An einer Fahrzeugtür 1 ist ein elektrisch betriebener Fensterheber 2 angeordnet. Der Fensterheber 2 weist eine Hebeschiene 2a auf, an der eine Fensterscheibe 2b befestigt ist. Die Hebe­ schiene 2a ist mittels einer Hebevorrichtung 2c und eines Elektromotors 3 beweglich. Der Elektromotor 3 wird durch eine Schalteinrichtung 4 gesteuert. Mit Hilfe dieser Schalt­ einrichtung 4 ist es möglich, die Bewegungsrichtung des Elektromotors 3 zu bestimmen. Die Spannungsversorgung des Elektromotors 3 erfolgt über die Schalteinrichtung 4 durch eine Spannungsquelle 5. Durch Umpolen der Spannungsquelle 5 kann die Stromrichtung durch den Elektromotor 3 geändert und somit die Bewegungsrichtung bestimmt werden.

Ein als Steuer- und Regelelektronik dienender Mikroprozes­ sor 6 versorgt die Schalteinrichtung 4 mit Steuer- und Regelsignalen. Dieser Mikroprozessor 6 ist mit einer Bedie­ nungseinheit 8, z. B. mit dem Handschalter des Fensterhe­ bers, verbunden. Mit Hilfe dieser Bedienungseinheit 8 ist es möglich, die Steuerbefehle "Öffnen", "Schließen" und "Stop" in den Mikroprozessor 6 manuell einzugeben. Ein Sensor 60 versorgt den Mikroprozessor 6 mit Signalen, die den Zustand des Fensterhebers wiedergeben. Diese Signale betreffen Meßwerte wie beispielsweise den aufgenommen Motorstrom, das Motor-Drehmoment und die Fensterheberge­ schwindigkeit.

Die von dem Mikroprozessor 6 an die Schalteinrichtung 4 abgegebenen Steuersignale steuern den Motor strom in der Weise, daß in den Teilbereichen B und C gemäß Fig. 1 sowie gegebenenfalls im Teilbereich A der zum Verstellen des Fensterhebers 2 notwendigen, im allgemeinen Hubweg - abhän­ gigen Kraft eine Überschußkraft aufgeprägt wird, deren Größe durch den Mikroprozessor 6 begrenzt wird. Die zur Hubbewegung notwendige Kraft berücksichtigt wahlweise die über den Verstellbereich auftretenden Gegenkräfte oder einen Teil der Gegenkräfte, während die Überschußkraft eine Kraftreserve zur Überwindung eines Teils oder zusätzlicher Gegenkräfte enthält. Ohne die Überschußkraft, der in Fig. 2 der Überschußstrom bzw. das Überschußdrehmoment des Elek­ tromotors 3 als Differenz der Kurven a und b entspricht, würde der Elektromotor 3 auf den Fensterheber 2 gerade noch eine solche Kraft ausüben, daß der Fensterheber 2 eine Hub­ bewegung über einen vorgebbaren Verstellbereich ausführt.

Der Mikroprozessor 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer Speichereinheit 7 verbunden. Diese Speichereinheit 7 dient zur Speicherung von Steuerungsbef ehlen.

Auf die Fahrzeugkarosserie einwirkende Kräfte, isnbesondere Beschleunigungskräfte, beeinflußen die Verstellkraft. Bei­ spielsweise entstehen Kräfte, die der Schließbewegung der Fensterscheibe entgegenwirken oder die Schließbewegung sogar verstärken können.

Die auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Kräfte werden beispielsweise durch zwei Detektionseinheiten nachgewiesen: Zum einen durch einen an der Drehfalle eines des Schlosses einer Fahrzeugtür 1 angeordneten Mikroschalter 92, mit dem das Öffnen und Schließen, insbesondere ein für den Einklemm­ schutz bedeutsames Zuschlagen der Fahrzeugtür nachweisbar ist. Alternative oder zusätzliche Erfassungen können an einer Heckklappe, einer Koff erraumklappe oder einer Motor­ haube durchgeführt werden. Zum anderen dient als Detektion­ seinheit ein Fahrwerksensor 91, der insbesondere die Be­ schleunigungskräfte beim Durchfahren eines Schlaglochs bzw. einer unebenen (schlechten) Wegstrecke erfaßt.

Beide Detektionseinheiten 91 und 92 geben ihre Signale an den Mikroprozessor 6 zur Generierung von Steuer- und Regel­ befehlen. Allerdings versorgen die Detektionsheiten 91 und 92 nicht ausschließlich den Mikroprozessor 6 mit Signalen. Der Mikroschalter 92 dient gleichzeitig als Schalter für das Licht im Fahrgastraum, und der Fahrwerksensor 91 ist zusätzlich als Beschleunigungssensor zur Steuerung eines aktiven Fahrwerks vorgesehen.

Der Mikroschalter 92 ist direkt mit dem Mikroprozessor 6 über einen seriellen Datenbus 11 verbunden. Der Fahrwerksen­ sor 91 ist indirekt über einen zentralen Verteiler 10 ebenfalls durch den seriellen Datenbus 11 mit dem Mikropro­ zessor 6 verbunden. Darüberhinaus ist der zentrale Vertei­ ler 10 mit weiteren Steuer- und Regelsystemen 12 und 13 (z. B. für ein weiteres Fahrzeugfenster oder ähnlichem) über den seriellen Datenbus 11 verbunden.

Im Falle des Öffnens oder Schließens einer Fahrzeugtür l oder bei Erfassung von Beschleunigungskräften, die bei­ spielsweise während des Durchfahrens eines Schlaglochs entstehen, gibt die Detektionseinheit 91 und/oder 92 ent­ sprechende Schalt- oder Beschleunigungssignale auf den seriellen Datenbus 11, so daß der Mikroprozessor 6 diese Daten bei der Generierung der Steuer- und Regelungssignale berücksichtigen kann.

Erreicht der Strom des Elektromotors 3 während einer Hubbe­ wegung den für eine bestimmte Verstellposition festgelegten oder berechneten Wert der Verstellkraft (für die Hubbewe­ gung notwendige Kraft + Überschußkraft), so entscheidet der Mikroprozessor 6 in Abhängigkeit der Verstellposition und der durch die Detektionseinheiten 91 und 92 generierten Signale, ob ein Einklemmfall vorliegt. Befindet sich bei einer Hubbewegung die Fensterscheibe 2b komplett in der oberen Dichtung, so kann kein Einklemmfall vorliegen und es wird die volle Überschußkraft durch Abgabe des maximal zulässigen Stroms entsprechend der Kurve b gemäß Fig. 2 zur Verfügung gestellt.

Befindet sich die Fensterscheibe 2b nicht komplett in der oberen Dichtung, so entscheidet der Mikroprozessor 6 anhand der vorliegenden Signale des Mikroschalters 92 und des Fahr­ werksensors 91, ob die Gegenkräfte, die den Stromanstieg be­ wirkten, durch einen Einklemmfall oder durch einen äußeren Einfluß verursacht wurden. Falls externe Kräfte auf die Fahrzeugkarosserie und somit auch auf die zur Verstellung an einer bestimmten Verstellposition normalerweise notwendi­ ge Kraft einwirken, wird der Schwellenwert zur Begrenzung der Überschußkraft derart verändert, daß die Summe der not­ wendigen Kraft und dar Überschußkraft wieder der für die zur Verstellung der Fensterscheibe 2b an dieser Verstellpo­ sition bestimmten Verstellkraft entspricht. Liegt dagegen ein Einklemmfall vor, so wird der Elektromotor 3 gestoppt und die Bewegungsrichtung reversiert.

Beim Auftreten von innerhalb einer kurzen Zeitspanne wech­ selnden, auf die Fahzeugkarosserie einwirkenden Kräften, insbesondere Beschleunigungskräften, setzt der Mikroprozes­ sor 6 die Regelung der Überschußkraft für einen Zeitraum von beispielsweise einer Zehntelsekunde aus und gibt einen Schwellenwert für die Überschußkraft derart vor, daß die Verstellkraft stets kleiner oder gleich der zulässigen Einklemmkraft ist. Auf diese Weise wird eine sichere Fort­ führung der Verstellung der Fensterscheibe 2b unter Berück­ sichtigung der hohen Sicherheitsforderungen bzgl. des Ein­ klemmschutzes gewährleistet.

Wird während der Schließbewegung des verstellbaren Bauteils eine Wegstrecke mit mehreren Schlaglöchern hintereinander durchfahren, so wird die Schließbewegung durch entsprechen­ de Regelung der Überschußkraft beispielsweise nur dann fortgesetzt, wenn die Bedienungsperson durch Betätigen der Bedienungseinheit 8 während der gesamten Schließbewegung ein Signal an den Mikroprozessor 6 sendet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die sonst in sehr kurzen, zeitli­ chen Abständen auftretende Regelung der Überschußkraft auf unterschiedliche Werte eine gewollte Schließbewegung nicht beeinträchtigt.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus der Karosserie der Fahr­ zeugtür 1 mit einer bevorzugten Anordnung des Mikroschal­ ters 92. Die Fahrzeugtür 1 weist das Türschloß 20 auf, das mit hier nicht dargestellten Befestigungselementen an der Fahrzeugtür 1 befestigt ist. In dem Türschloß 20 ist die Drehfalle 21 angeordnet, an deren Frontfläche ein Mikro­ schalter 92 befestigt ist. Wird die Fahrzeugtüre insbesonde­ re durch Zuschlagen geschlossen, so wird der Mikroschalter 92 durch ein nicht dargestelltes, am Fahrzeugkarosserierah­ men angeordnetes Schließelement betätigt. Er gibt dann ein entsprechendes Signal an den Mikroprozessor 6.

Die Anordnung des Mikroschalters 92 ist nicht auf die Anord­ nung an der Drehfalle 21 beschränkt. Weitere Ausführungsfor­ men sehen vor, den Mikroschalter 92 an dem an die Fahrzeug­ tür 1, eine Kofferraum- oder Heckklappe bzw. eine Motorhau­ be angrenzenden Karosserierahmen, in einer anderen Türfunk­ tionseinheit oder an einem anderen Punkt der Fahrzeugtür 1 anzuordnen. Jede dieser möglichen Anordnungen gewährlei­ stet, daß insbesondere das Zuschlagen der Fahrzeugtür 1 sicher erkannt wird.

Beim Öffnen oder Schließen des Karosserieteils in Form einer Fahrzeugtür 1 wird der Mikroschalter 92 betätigt. Das von dem Mikroschalter 92 abgegebene Signal bewirkt, daß durch Erhöhen der Überschußkraft F_Ü eine Fehlauslösung des Einklemmschutzes verhindert wird. Alternativ hierzu kann die Einklemmschutzregelung für eine vorgegebene Zeitspanne unterbrochen werden, wobei diese Zeitspanne so einstellbar ist, daß Einflüsse, die insbesondere durch das Schließen des betreffenden Karosserieteils auf das zu verstellende Bauteil ausgeübt werden, ausgeschlossen werden können.

Beim Schließen, insbesondere beim "Zuschlagen" der Fahrzeug­ tür 1, einer Kofferraumklappe oder Hecktür treten quer zur Fahrtrichtung Beschleunigungskräfte auf und/oder bei anson­ sten geschlossener Kabine steigt der Luftdruck in der Kabine - im Falle einer Kofferraumklappe über Luftführungs­ kanäle - schlagartig an und kann beispielsweise eine Fen­ sterscheibe oder ein Schiebedach gegen die Dichtung derart drücken, daß das Einklemmschutzkriterium erfüllt ist und die Verstellbewegung des betreffenden Bauteils unterbrochen bzw. reversiert wird.

Durch Erhöhen der Überschußkraft bzw. durch kurzzeitiges Unterbrechen der Einklemmschutzsteuerung wird dieser exter­ ne Einfluß eliminiert und das betreffende Bauteil kann entsprechend dem Einstellbefehl verstellt werden.

Die Fig. 5 und 6 verdeutlichen die Regelung der Über­ schußkraft für den Fall, daß ein sich im Bereich B befindli­ ches Fenster einer Kraftfahrzeugtür geschlossen und gleich­ zeitig ein Schlagloch durchfahren wird.

Die von der Verstellposition des Fensters 2b abhängige Ver­ stellkraft F_V setzt sich additiv aus der zum Verstellen des Fensters notwendigen Kraft F_NV und der Überschußkraft F_ü zu­ sammen. Sie hat einen durch die Verstellposition des Fen­ sters festgelegten Betrag (Fig. 6a), der kleiner ist als die zulässige Einklemmkraft. Beim Hineinfahren in das Schlagloch an dem Punkt s₁ der Fahrbahn s wirkt auf die im Normalfall notwendige Kraft F_NV eine Beschleunigungskraft F_n, die der Schließbewegung des Fensters entgegengerichtet ist. Fig. 6b zeigt, daß die aus dieser Einwirkung hervorge­ hende resultierende Kraft F_r den um den Betrag der Beschleu­ nigungskraft F_n verringerten Betrag der notwendigen Kraft F_NV besitzt. Der Betrag der Überschußkraft F_ü wird daher derart erhöht, daß die Summe der Beträge der resultierenden Kraft F_r und der Überschußkraft F_ü wieder dem Betrag der Verstellkraft F_V entspricht. Sobald an einem Punkt s₀₁ der Fahrbahn s die Beschleunigungskraft F_n nicht mehr auftritt, wird der Betrag der Überschußkraft F_ü auf den Ursprungswert zurückgeregelt.

Beim Herausfahren aus dem Schlagloch an dem Punkt s₂ wirkt auf die im Normalfall notwendige Kraft F_NV eine Beschleuni­ gungskraft F_p, die derart gerichtet ist, daß sie die Schließbewegung des Fensters unterstützt. Wie in Fig. 6c gezeigt, entspricht der Betrag der aus dieser Einwirkung hervorgehenden resultierenden Kraft F_r dem um den Betrag der Beschleunigungskraft F_p erhöhten Betrag der notwendigen Kraft F_NV. Aus diesem Grunde wird der Betrag der Überschuß­ kraft F_ü derart erniedrigt, daß die Summe der Beträge der resultierenden Kraft F_r und der Beschleunigungskraft F_p wieder dem Betrag der Verstellkraft F_V entspricht. Fig 5.

zeigt, daß die Überschußkraft F_ü erst dann wieder an einem Punkt des Weges s₀₂ auf den Ursprungswert zurückgeregelt wird, wenn die Beschleunigungskraft F_p nicht mehr auftritt.

Claims (19)

1. Verfahren zur Steuerung und Regelung der Verstellbewe­ gung eines translatorisch verstellbaren Bauteils in Fahrzeugen, insbesondere von Fensterhebern, Schiebedä­ chern oder dergleichen in Kraftfahrzeugen, mit einer Stelleinrichtung, einer Antriebseinrichtung und einer Steuer- und Regelelektronik, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (3) eine Verstellkraft (F_V) ausübt, die gleich der Summe der zum Verstellen des Bauteils notwendigen Kraft (F_NV) und einer ein­ stellbaren Überschußkraft (F_Ü) ist, wobei die Summe kleiner oder gleich einer zulässigen Einklemmkraft ist, und daß die Verstellkraft (F_V) oder die Überschuß­ kraft (F_Ü) in Abhängigkeit von auf die Fahrzeugkarosse­ rie oder Teilen davon einwirkenden Kräften (F_n, F_p) ge­ regelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellkraft (F_V) oder die Überschußkraft (F_ü) in Abhängigkeit von auf die Fahrzeugkarosserie oder Teilen davon einwirkenden Beschleunigungskräften geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verstellkraft (F_V) oder die Überschuß­ kraft (F_Ü) in Abhängigkeit von Öffnungs- oder Schließ­ vorgängen beweglicher Karosserieteile geregelt wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Verstellkraft (F_V) oder der Überschußkraft (F_Ü) in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des translato­ risch verstellbaren Bauteils (2b) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Verstellkraft (F_V) oder der Überschuß­ kraft (F_ü) nur bei einer Schließbewegung des translato­ risch verstellbaren Bauteils (2b) erfolgt.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwellen­ wert zur Begrenzung der Überschußkraft (F_Ü) verändert wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstell­ kraft (F_V) oder die Überschußkraft (F_Ü) in Abhängig­ keit von der Bewegungsrichtung des translatorisch ver­ stellbaren Bauteils (2b) und der überwiegenden Wir­ kungsrichtung der Beschleunigungskräfte derart gere­ gelt wird, daß die Verstellkraft (F_V) stets kleiner oder gleich der zulässigen Einklemmkraft ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten einer die Schließbewegung des Bauteils (2b) unterstützenden Beschleunigungskraft (F_p) der Schwellenwert zur Begrenzung der Überschußkraft (F_Ü) herabgesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten einer der Schließbewegung des Bauteils (2b) entgegengerichteten Beschleunigungskraft (F_n) der Schwellenwert zur Begrenzung der Überschußkraft (F_Ü) heraufgesetzt wird.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten von innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne wechseln­ den, auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Beschleu­ nigungskräften (F_n, F_p) die Regelung der Verstell­ kraft (F_V) oder der Überschußkraft (F_Ü) für eine vor­ gegebene Zeitspanne unterbrochen und ein Schwellen­ wert derart vorgegeben wird, daß die Verstellkraft (F_V) stets kleiner oder gleich der zulässigen Ein­ klemmkraft ist.

11. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Fahr­ zeugkarosserie einwirkenden Beschleunigungskräfte durch mindestens einen Sensor (91) erfaßt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein zur Erfassung mindestens eines Fahrzeugparameters vorgesehener, im Kraftfahrzeug insbesondere zur Steuerung des Fahrwerks angeordneter Sensor (91) verwendet wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein beim Öffnen und Schließen eines Karosserieteiles wie einer Fahr­ zeugtür (1), einer Kofferraum- oder Heckklappe oder einer Motorhaube betätigter Schalter (92) ein Signal an die Steuer- und Regeleinrichtung abgibt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Drehfalle (21) des Türschlosses (20) angeordneter Schalter (92) das Signal abgibt.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Öffnen oder Schließen des Karosse­ rieteils die Überschußkraft (F_Ü) erhöht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Öffnen oder Schließen des Karosse­ rieteils die Regelung der Überschußkraft (F_Ü) für eine vorgegebene Zeitspanne unterbrochen wird.

17. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei kurz hin­ tereinander innerhalb eines vorgegeben Zeitraums auf­ tretenden Beschleunigungskräften die Schließbewegung des Bauteils (2b) nur bei Dauerbetätigung eines Bedie­ nungselements (8) erfolgt.

18. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer- und Regelelektronik (6) das Sensorsignal und/oder Schaltersignal direkt oder indirekt zugeführt wird.

19. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (91) und/oder der Schalter (92) die Signale auf einen seriellen Datenbus (11) geben, auf den die Steuer- und Regelelektronik (6) zugreift.