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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung der
Verstellbewegung eines translatorisch verstellbaren Bauteils in
Fahrzeugen, insbesondere von Fensterhebern, Schiebedächern oder
dergleichen in Kraftfahrzeugen.
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Aus
der
DE 40 20 351 A1 ist
ein Verfahren zur Überwachung
und Steuerung eines Öffnungs- und
Schliessvorganges von elektrisch betriebenen Aggregaten bekannt.
Ein zusätzliches
Sensorelement übermittelt
am Kraftfahrzeug auftretende Beschleunigungskräfte an eine Steuerelektronik,
um ein fälschliches
Abschalten oder Reversieren des elektrischen Stellorgans z. B. beim Überfahren
einer schlechten Wegstrecke zu vermeiden. Dabei erfasst das Sensorelement
im wesentlichen die in vertikaler Richtung auf das Kraftfahrzeug
wirkenden Kräfte
und bildet aus diesen Messwerten einen sogenannten Grundpegel. Ausgehend
von diesem Grundpegel werden die von einer Sensoreinrichtungursächlich mit
dem Fensterhebersystem zusammenhängenden Messwerte
von der Steuerelektronik daraufhin bewertet, ob eine zulässige Einklemmkraft überschritten
wurde.
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Bei
dem bekannten Verfahren wird durch die Auswertung der Beschleunigungsdaten
aus dem Sensorelement eine Fehlabschaltung oder ein Fehlreversieren
des Antriebsorgans vermieden. Dabei wird eine unter allen Umständen möglichst
niedrige Überschuss-
oder Einklemmkraft angestrebt, die um so kleiner sein kann, je zuverlässiger die
Auswertung der Beschleunigungsdaten ist. Die Auswertung der Beschleunigungsdaten
muss dazu in Echtzeit erfolgen, um ein Fehlreversieren oder ein
Fehlabschalten zuverlässig
zu verhindern.
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Aus
der
DE 196 15 123
C1 ist ein Verfahren zur elektronischen Überwachung
eines in einem Fahrzeug angeordneten Verstellantriebs bekannt, bei dem
der Grenzwert einer Schließkraftbegrenzung über ein
Tachosignal den geschwindigkeitsabhängigen Kraft- und Druckverhältnissen
angepasst wird. Dadurch wird erreicht, dass einerseits die Schädigung einer
in den Schließbereich
geratenen Person oder des Verstellantriebs ausgeschlossen wird,
da bei Erreichen des Grenzwerts der Schließkraftbegrenzung die Steuerelektronik
auf ein Einklemmen schließt
und den Verstellantrieb stoppt oder reversiert. Andererseits werden
Fehlauslösungen
des Einklemmschutzes vermieden, die durch ein kurzzeitiges Einwirken
großer
Kräfte
auf den Verstellantrieb hervorgerufen werden.
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Um
nicht auf ein Signal eines zusätzlich
zu installierenden Sensors zurückgreifen
zu müssen, werden
derartige Fehlauslösungen
durch die Berücksichtigung
zu erwartender, geschwindigkeitsabhängiger äußerer Einflüsse mittels des verarbeiteten
Tachosignals bei der Ermittlung des Grenzwertes der Schließkraftbegrenzung
reduziert.
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Aus
der
DE 195 07 137
C2 ist ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung des Öffnungs-
und Schließvorgangs
von elektrisch betriebenen Aggregaten und Fensterhebern oder Schiebedächern bekannt,
bei dem ein mit dem Aggregat verbundener elektrischer Stellmotor
von einer Steuerelektronik angesteuert wird, die mit einer Verstellparameter
des Aggregats erfassenden Sensoreinrichtung verbunden ist. Um die
von dem Aggregat in einem Einklemmfall ausgeübte Kraft über kritische Bereiche des
Verstellweges auf jeweils dafür
vorgegebene Werte zu begrenzen, wird der Verstellbewegung in einen
ersten Bereich, der vom geöffneten
zum überwiegend
geschlossenen Zustand reicht, und einen zweiten Bereich vom überwiegend
geschlossenen bis zum vollständig
geschlossenen Zustand des Aggregats unterteilt und die Verstellgeschwindigkeit beim Übergang
von dem einen zum anderen Bereich verändert. In beiden Bereichen
des Verstellweges erfolgt eine Begrenzung der Einklemmkraft, so
dass die im System vorhandene Bewegungsenergie verringert wird und
das System bei ansonsten unveränderter
Sensorik und gegebenen mechanischen Parametern auf eventuelle Einklemmkörper mit
niedrigeren Kräften
reagieren kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung und
Regelung der Verstellbewegung eines translatorisch verstellbaren Bauteils
anzugeben, bei dem einerseits eine Fehlabschaltung oder ein Fehlreversieren
des Antriebs vermieden wird und andererseits die zulässige Einklemmkraft
in keinem Fall überschritten
werden.
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Diese
Aufgabe wird in einer erfindungsgemäßen Lösung durch ein Verfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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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 Bauteil unter Berücksichtigung
der auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden äußeren Einflüsse nach Maßgabe der Bedienungsperson
materialschonend verstellt. Als äußere Einflüsse werden
hier die auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Kräfte oder
Beschleunigungskräfte
verstanden, die nicht unmittelbar durch die Stelleinrichtung oder
durch eine Antriebseinrichtung verursacht werden, sondern beispielsweise
wegen des schlechten Zustands der Fahrstrecke (Durchfahren eines
Schlaglochs) oder beim Schließen
einer Fahrzeugtür
auftreten.
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Dementsprechend
wird die Verstellkraft (FV) oder die Überschußkraft (FÜ)
in Abhängigkeit
von auf die Fahrzeugkarosserie oder Teilen davon einwirkenden Beschleunigungskräften und/oder
in Abhängigkeit
von Öffnungs-
oder Schließvorgängen beweglicher
Karosserieteile geregelt.
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Bei
der Erfindung erfolgt die Regelung der Verstellkraft oder der Überschußkraft in
Abhängigkeit von
der Bewegungsrichtung des translatorisch verstellbaren Bauteils.
Es ist darüber
hinaus vorgesehen, daß diese
Regelung vorzugsweise nur bei einer Schließbewegung des translatorisch
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.
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Bei
der Erfindung wird für
die Regelung der Überschußkraft ein
Schwellenwert zur Begrenzung der Überschußkraft verändert. Diese Ausführungsform
gewährleistet,
daß die
Verstellkraft insbesondere während
einer Schließbewegung
immer derart gewählt
ist, daß die
Schlißbewegung
des translatorisch verstellbaren Bauteils nach Maßgabe der
Bedienungsperson fortgesetzt wird. Ein unbegründetes Abschalten oder Reversieren
wird ausgeschlossen.
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Die
Regelung der Verstellkraft oder der Überschußkraft erfolgt vorzugsweise
in Abhängigkeit
von der Bewegungsrichtung des translatorisch verstellbaren Bauteils
und von der überwiegenden
Wirkungsrichtung auftretender Beschleunigungskräfte derart, daß die Verstellkraft
stets kleiner oder gleich der zur zulässigen Einklemmkraft ist. Wirkt
beispielsweise auf die Fahrzeugkarosserie eine Beschleunigungskraft,
die die Schließbewegung
eines translatorisch verstellbaren Bauteils unterstützt, so
wird vorzugsweise der Schwellenwert 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.
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Weiterhin
ist vorgesehen, daß beim
Auftreten von innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne wechselnden
auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Beschleunigungskräften eine
Regelung 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 beispielsweise 100 ms. Diese Ausführungsform berücksichtigt,
daß bei
ständig
wechselnden, auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Beschleunigungskräften der
Schwellenwert nicht innerhalb einer kurzen Zeitspanne ständig geändert wird,
was zu einer Beeinträchtigung
der Bewegung des translatorisch verstellbaren Bauteils führen könnte. Durch
die Vorgabe eines festen Schwellenwertes wird sowohl eine sichere
Bewegung des translatorisch verstellbaren Bauteils als auch ein
Einklemmschutz gewährleistet.
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Die
auf die Fahrzeugkarosserie einwirkenden Beschleunigungs kräfte werden
durch einen Sensor erfaßt,
zum Beispiel durch einen digitale Signale liefernden Sensor. Digitale
Signale lassen sich in einer Steuer und Regelelektronik einfach
weiterverarbeiten. Zur Einstellung der Regelung können dabei einzelne
oder mehrere, zeitlichhintereinander liegende Signale des Sensors
von der Steuer- und
Regelelektronik ausgewertet werden. Die wiederholte Bewertung der
Signale des Sensors ermöglicht
es, ein gleichzeitiges Auftreten der durch äußere Einflüsse verursachten Beschleunigungskräfte und
der durch einen Einklemmfall bedingten Kräfte sicher zu identifizieren.
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Es
ist nicht zwingend erforderlich, einen ausschließlich für die Regelung der Verstellkraft
oder der Überschußkraft verwendeten
Sensor im Kraftfahrzeug anzuordnen. Vorzugsweise wird ein Sensor
verwendet, der zur Steuerung weiterer Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs
vorgesehen ist, beispielsweise ein Beschleunigungssensor in einem
Stoßdämpfer, der
Teil eines Steuer- und Regelsystems eines aktiven Fahrwerks ist.
Dessen Signale werden auch als Steuersignale für die Regelung der Verstellkraft oder
der Überschußkraft verwendet.
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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 Beschleunigungskräften und
ggf. ein durch plötzliches
Ansteigen des Luftdrucks in der Fahrzeugkabine mit daraus resultierendem
Andrücken
des zu verstellenden Bauteils an die Dichtung, was wiederum zu einer
erhöhten
Schwergängigkeit
des Bauteils mit der Gefahr einer fehlerhaften Erkennung eines Einklemmvorganges
führen
würde,
sicher erkannt.
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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.
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Es
ist vorgesehen, daß bei
kurz hintereinander, innerhalb eines vorgegeben Zeitraums auftretenden
Beschleunigungskräften
die Schließbewegung des
Bauteils nur bei Dauerbetätigung
eines Bedienungselements erfolgt. Dabei beträgt der vorgegebene Zeitraum
beispielsweise einige Sekunden. Wird beispielsweise eine Strecke
befahren, die mehrere Schlaglöcher
hintereinander aufweist, so wird die Schließbewegung bei einer entsprechenden
Regelung der Verstellkraft oder der Überschußkraft nur dann fortgesetzt,
wenn eine Bedienungsperson das Bedienungselement während der
gesamten Schließbewegung
betätigt.
Auf diese Weise wird sichergestellt, daß auch bei Durchfahren einer
längeren Schlechtwegstrecke
die Schließbewegung
vollständig
durchführbar
ist.
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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 Regelelektronik direkt zu. Die Übertragung
der Signale insbesondere als digitale Information ermöglicht nicht
nur eine schnelle Datenübertragung,
sondern auch eine optimale Verschlüsselung. So ist es möglich, sowohl
Signale mehrerer Sensoren oder Schalter, die die auf die Fahrzeugkarosserie
einwirkenden Beschleunigungskräfte erfassen,
zu unterscheiden als auch die Art der Beschleunigungskräfte zu erkennen.
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Es
ist aber auch ein indirekter Zugriff der Steuer- und Regelelektronik
auf die mit dem seriellen Datenbus übertragenen Daten möglich. Beispielsweise
sortiert eine zentrale Verteilereinheit die für mehrere Steuer- und Regeleinheiten
interessanten Informationen vor und leitet die vorsortierten 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.
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Anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der der
Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen
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1 – eine schematische
Darstellung von verschiedenen Verstellbereichen eines Fensterhebersystems;
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2 – eine schematische
Darstellung des Motorstroms bzw. des Motor-Drehmoments einer Antriebseinrichtung
in Abhängigkeit
vom Verstellweg bzw. der Verstellzeit;
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3 – eine schematische
Darstellung einer Schaltungsanordnung eines Steuer- und Regelsystems
für eine
Fensterscheibe einer Fahrzeugtür;
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4 – eine perspektivische
und schematische Darstellung eines Ausschnitts der Fahrzeugtür im Bereich
eines Türschlosses;
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5 – eine schematische
Darstellung der Überschußkraftregelung
bei dem Durchfahren eines Schlaglochs;
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6 – eine schematische
Darstellung der Zusammensetzung der Verstellkraft, bei der die Überschußkraft durch
Beschleunigungskräfte,
die bei dem Durchfahren eines Schlaglochs auftreten, beeinflußt wird.
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1 zeigt
eine Darstellung der verschiedenen Verstellbereiche 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 geschlossenen Fensterscheibe bis kurz vor dem Einfahren
der Fensterscheibe in die Fensterdichtung erstreckt, und der Bereich C,
der sich über
den Dichtungsbereich erstreckt, relevant.
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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. Gleichzeitig muß diese Kraft aus Sicherheitsgründen derart
dimensioniert sein, daß ein 4
mm-Stab erkannt wird und der Einklemmschutz den Fensterheber abschaltet
bzw. reversiert. Des weiteren müssen
Beschleunigungskräfte,
die durch äußere Einflüsse bedingt
sind, sicher erkannt werden, um Fehlfunktionen des Einklemmschutzes
auszuschließen.
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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 Berücksichtigung der
individuellen Motorparameter und der vorgegebenen Parameter der
mechanischen Vorrichtung bestimmt.
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In 2 ist
eine solche, durch einen Probelauf ermittelte Normalkurve a der
für eine
Hubbewegung notwendigen Kraft schematisch dargestellt. Aufgetragen
ist der der Kraft entsprechende zugeführte Antriebsstrom bzw. das
Motor-Drehmoment über
den Verstellweg. Dabei bezeichnet S1 die
Position ”Fenster
vollständig
geöffnet” und S3 die Position ”Fenster vollständig geschlossen”. Mit S2 ist die Position gekennzeichnet, bei der
der Einlauf der Fensterscheibe in die Dichtung am oberen Türrahmen
beginnt. Die Größe der notwendigen
Kraft ist derart ausgelegt, daß sie
gerade noch dazu ausreicht, um die Fensterscheibe unter Berücksichtigung
auftretender Gegenkräfte
(z. B. beim Einlaufen der Scheibe in die Dichtung am oberen Türrahmen)
zu schließen.
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Der
zur Verstellbewegung eigentlich nur notwendigen Kraft wird eine
zusätzliche
Kraft, eine ”Überschußkraft”, aufgeprägt, deren
Größe begrenzt ist.
Die Summe beider Kräfte
ist gleich der Verstellkraft, die zur Verstellung der Fensterscheibe
verwendet wird.
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Die Überschußkraft ist
eine Kraftreserve zur Überwindung
zusätzlicher
Gegenkräfte.
Sie kann in den verschiedenen Teilbereichen des Gesamt-Verstellweges
eine unterschiedliche Begrenzung aufweisen. Aufgrund des hohen Widerstandes
der Fensterdichtung im Bereich C wird der Begrenzungswert der Überschußkraft zweckmäßigerweise
dort höher
gewählt
werden als für
den Bereich B, um die durch die Fensterdichtung gegebenen Widerstände zu überwinden
und ein sicheres Einfahren der Fensterscheibe in den Dichtungsbereich
zu gewährleisten.
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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 Motorgeschwindigkeit, der Motorspannung
und der Motor- und Umgebungstemperatur angepaßt oder berechnet. Des weiteren
werden Veränderungen
der Verschiebekräfte über die Lebensdauer
des Fensterhebers berücksichtigt.
Die Hüllkurve
b kann auf diese Weise ständig
adaptiv angepaßt
werden. Die der notwendigen Kraft aufgeprägte Überschußkraft entspricht dem Differenzstromwert
Iu der beiden Kurven a und b. Vorzugsweise
wird die Hüllkurve
b zur Begrenzung der Überschußkraft derart
gewählt,
daß die Überschußkraft an
jeder Position des Verstellbereichs weniger als 100 Newton beträgt.
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Dieses
Verfahren ermöglicht
es, auf einfache Art und Weise die Überschußkraft im Fensterheberbetrieb
entsprechend der Verstellposition anzupassen. Im Betrieb bekommt
der Verstellmotor 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.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung eines Steuer-
und Regelsystems für
einen Fensterheber, für
den die zur Hubbewegung notwendige Kraft und eine Überschußkraft gemäß 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 Hebeschiene 2a ist
mittels einer Hebevorrichtung 2c und eines Elektromotors 3 beweglich.
Der Elektromotor 3 wird durch eine Schalteinrichtung 4 gesteuert.
Mit Hilfe dieser Schalteinrichtung 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.
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Ein
als Steuer- und Regelelektronik dienender Mikroprozessor 6 versorgt
die Schalteinrichtung 4 mit Steuer- und Regelsignalen.
Dieser Mikroprozessor 6 ist mit einer Bedienungseinheit 8,
z. B. mit dem Handschalter des Fensterhebers, 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 Fensterhebergeschwindigkeit.
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Die
von dem Mikroprozessor 6 an die Schalteinrichtung 4 abgegebenen
Steuersignale steuern den Motorstrom in der Weise, daß in den
Teilbereichen B und C gemäß 1 sowie
gegebenenfalls im Teilbereich A der zum Verstellen des Fensterhebers 2 notwendigen,
im allgemeinen Hubweg – abhängigen 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 2 der Überschußstrom bzw.
das Überschußdrehmoment
des Elektromotors 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 Hubbewegung über einen vorgebbaren Verstellbereich
ausführt.
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Der
Mikroprozessor 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer Speichereinheit 7 verbunden. Diese
Speichereinheit 7 dient zur Speicherung von Steuerungsbefehlen.
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Auf
die Fahrzeugkarosserie einwirkende Kräfte, insbesondere Beschleunigungskräfte, beeinflußen die
Verstellkraft. Beispielsweise entstehen Kräfte, die der Schließbewegung
der Fensterscheibe entgegenwirken oder die Schließbewegung
sogar verstärken
können.
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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 Einklemmschutz bedeutsames Zuschlagen der Fahrzeugtür nachweisbar
ist. Alternative oder zusätzliche Erfassungen
können
an einer Heckklappe, einer Kofferraumklappe oder einer Motorhaube
durchgeführt werden.
Zum anderen dient als Detektionseinheit ein Fahrwerksensor 91,
der insbesondere die Beschleunigungskräfte beim Durchfahren eines
Schlaglochs bzw. einer unebenen (schlechten) Wegstrecke erfaßt.
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Beide
Detektionseinheiten 91 und 92 geben ihre Signale
an den Mikroprozessor 6 zur Generierung von Steuer- und
Regelbefehlen. 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.
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Der
Mikroschalter 92 ist direkt mit dem Mikroprozessor 6 über einen
seriellen Datenbus 11 verbunden. Der Fahrwerksensor 91 ist
indirekt über
einen zentralen Verteiler 10 ebenfalls durch den seriellen
Datenbus 11 mit dem Mikroprozessor 6 verbunden.
Darüberhinaus
ist der zentrale Verteiler 10 mit weiteren Steuer- und
Regelsystemen 12 und 13 (z. B. für ein weiteres
Fahrzeugfenster oder ähnlichem) über den
seriellen Datenbus 11 verbunden.
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Im
Falle des Öffnens
oder Schließens
einer Fahrzeugtür 1 oder
bei Erfassung von Beschleunigungskräften, die beispielsweise während des Durchfahrens
eines Schlaglochs entstehen, gibt die Detektionseinheit 91 und/oder 92 entsprechende Schalt-
oder Beschleunigungssignale auf den seriellen Datenbus 11,
so daß der
Mikroprozessor 6 diese Daten bei der Generierung der Steuer-
und Regelungssignale berücksichtigen
kann.
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Erreicht
der Strom des Elektromotors 3 während einer Hubbewegung den
für eine
bestimmte Verstellposition festgelegten oder berechneten Wert der
Verstellkraft (für
die Hubbewegung 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 2 zur Verfügung gestellt.
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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 Fahrwerksensors 91, ob
die Gegenkräfte,
die den Stromanstieg bewirkten, 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 notwendige Kraft
einwirken, wird der Schwellenwert zur Begrenzung der Überschußkraft derart
verändert,
daß die
Summe der notwendigen Kraft und der Überschußkraft wieder der für die zur Verstellung
der Fensterscheibe 2b an dieser Verstellposition bestimmten
Verstellkraft entspricht. Liegt dagegen ein Einklemmfall vor, so
wird der Elektromotor 3 gestoppt und die Bewegungsrichtung
reversiert.
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Beim
Auftreten von innerhalb einer kurzen Zeitspanne wechselnden, auf
die Fahzeugkarosserie einwirkenden Kräften, insbesondere Beschleunigungskräften, setzt
der Mikroprozessor 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 Fortführung der Verstellung der Fensterscheibe 2b unter
Berücksichtigung
der hohen Sicherheitsforderungen bzgl. des Einklemmschutzes gewährleistet.
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Wird
während
der Schließbewegung
des verstellbaren Bauteils eine Wegstrecke mit mehreren Schlaglöchern hintereinander
durchfahren, so wird die Schließbewegung
durch entsprechende 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, zeitlichen Abständen auftretende Regelung der Überschußkraft auf
unterschiedliche Werte eine gewollte Schließbewegung nicht beeinträchtigt.
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4 zeigt
einen Ausschnitt aus der Karosserie der Fahrzeugtür 1 mit
einer bevorzugten Anordnung des Mikroschalters 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
Mikroschalter 92 befestigt ist. Wird die Fahrzeugtüre insbesondere
durch Zuschlagen geschlossen, so wird der Mikroschalter 92 durch
ein nicht dargestelltes, am Fahrzeugkarosserierahmen angeordnetes
Schließelement
betätigt. Er
gibt dann ein entsprechendes Signal an den Mikroprozessor 6.
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Die
Anordnung des Mikroschalters 92 ist nicht auf die Anordnung
an der Drehfalle 21 beschränkt. Weitere Ausführungsformen
sehen vor, den Mikroschalter 92 an dem an die Fahrzeugtür 1,
eine Kofferraum- oder Heckklappe bzw. eine Motorhaube angrenzenden
Karosserierahmen, in einer anderen Türfunktionseinheit oder an einem
anderen Punkt der Fahrzeugtür 1 anzuordnen.
Jede dieser möglichen Anordnungen
gewährleistet,
daß insbesondere
das Zuschlagen der Fahrzeugtür 1 sicher
erkannt wird.
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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 FÜ 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.
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Beim
Schließen,
insbesondere beim ”Zuschlagen” der Fahrzeugtür 1,
einer Kofferraumklappe oder Hecktür treten quer zur Fahrtrichtung
Beschleunigungskräfte
auf und/oder bei ansonsten geschlossener Kabine steigt der Luftdruck
in der Kabine – im Falle
einer Kofferraumklappe über
Luftführungskanäle – schlagartig
an und kann beispielsweise eine Fensterscheibe oder ein Schiebedach
gegen die Dichtung derart drücken,
daß das
Einklemmschutzkriterium erfüllt
ist und die Verstellbewegung des betreffenden Bauteils unterbrochen
bzw. reversiert wird.
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Durch
Erhöhen
der Überschußkraft bzw. durch
kurzzeitiges Unterbrechen der Einklemmschutzsteuerung wird dieser
externe Einfluß eliminiert
und das betreffende Bauteil kann entsprechend dem Einstellbefehl
verstellt werden.
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Die 5 und 6 verdeutlichen
die Regelung der Überschußkraft für den Fall,
daß ein
sich im Bereich B befindliches Fenster einer Kraftfahrzeugtür geschlossen
und gleichzeitig ein Schlagloch durchfahren wird.
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Die
von der Verstellposition des Fensters 2b abhängige Verstellkraft
FV setzt sich additiv aus der zum Verstellen
des Fensters notwendigen Kraft FNV und der Überschußkraft Fü zusammen.
Sie hat einen durch die Verstellposition des Fensters festgelegten Betrag
(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 FNV eine Beschleunigungskraft Fn,
die der Schließbewegung
des Fensters entgegengerichtet ist. 6b zeigt,
daß die
aus dieser Einwirkung hervorgehende resultierende Kraft Fr den um den Betrag der Beschleunigungskraft
Fn verringerten Betrag der notwendigen Kraft
FNV besitzt. Der Betrag der Überschußkraft Fü wird
daher derart erhöht,
daß die
Summe der Beträge
der resultierenden Kraft Fr und der Überschußkraft Fü wieder
dem Betrag der Verstellkraft FV entspricht.
Sobald an einem Punkt s01 der Fahrbahn s
die Beschleunigungskraft Fn nicht mehr auftritt,
wird der Betrag der Überschußkraft Fü auf
den Ursprungswert zurückgeregelt.
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Beim
Herausfahren aus dem Schlagloch an dem Punkt s2 wirkt
auf die im Normalfall notwendige Kraft FNV eine
Beschleunigungskraft Fp, die derart gerichtet
ist, daß sie
die Schließbewegung
des Fensters unterstützt.
Wie in 6c gezeigt, entspricht der
Betrag der aus dieser Einwirkung hervorgehenden resultierenden Kraft
Fr dem um den Betrag der Beschleunigungskraft
Fp erhöhten
Betrag der notwendigen Kraft FNV. Aus diesem
Grunde wird der Betrag der Überschußkraft Fü derart
erniedrigt, daß die
Summe der Beträge
der resultierenden Kraft Fr und der Beschleunigungskraft
Fp wieder dem Betrag der Verstellkraft FV entspricht. 5zeigt,
daß die Überschußkraft Fü erst
dann wieder an einem Punkt des Weges s02 auf
den Ursprungswert zurückgeregelt wird,
wenn die Beschleunigungskraft Fp nicht mehr auftritt.
