DE4316898C3

DE4316898C3 - Sicherheitsvorrichtung und Antriebsverfahren für ein mechanisch betätigtes Fenster

Info

Publication number: DE4316898C3
Application number: DE4316898A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Takeda; Keiichi Tajima; Toru Nakayama
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-05-23
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: GB9310298D0; US5422551A; DE4316898A1; DE4316898C2; GB2267161A; GB2267161B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein me chanisch betätigtes Fenster eines Kraftfahrzeugs, das von einer Antriebsquelle, wie beispielsweise einem Elektromotor, geöffnet und geschlossen wird, und spe ziell eine Sicherheitsvorrichtung und ein Antriebsver fahren für ein solches Fenster die bzw. das das Einklem men einer Hand, eines Kopfes od. dgl. zwischen der Fensterscheibe und dem Rahmen ermittelt, um eine Si cherheitsfunktion auszulösen.

Im allgemeinen wird ein mechanisch betätigtes Fen ster eines Kraftfahrzeugs von einem Elektromotor oder dergleichen angetrieben. Es kann vorkommen, daß die Hand oder der Kopf des Fahrers oder eines Mitfahrers oder irgendein anderer Gegenstand (nachfolgend als "Fremdkörper" bezeichnet) zwischen der Scheibe und dem Fensterrahmen eingeklemmt werden kann.

Aus der DE 35 14 223 C2 ist eine Sicherheitsvorrichtung bekannt geworden, die ein solches Einschließen eines Fremdkörpers entdeckt und sofort die Bewegung der Scheibe abbricht oder die Scheibe in Öffnungsrichtung bewegt, um dadurch einen Unfall zu vermeiden.

Zu diesem Zweck verwendet die Sicherheitsvorrich tung eine Detektorvorrichtung zum Ermitteln des An triebsstroms des Elektromotors, der die Fensterscheibe antreibt. Wenn ein Fremdkörper zwischen der Fenster scheibe und dem Fensterrahmen eingeklemmt ist, nimmt die Motorbelastung zu, so daß auch der Motor strom ansteigt. Der gesteigerte Strom wird von der De tektorvorrichtung ermittelt. Bei Ermittlung des Fremd körpers wird die Fensterscheibe zwangsweise in Öff nungsrichtung des Fensters bewegt, um den Fremdkör per freizugeben. Bei der oben beschriebenen Sicher heitsvorrichtung ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß eine Steigerung des Motorstroms als Hinweis auf die Tatsache des Einklemmens eines Fremdkörpers im Fen ster ausgenutzt wird, jedoch in der Praxis eine endliche Zeitverzögerung zwischen dem Auftreten eines gefähr lichen Zustandes und der Ermittlung desselben durch Anstieg des Motorstroms. Dieses Ermittlungsverfahren leidet daher an dem Nachteil, daß der Sicherheitssteuer vorgang langsam anspricht, d. h., wenn die gefährliche Situation auftritt, kann der Sicherungsvorgang nur nach Verstreichen einer gewissen Zeit ausgeführt werden. Wenn beispielsweise der Hals einer Person zwischen der Fensterscheibe und dem Fensterrahmen gefangen ist, kann die Person mehrere Sekunden in einer gefährli chen und schmerzhaften Situation gefangen sein. Das konventionelle Ermittlungsverfahren für einen solchen Zustand ist daher nicht völlig befriedigend.

Aus der DE-OS 33 03 590 ist ein elektromotorisch angetriebener Fensterheber mit einer Sicherheitsschal tung bekannt. Die Sicherheitsschaltung umfaßt einen Datenspeicher, in der das Leistungs-Weg-Diagramm ei nes ungestörten Bewegungsablaufs gespeichert ist. Dem Diagramm ist eine Toleranzvorgabe zugeordnet und ei ne Recheneinheit zur Steuerung der Sicherheitsschal tung ist derart programmiert, daß der Antriebsmotor stillgesetzt bzw. umgepolt wird, wenn die vom Motor aufgenommene Leistung die Toleranzgrenze über schreitet.

Aus der DE-OS 38 29 405 ist eine Betätigungseinrich tung für eine Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs be kannt. Die Betätigungseinrichtung umfaßt einen Soll wertgeber und einen digitalen Istwertgeber mit inkre menteller Istwerterfassung sowie einen Mikroprozessor zur Steuerung des Elektromotors. Die Betätigungsein richtung zeichnet sich dadurch aus, daß zusätzlich zu dem inkrementellen Istwertgeber ein absoluter Istwert geber vorgesehen ist, welcher bei einer bestimmten Po sition der Fensterscheibe einen eventuellen Zählfehler der inkrementellen Pulse durch Abgabe eines Absolutsi gnals korrigiert. Damit wird eine Eichung der Betäti gungseinrichtung bei jedem Erreichen einer bestimmten Position, beispielsweise der Schließstellung der Fenster scheibe vorgenommen.

Die Anmelderin hat auch bereits eine Sicherheitsvor richtung vorgeschlagen, bei der die Änderung der Dreh zahl des die Fensterscheibe antreibenden Motors ermit telt wird, d. h. die Relativgeschwindigkeit des Motors gemessen wird. Wenn die Relativgeschwindigkeit unter einen vorbestimmten Wert fällt, dann wird dies als Hin weis ausgenutzt, daß ein Fremdkörper von der Fenster scheibe eingefangen worden ist, woraufhin der Motor stillgesetzt oder in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, um die Fensterscheibe zwangsweise in Fensteröff nungsrichtung zu bewegen.

Bei einem gewöhnlichen mechanischen Fensteran triebssystem wird das Drehmoment des Motors über einen Zahnradmechanismus od. dgl. auf die Fenster scheibe übertragen, so daß ein gewisses Spiel bei der Inbetriebsetzung des Motors auftreten kann. In diesem Falle ist zu Beginn des Motorbetriebs die Drehzahl des Motors momentan erhöht und fällt dann abrupt ab. Die obige Sicherheitsvorrichtung, die eine Abnahme der re lativen Motordrehzahl ermittelt, um den Sicherheits steuervorgang auszuführen, kann dies daher manchmal als Fremdkörperkollision im Fenster auswerten, und ab hängig von dieser fehlerhaften Ermittlung kann sie dann einen unnützen Sicherheitssteuervorgang ausführen. Auch dieses ist unerwünscht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung für und ein Antriebsverfahren für ein mechanisches Fenster anzugeben, die bzw. das beim Einfangen eines Fremdkörpers zwischen der Fen sterscheibe und dem Fensterrahmen in der Lage ist, einen solchen Zustand sofort und zuverlässig zu ermitteln.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angege benen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der davon abhängigen Ansprüche.

Ein Antriebsverfahren für ein mechanisch betätigtes Fenster ist Gegenstand des Anspruches 4. Wei terbildungen davon sind Gegenstand der jeweils abhän gigen Ansprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funk tionen eines Mikrocomputers, der in einer Sicherheits vorrichtung für ein mechanisch betätigtes Fenster verwendet wird;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Gesamtauf baus eines mechanisch betätigten Kraftfahrzeugfen sters, an dem das technische Konzept der Erfindung angewendet ist, und einen Sicherheitssteuerbereich;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Impulssi gnalgenerators, der Impulse erzeugt, wenn ein Elektro motor dreht;

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Gesamtaufbaus einer Sicherheitsvorrichtung;

Fig. 5(a) und 5(b) grafische Darstellungen von Impuls signalen und ihren Zwei-Bit-Werten zur Erläuterung ei nes Verfahrens zur Ermittlung der Bewegungsrichtung einer Fensterscheibe;

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der wesent lichen Betriebsschritte des Sicherheitssteuervorgangs;

Fig. 7 eine grafische Darstellung des Verlaufs der Ab solutgeschwindigkeit einer Fensterscheibe bei der Be wegung durch den Motor;

Fig. 8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der wesent lichen Funktionen einer Sicherheitsvorrichtung für ein mechanisch betätigtes Fenster gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 9(a) und 9(b) schematische Darstellungen der Verhältnisse zwischen der Absolutdrehzahl und der Re lativdrehzahl eines Elektromotors im Antrieb eines me chanisch betätigten Fensters, bei dem das technische Konzept gemäß der Ausführungsform der Er findung angewendet ist.

Fig. 2 zeigt schematisch ein mechanisch betätigtes Fenster, bei dem das technische Konzept der Erfindung angewendet ist. Eine Fensterscheibe 1 aus Glas wird von einem Fensterhebemechanismus 2 bewegt, um das Fenster zu öffnen oder zu schließen. Der Mechanismus 2 ist im Fahrzeugkörper, der auch durch eine Fahrzeug tun repräsentiert sein kann, unter dem Fenster angeord net. Eine Schiene 3 ist vertikal im Fahrzeugkörper mon iert und ahnt gleitbeweglich ein Gleitstück 4. Das Gleitstück 4 ist mit einem Draht 5 verbunden, der über zwei Rollen 6 läuft, die an den oberen und unteren En den der Schiene 3 angeordnet sind. Der Draht 5 ist mit einem Antrieb 7 verbunden, der eine Antriebsrolle (wie dargestellt umfassen kann).

Wenn der Antrieb 7 aktiviert wird, wird das Gleit stück 4 von dem Draht 5 in vertikaler Richtung bewegt. Das Gleitstück 4 ist mit der Fensterscheibe 1 verbunden. Wenn die Fensterscheibe 1 zusammen mit dem Gleit stück 4 vertikal bewegt wird, öffnet oder schließt sich die von dem Fensterrahmen 8 umgebene Fensteröff nung.

Der Fensterantrieb 7 enthält einen Elektromotor 9 als Antriebsquelle. Das Drehmoment des Motors 9 wird zum Antrieb des Drahtes 5 verwendet, der somit die Fensterscheibe 1 vertikal auf- und abbewegt. Wenn bei spielsweise der Motor 1 in Vorwärtsrichtung dreht, wird die Fensterscheibe 1 nach oben bewegt, um das Fenster zu schließen, dreht hingegen der Motor in Rückwärts richtung, wird die Fensterscheibe 1 abwärtsbewegt, um das Fenster zu öffnen.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist ein Ringmagnet 10 fest an der Welle 9a des Motors 10 befestigt, und zwei Hallelemen te 11a und 11b sind um den Magneten 10 in zwei um 90° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Stellun gen angeordnet. Die Hallelemente 11a und 11 bilden einen Impulssignalgenerator 11. Die Hallelemente 11a und 11b ermitteln die Pole des Magneten 10 und erzeu gen dann Ströme. D. h., wenn der Magnet 10 vom Motor 9 gedreht wird, geben die Hallelemente 11a und 11b Impulssignale ab, die eine der Drehzahl des Magneten entsprechende Frequenz aufweisen.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der Gesamtanordnung einer gemäß der Erfin dung gestalteten Sicherheitsvorrichtung. Der oben be schriebene Fensterantrieb 7 ist mit einer Steuereinheit 20 verbunden, die von einem Mikrocomputer 30 gebil det wird. Die Hallelemente 11a und 11b des Impulssi gnalgenerators 11 sind über eine Sensoreingangsschal tung 23 mit dem Mikrocomputer 30 verbunden, wo die eingegebenen Impulssignale dazu verwendet werden, sowohl die Drehzahl des Motors als auch seine Dreh richtung zu ermitteln. Der Motor 9, der die Antriebs quelle für das mechanisch bewegte Fenster ist, ist über einen Relaisschalter 24 mit einer Stromquelle 21 des Fahrzeugs verbunden. Der Relaisschalter 24 ist über eine Relaisausgangsschaltung 26 mit dem Mikrocompu ter 30 verbunden. Die Drehrichtung des Motors kann durch Betätigung des Relaisschalters 24 unter der Steuerung durch den Mikrocomputer 30 geändert wer den. Der Mikrocomputer 30 ist weiter hin über einen Schaltereingangskreis 27 mit einem Funktionsschalter 22 verbunden, der dazu dient, zwischen automatischem Fensterbetrieb und manuellem Fensterbetrieb und zwi schen Fensteröffnen und Fensterschließen zu wählen. Die Stromquelle 21 ist über einen Konstantspannungs regler 28 und einen A-D-Wandler 29 mit dem Mikro computer 30 verbunden.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das die Funktionen des Mikrocomputers 30 zeigt. Dieser hat, wie in Fig. 1 ge zeigt, zwei Systeme: Das erste System dient der Ermitt lung eines Sicherheitssteuerbereiches aus dem Öff nungsgrad oder Schließgrad des Fensters, und das zwei te System dient der Ermittlung, wenn ein Fremdkörper zwischen der Fensterscheibe und dem Rahmen einge schlossen ist.

Das erste System hat Einrichtungen 31 zur Ermittlung der Bewegungsrichtung der Fensterscheibe. Dieser Be wegungsrichtungsdetektor 31 kodiert binär die von den Hallelementen 11a und 11b abgegebenen Impulssignale in ein Zwei-Bit-Signal, wie in Fig. 5 gezeigt. Die zeitliche Änderung des Zwei-Bit-Signals wird zur Ermittlung der Drehrichtung des Motors 9 und damit der Bewegungs richtung der Fensterscheibe ausgewertet. Im Falle, daß das Zwei-Bit-Signal seine Zustände beispielsweise in der Reihenfolge "2" "3", "1", "0" ändert, wie in Fig. 5(a) gezeigt, dreht der Motor in Vorwärtsrichtung, und im Falle, daß das Zwei-Bit-Signal seine Zustände in der Reihenfolge "1", "3", "2", "0" ändert, wie in Fig. 5(B) ge zeigt, dreht der Motor in Rückwärtsrichtung.

Ein Fensterscheibenpositionsdetektor 32 zur Ermitt lung der Position der Fensterscheibe wird beispielswei se von einem Aufwärts/Abwärts-Zähler gebildet. Dieser Zähler arbeitet wie folgt: Zunächst wird der Zählwert auf "0" gesetzt, wenn das Fenster vollständig geschlos sen ist. Unter dieser Bedingung zählt der Zähler die Impulse des Impulssignals in negativer Richtung, wenn der Motor in Vorwärtsrichtung dreht, und er zählt die Impulse des Impulssignals in positiver Richtung, wenn der Motor rückwärts dreht, so daß die laufende Position der Fensterscheibe aus dem Zählwert ermittelt werden kann.

Ein Sicherheitssteuerbereichsdiskriminator 33, der den Ausgang des Fensterscheibenpositionsdetektors 32 erhält, ermittelt den Öffnungs-/Schließ-Bereich der Fen sterscheibe während der Zeitdauer, die seit dem Zeit punkt verstrichen ist, zu dem das Fenster voll geöffnet ist, bis zu dem Zeitpunkt unmittelbar vor dem völligen Schließen des Fensters, so daß die Sicherheitssteuerung nur dann ausgeführt werden kann, wenn dieser Bereich ermittelt ist. Das heißt, unmittelbar bevor das Fenster geschlossen ist, gelangt die Scheibe 1 mit dem Rahmen 8 in Berührung, wodurch ein Kontaktwiderstand hervor gebracht wird. Dieser Kontaktwiderstand kann als Fremdkörper, der zwischen der Scheibe und dem Rah men eingeklemmt ist, fehlgedeutet werden. Um eine sol che fehlerhafte Ermittlung auszuschließen, ist der Si cherheitssteuerbereichsdiskriminator 33 vorgesehen. In dieser Ausführungsform wird, wie in Fig. 2 gezeigt, etwa 90% des Bereichs, den die Fensterscheibe bedeckt, wenn das Fenster voll geöffnet ist, als Sicherheitssteuer bereich verwendet. Der Ausgang des Sicherheitssteuer bereichsdiskriminators 33 wird einem der Eingangsan schlüsse einer UND-Schaltung 34 zugeführt und weiter hin der Betriebssteuereinheit 35.

Andererseits enthält das zweite System, das zur Er mittlung der Kollision mit einem Fremdkörper dient, den Absolutdrehzahldetektor 36 und den Relativdreh zahldetektor 38.

Der Absolutdrehzahldetektor 36 ermittelt die Zeit dauer, die von dem Zeitpunkt, zu welchem der Schalter eingeschaltet wird, bis zum Anstieg des nachfolgenden Impulses des Impulssignals verstreicht, oder das Zeitin tervall zwischen den Anstiegen aufeinanderfolgender Impulse des Impulssignals, um dadurch zu ermitteln, 06 die Drehzahl des Motors, der die Fensterscheibe be wegt, d. h. die Fensteröffnungs- oder -Schließgeschwin digkeit, größer als ein vorbestimmter Bezugswert ist. Wenn diese Absolutgeschwindigkeit sich als niedriger als der Bezugswert herausstellt, ermittelt der erste Fremdkörperdetektor 37, daß ein Fremdkörper im Fen ster eingefangen worden ist. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors 9 gleich 20 ms/U oder weniger ist, dann bedeutet dies, daß die Fensterscheibe gegen einen Fremdkörper gelaufen ist.

Der Relativdrehzahldetektor 38 ermittelt die Zeitin tervalle zwischen aufeinanderfolgenden Impulssignalen und erhält das relative Verhältnis der Zeitintervalle, um Drehzahländerungen beim Fensteröffnungs- oder -Schließbetrieb durch den Motor zu ermitteln, d. h. die Relativdrehzahl desselben. Wenn diese Relativdrehzahl niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmt der zweite Fremdkörperdetektor 39, daß die Scheibe gegen einen Fremdkörper gelaufen ist. Wenn die Relativdrehzahl um 10% oder mehr abfällt, dient dies als Hinweis, daß die Scheibe gegen einen Fremdkörper gelaufen ist.

Die Ausgänge der ersten und zweiten Fremdkörper detektoren 37 und 39 werden den Eingangsanschlüssen einer ODER-Schaltung 40 zugeführt, deren Ausgang mit dem anderen Eingangsanschluß der oben beschrie benen UND-Schaltung 34 verbunden ist.

Der Ausgang der UND-Schaltung 34 wird einer Si cherheitssteuerbetriebsbefehlseinheit 41 zugeführt. Auf Empfang eines Fremdkörperdetektorsignals steuert diese Befehlseinheit 41 eine Betriebsbefehlseinheit 35, damit diese einen Sicherheitssteuerbetrieb ausführt. Dabei wird die Steuerung derart aus geführt, daß die Fensterscheibe um 12 cm in Fensteröff nungsrichtung bewegt wird.

Es versteht sich, daß die Betriebsbefehlseinheit 35 in der Lage ist, den Motor 9 in Vorwärtsrichtung oder in Rückwärtsrichtung in Abhängigkeit von einem Signal vom Funktionsschalter 22 zu drehen. Der Ausgang der Betriebsbefehlseinheit 35 wird einer Motorantriebs schaltung 42 zugeführt, um die Drehung des Motors 9 zu steuern.

Der Betrieb der Sicherheitsvorrichtung oben be schriebenen Aufbaus wird nachfolgend unter Bezug nahme auf das Flußdiagramm von Fig. 6 erläutert. Wenn der Schalter 22 eingeschaltet wird, dann wird der Einschaltzeitpunkt ermittelt (Schritt S1). Wenn der Mo tor 9 dreht, liefern die Hallelemente 11a und 11b der Impulsgeneratoreinheit 11 Impulssignale an den Mikro computer 30. Der Absolutdrehzahldetektor 36 ermittelt, ob 20 ms bis zur Ermittlung des Anstiegs des ersten nachfolgenden (n = 1) Impulses des Impulssignals seit Ermittlung des Einschaltens des Schalters im Schritt S1 verstrichen sind (Schritt S2). Wenn ermittelt wird, daß 20 ms verstrichen sind, ermittelt der erste Fremdkörper detektor 37, daß die Absolutgeschwindigkeit des Fen steröffnungs- oder -Schließbetriebs des Motors niedri ger als die Bezugsgeschwindigkeit ist. Er ermittelt daher die Tatsache, daß das Fenster gegen einen Fremdkörper gelaufen ist und setzt ein Absolutgeschwindigkeitskenn zeichen (Schritt S3). Andererseits versucht bei Ermitt lung des Anstiegs des ersten nachfolgenden Impulses des Impulssignals (Schritt S4) der Relativdrehzahldetek tor 38 die Relativdrehzahl zu ermitteln. Es wird jedoch keine Relativdrehzahl ermittelt, weil zu diesem Zeit punkt die Bedingung (n + 1) ≧ 3 nicht erreicht worden ist (Schritt S5). Auf Ermittlung des zweiten Impulses des Impulssignals wird noch immer keine Relativdrehzahl ermittelt. Wenn jedoch der dritte Impuls des Impulssi gnals ermittelt wird, wird das Zeitintervall zwischen dem Anstieg des ersten Impulses und dem Anstieg des zweiten Impulses des Impulssignals mit dem Zeitinter vall zwischen dem Anstieg des zweiten Impulssignals und dem Anstieg des dritten Impulssignals verglichen. D. h., das Verhältnis (t₂- t₁) (t₃- t₂) wird berechnet, um die Relativgeschwindigkeit des Fensteröffnungs- oder -Schließbetriebes des Motors zu ermitteln (Schritt S6). Der zweite Fremdkörperdetektor 39 ermittelt, ob die so ermittelte Relativgeschwindigkeit um 10% oder mehr abgefallen ist (Schritt S7) und setzt ein Relativdrehzahl kennzeichen, wenn das Ergebnis dieser Ermittlung "ja" ist (Schritt S8).

In gleicher Weise wird für jede Ermittlung des n-ten Impulses des Impulssignals, wobei (n + 1) ≧ 3, das Ver hältnis der Zeitintervalle zwischen Impulssignalen (t_n - t_n-1)/(t_n+1 - t_n) berechnet, um die Relativdrehzahl zu er halten, und es wird ermittelt, ob die Relativdrehzahl abgenommen hat oder nicht (Schritt S6).

Der Fensterscheibenbewegungsrichtungsdetektor 31 verwendet die Ausgangsimpulssignale der Hallelemente 11a und 11b, um die Drehrichtung des Motors 9 und damit der Scheibenbewegungsrichtung zu ermitteln (Schritt S9). Der Fensterscheibenpositionsdetektor 32 ermittelt aus der so bestimmten Scheibenbewegungs richtung, ob der Motor in Vorwärtsrichtung oder Rück wärtsrichtung dreht (Schritt S10). Wenn ermittelt wird, daß der Motor in Vorwärtsrichtung dreht, wird der Zäh ler um eins (1) erhöht (Schritt S11), wenn jedoch der Motor in Rückwärtsrichtung dreht, wird der Zähler um eins (1) erniedrigt (Schritt S12).

Als nächstes ermittelt der Sicherheitssteuerbereichs diskriminator 33 aus dem Inhalt des Zählers, ob sich die Fensterscheibe im Sicherheitssteuerbereich befindet. (Schritt S13), und sendet ein Signal an die UND-Schal tung 34, wenn sich die Scheibe im Sicherheitssteuerbe reich befindet.

Andererseits wird das Absolutdrehzahldetektorsignal oder das Relativdrehzahldetektorsignal über die ODER-Schaltung 40 der UND-Schaltung 34 zugeführt, und es gelangt durch die UND-Schaltung 34, wenn das Ausgangssignal des Sicherheitssteuerbereichsdiskrimi nators 33 vorhanden ist, und wird somit der Sicherheits steuerbetriebsbefehlseinheit 41 zugeführt. Letztere er mittelt, ob das Absolutdrehzahlkennzeichen gesetzt worden ist, oder nicht (Schritt S14), und ermittelt dann, ob das Relativdrehzahlkennzeichen gesetzt worden ist, oder nicht (Schritt S15). Wenn eines der Kennzeichen gesetzt worden ist, ermittelt die Sicherheitssteuerbe triebsbefehlseinheit 41, daß die Fensterscheibe mit ei nem Fremdkörper in Berührung gelangt ist, und akti viert die Betriebsbefehlseinheit 35, damit diese einen Sicherheitssteuer betrieb ausführt (Schritt S16). Im Si cherheitssteuerbetrieb steuert der Mikrocomputer 30 die Relaisausgangsschaltung 26, daß diese den Relais schalter 24 betätigt, damit die Motortreiberschaltung 14 gesteuert wird. Als Folge davon wird der Motor in ent gegengesetzter Richtung gedreht, um die Fensterschei be um eine vorbestimmte Distanz (12 cm) in Fensteröff nungsrichtung zu bewegen und dann die Scheibe anzu halten, so daß der Fremdkörper von der Fensterscheibe freigegeben wird.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel der Änderung der Absolutge schwindigkeit des Fensterscheibenbewegungsvorgangs, der von dem Motor während der Zeitdauer ausgeführt wird, die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Fenster voll geöffnet ist, bis zu dem Zeitpunkt verstreicht, zu dem das Fenster völlig geschlossen ist. Wie man aus Fig. 7 erkennt, wird die Absolutdrehzahl, d. h. die Abso lutgeschwindigkeit, im wesentlichen konstant gehalten; die Absolutdrehzahl hängt jedoch von dem speziellen Fahrzeug ab, weil Belastungsänderungen, wie beispiels weise durch Reibungskräfte zwischen der Fensterschei be und dem Fensterrahmen und zwischen der Schiene und dem Gleitstück sowie andere äußere Kräfte wirk sam sind. Mit anderen Worten, unterschiedliche Fahr zeuge haben unterschiedliche Absolutdrehzahlen des Fensterhebermotors.

Wenn nur aus einer Änderung (Verminderung) die Absolutgeschwindigkeit des Fensterhebevorgangs er mittelt würde, ob die Fensterscheibe auf einen Fremd körper gelaufen ist, oder nicht, dann wäre das Ermitt lungsergebnis fehlerhaft wegen der obenbeschriebenen Tatsache, daß unterschiedliche Fahrzeuge unterschiedli che Absolutgeschwindigkeiten des Fensterhebebetriebs aufweisen. Es ist daher schwierig, die Bezugsgeschwin digkeit zur Ermittlung einer Änderung der Absolutge schwindigkeit auf einen festen, niedrigen Wert einzu stellen. Wenn andererseits die zur Ermittlung der Ände rung der Absolutgeschwindigkeit verwendete Bezugs geschwindigkeit auf einen hohen Wert gesetzt würde, dann wäre die Fremdkörperermittlungsempfindlichkeit niedrig. Wenn nur die Relativgeschwindigkeit des Fen sterhebebetriebs für die Kollisionsermittlung verwen det würde, dann entstünde hieraus die Schwierigkeit, daß beim Auftreffen der Fensterscheibe auf ein weiches Hindernis die Absolutgeschwindigkeitsänderungen nur klein sind und demzufolge die Abnahme der Relativge schwindigkeit nicht größer als der Bezugswert (bei spielsweise etwa 10% der Absolutgeschwindigkeit) wä re und daher die Ermittlung des Fremdkörpers verzö gert und manchmal sogar unmöglich wäre.

Im Hinblick auf die vorangehend erläuterten Umstän de werden die damit einhergehenden Probleme dadurch gelöst, daß die Absolutgeschwindigkeit und die Relativ geschwindgkeit des Fensterhebebetriebs in Kombina tion ausgewertet werden. Somit wird der Bezugswert für die Ermittlung der Absolutge schwindigkeit so gesetzt, daß fehlerhafte Ermittlung ei nes Fremdkörpers infolge unterschiedlicher Absolutge schwindigkeiten bei unterschiedlichen Fahrzeugen ver mieden werden. In diesem Falle kann die Ermittlungs empfindlichkeit herabgesetzt werden; wenn jedoch die Fensterscheibe auf einen Fremdkörper aufläuft, kann ein solcher Zustand sofort aus der abrupten Geschwin digkeitsänderung, d. h. aus der Relativgeschwindigkeit, ermittelt werden. Wenn andererseits die Fensterscheibe auf ein weiches Hindernis aufläuft, dann ist es schwierig, einen solchen Zustand aus der Relativgeschwindigkeit zu ermitteln. In diesem Falle jedoch erfährt die Absolut geschwindigkeit, und dieser Zustand kann daher im we sentlichen sofort ermittelt werden.

Wie oben beschrieben, wird der Sicherheitssteuerbe trieb mit der Sicherheitsvorrichtung wie folgt ausgeführt: sowohl die Absolut geschwindigkeit als auch die Relativgeschwindigkeit beim Fensteröffnungs- und -schließbetrieb wer den er mittelt, und die so ermittelten zwei Geschwindigkeiten werden in Kombination für die Ermittlung der Kollision der Fensterscheibe mit einem Fremdkörper ausgenutzt.

Die Sicherheitsvorrichtung beseitigt somit die Nachteile, die vorhanden sind, wenn nur die Absolut geschwindigkeit oder nur die Relativgeschwindigkeit für die Ermittlung einer Kollision der Fensterscheibe mit einem Fremdkörper ausgenutzt wird, und es wird im wesentlichen sofort ermittelt, wenn die Fensterscheibe auf einen Fremdkörper aufläuft. Mit der Sicherheitsvor richtung wird daher der Sicherheits steuerbetrieb ohne Verzögerung ausgeführt.

Außerdem wird mit der Sicher heitsvorrichtung die Position, d. h. die Höhenlage der Fensterscheibe, ermittelt. Es wird dabei ermittelt, ob die Fensterscheibe sich im Sicherheitssteuerbereich befin det oder nicht, und der Sicherheitssteuerbetrieb wird nur dann ausgeführt, wenn sich die Fensterscheibe im Sicherheitssteuerbereich befindet. Ein fehlerhafter Be trieb kann daher vermieden werden, der ansonsten ein treten würde, wenn die Fensterscheibe sich nahe der völlig geschlossenen Stellung befindet.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 8, 9(a) und 9(b) erläutert.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild der wesentlichen Schal tungselemente einer Sicherheitsvorrichtung für ein me chanisch betätigtes Fenster gemäß der Ausfüh rungsform der Erfindung. In Fig. 8 bezeichnet das Be zugszeichen 51 einen Mikrocomputer zur Ausführung einer Sicherheitssteuerung, dem ein Impulssignal von einem Impulssignalgenerator 53 zugeführt wird, der mit einem Elektromotor 52 gekoppelt ist, der die Antriebs quelle für das mechanisch betätigte Fenster bildet. Der Motor 52 betreibt einen Fensterhebermechanismus 54, der ein Zahnradgetriebe enthält, so daß eine Fenster scheibe 55 vertikal bewegt wird, um das Fenster zu öffnen oder zu schließen. Ein Funktionsschalter 56 dient dazu, zwischen einem Fensteröffnungs- und einem Fen sterschließbetrieb auszuwählen, und er gibt ein entspre chendes Wählsignal ab. Das Wählsignal wird dem Mi krocomputer 51 zugeführt. Dieser gibt ein Steuersignal zur Steuerung einer Motortreiberschaltung 57 ab, die dazu dient, die Drehrichtung des Motors 52 einzustellen.

Der Impulssignalgenerator 53 ist in der gleichen Wei se wie bei der Darstellung gemäß Fig. 3 ausgeführt.

Der Mikrocomputer 51 enthält einen Relativdreh zahldetektor 61, der mit einem Fremdkörperkollisions detektor 62 verbunden ist. Der Relativdrehzahldetektor 61 dient dazu, das Zeitintervall zwischen Impulsen des Impulssignals zu ermitteln, das von dem Impulsgenera tor 63 geliefert wird, und ein Verhältnis aufeinanderfol gender Zeitintervalle zu ermitteln, um somit die Ge schwindigkeitsänderung beim Fensteröffnungs- oder -schließbetrieb zu ermitteln, d. h. dessen Relativge schwindigkeit. Wenn die Relativgeschwindigkeit sich als niedriger als ein vorbestimmter Wert erweist, dann be stimmt der Kollisionsdetektor 62, daß die Fensterschei be auf einen Fremdkörper aufgelaufen ist. Wenn die Relativgeschwindigkeit auf wenigstens 10% abgenommen hat, dann bedeutet dies, daß die Fensterscheibe auf einen Fremdkörper aufge laufen ist, und ein entsprechendes Detektorsignal wird einer Sicherheitssteuerbetriebsbefehlseinheit 63 zuge führt.

Auf Empfang dieses Detektorsignals steuert die Si cherheitssteuerbetriebsbefehlseinheit 63 eine Betriebs befehlseinheit 64 zur Ausführung eines Sicherheitssteu erbetriebs. Bei der Ausführungsform wird die Fen sterscheibe um 12 cm aus ihrer aktuellen Stellung in Fensteröffnungsrichtung bewegt.

Der Mikrocomputer enthält weiterhin einen Absolut geschwindigkeitsdetektor 65. Dieser ermittelt die Peri ode der Impulssignale, die von dem Impulssignalgenera tor 53 abgegeben werden, um daraus die Drehzahl des Motors 52 als Absolutgeschwindigkeit des Fensteröff nungs- und -schließbetriebes zu ermitteln. Ein Totgang detektor 66 ermittelt sowohl den Zeitpunkt, zu welchem die so ermittelte Absolutgeschwindigkeit einen vorbe stimmten Wert übersteigt, und den Zeitpunkt, zu wel chem sie wieder niedriger als der vorbestimmte Wert wird. Das Zeitintervall zwischen diesen beiden Zeit punkten wird als Zeitperiode ermittelt, in der der Tot gang auftritt (nachfolgend als Totgangzeit bezeichnet), falls vorhanden. Ein Zeitgeber 67 ermittelt das Verstrei chen einer vorbestimmten Zeitdauer seit Beendigung des Totgangs, d. h. seit dem Zeitpunkt, zu welchem die Absolutgeschwindigkeit geringer als der vorbestimmte Wert wird, um ein Signal abzugeben. Eine Kollisionsbe zugswerteinstelleinheit 68 setzt den Bezugswert für die Ermittlung einer Kollision der Fensterscheibe mit einem Fremdkörper, wenn der Totgangdetektor 66 Totgang ermittelt und wenn sie das Ausgangssignal (betreffend die vorbestimmte Zeitdauer) vom Zeitgeber 67 erhält. Bei der Ausführungsform wird der Bezugswert auf einen großen negativen Wert in Abhängigkeit vom Aus gangssignal des Totgangdetektors 66 geändert, und in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Zeitgebers 67 wird ein Bezugswert, der um 10% niedriger ist, als die Relativgeschwindigkeit, 20% niedriger eingestellt.

Die so aufgebaute Sicherheitsvorrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn der Motor 52 dreht, legt der Impulssignalgene rator 53 Impulssignale an den Mikrocomputer 51 an, woraufhin der Relativdrehzahldetektor 61 die Relativ drehzahl des Motors ermittelt. Wenn die Relativdreh zahl unter den Bezugswert fällt, bestimmt der Kolli sionsdetektor 62, daß ein Fremdkörper zwischen Fen sterscheibe und Rahmen eingeklemmt ist und somit die Bewegung der Fensterscheibe behindert, und gibt ein Kollisionsdetektorsignal ab, das der Sicherheitssteuer betriebsbefehlseinheit 63 zugeführt wird. Auf Empfang dieses Detektorsignals gibt die Einheit 63 ein Befehlssi gnal zum Sicherheitssteuerbetrieb an die Steuerbefehls einheit 64 ab. Als Folge davon steuert letztere die Dreh richtung des Motors 52 über die Motortreiberschaltung 57 derart, daß die Bewegung der Fensterscheibe in Fen sterschließrichtung angehalten oder sie in Fensteröff nungsrichtung umgesteuert wird.

Fig. 9(a) zeigt die Änderung der Absolutdrehzahl des Motors 52, die während der Zeitdauer auftritt, die zwi schen dem Zeitpunkt, zu welchem das Fenster völlig geöffnet ist, bis zum Zeitpunkt, zu welchem es voll ge schlossen ist, verstreicht. Wie in Fig. 9(a) gezeigt, nimmt bei Inbetriebsetzung des Motors die Absolutdrehzahl abrupt zu, weil ein Totgang im Fensteröffnungs- und -schließmechanismus auftritt. Unmittelbar nach diesem Phänomen ist der Totgang beseitigt, und die Motorbela stung nimmt abrupt zu, und daher fällt die Absolutdreh zahl plötzlich ab und ist anschließend im wesentlichen konstant.

In Korrespondenz mit der oben beschriebenen Ände rung der Absolutdrehzahl ist die Änderung der Relativ drehzahl in Fig. 9(b) gezeigt. Bei Inbetriebsetzung des Motors ist die Relativdrehzahl groß in positiver Rich tung und nimmt während der Totgangzeit allmählich ab. Wenn die Totgangzeit vorüber ist, wird die Relativdreh zahl in negativer Richtung groß, und sie wird anschlie ßend im wesentlichen Null wegen der Stabilisierung der Absolutdrehzahl. Wenn von der Scheibe ein Fremdkör per eingeklemmt wird, nimmt die Relativdrehzahl in ne gativer Richtung zu.

Wenn nur die Relativdrehzahl für die Ermittlung ver wendet würde, ob ein Fremdkörper im Fenster einge klemmt ist, oder nicht, dann könnte eine Abnahme der Relativdrehzahl aufgrund des unmittelbar nach Inbe triebsetzen des Motors auftretenden Totgangs (die Ab nahme entsprechend dem in Fig. 9(b) schraffierten Be reich) fehlerhaft als Kollision der Fensterscheibe mit einem Fremdkörper gedeutet werden. Bei dieser Aus führungsform ist jedoch ein Bezugswert V_r für die Ab solutdrehzahl eingerichtet. Das heißt, die ermittelte Ab solutdrehzahl wird mit der Bezugsdrehzahl verglichen, so daß eine Steigerung der Absolutdrehzahl, die wäh rend der Totgangzeit auftritt, positiv ermittelt wird; es wird somit aus der Steigerung der Absolutdrehzahl er mittelt, daß ein Totgang aufgetreten ist. Zum Zeitpunkt t₁, zu welchem der Totgangdetektor 66 einen Totgang feststellt, ändert die Kollisionsbezugswerteinstelleinheit 18 daher den Bezugswert auf den großen negativen Wert, und der Kollisionsdetektor 62 gibt daher kein Signal ab, womit der Sicherheitssteuerbetrieb zwangs weise gesperrt wird. Die Sperrung des Sicherheitssteu erbetriebs während Totgangzeiten wirft in der Praxis kein Problem auf, weil die Wahrscheinlichkeit verhält nismäßig gering ist, daß während dieser Zeitdauer ein Fremdkörper vom Fenster eingeklemmt wird.

Anschließend nimmt die Absolutdrehzahl ab, wird niedriger als der Bezugswert V_r zum Zeitpunkt t₂. Der Zeitgeber 67 ermittelt das Verstreichen einer vorbe stimmten Zeitdauer Δt seit dem Zeitpunkt t₂. Für diese Zeitdauer ändert die Kollisionsbezugswerteinstellein heit 68 den Bezugswert des Kollisionsdetektors 62 auf einen Wert ab, der um 20% niedriger als der Standard bezugswert ist. Somit wird selbst im Falle, daß, wie durch den schraffierten Bereich in Fig. 9(b) angedeutet, nach dem Auftreten von Totgang die Relativgeschwin digkeit abnimmt, wenn die Belastung zunimmt, die Ab nahme nicht als Kollision der Fensterscheibe mit einem Fremdkörper ausgewertet. Ein fehlerhafter Betrieb des Sicherheitssteuervorgangs wird somit verhindert.

Wenn die Scheibe während der vorbestimmten Zeit dauer Δt auf einen Fremdkörper aufläuft, nimmt die Re lativgeschwindigkeit abrupt ab, sie ist dann um 20% niedriger als der Standardbezugswert. Diese Abnahme wird von dem Kollisionsdetektor 62 ermittelt, und die ser liefert ein Detektorsignal an die Sicherheitssteuer betriebsbefehlseinheit 63. Auf diese Weise wird der Si cherheitssteuerbetrieb ausgeführt. Bei der obenbe schriebenen Ausführungsform wird der Bezugswert des Kollisionsdetektors 62 für die Zeitdauer Δt seit Beendi gung des Totgangs herabgesetzt. Die Sicherheitsvor richtung kann jedoch auch so modifiziert werden, daß anstelle des Zeitgebers 67 ein Wegstreckenzähler einge setzt wird, wodurch der Kollisionsbezugswert unverän dert gehalten wird, bis die Fensterscheibe sich um eine vorbestimmte Distanz nach Ermittlung des Totgangs bewegt hat.

Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform wird der Totgangzustand aus der Absolutdrehzahl ermittelt. Der Totgangzustand kann jedoch auch mit einem Last sensor zur Ermittlung des Motordrehmoments oder dgl. ermittelt werden, der in der Treiberschaltung angeord net ist.

Außerdem kann die Sicherheitsvorrichtung derart modifiziert werden, daß das Einschalten der Stromver sorgung ermittelt wird, und in Abhängigkeit von dieser Ermittlung wird der Bezugswert herabgesetzt oder der Sicherheitssteuerbetrieb angehalten. In diesem Falle sollte die Stromquelle derart gestaltet sein, daß das Ab senken des Bezugswertes oder das Abbrechen des Si cherheitssteuerbetriebes eine ausreichend lange Zeit dauer ausgeführt werden kann, weil der Totgang, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 9(a) angedeutet, sich mit der Zeit ändert und durch Änderungen der Umge bungstemperatur, der Versorgungsspannung usw. be einflußt wird. Andererseits wird bei der obenbeschrie benen Ausführungsform der Totgang ermittelt, um den Bezugswert abzusenken oder den Sicherheitssteuerbe trieb zu unterbrechen, und daher kann die vorbestimm te Zeitdauer Δt kurz sein, was es möglich macht, positiv zu ermitteln, daß unmittelbar nach Inbetriebsetzung des Motors ein Fremdkörper von der Fensterscheibe ge troffen worden ist. Die Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung stellt somit eine hervorragende Sicherheits steuerung des mechanisch betätigten Fensters sicher.

Bezugszeichenliste Fig. 1

1

Fensterscheibe

2

Antrieb

9

Elektromotor

11

Impulsgenerator

21

Schalter

31

Bewegungsrichtungsdetektor

32

Positionsdetektor

33

Sicherheitssteuerbereichsdiskriminator

35

Betriebsbefehlseinheit

36

Geschwindigkeitsdetektor

37

erster Kollisionsdetektor

38

Relativgeschwindigkeitsdetektor

39

zweiter Kollisionsdetektor

41

Sicherheitssteuerbetriebsbetehlseinheit

42

Motorantriebsschaltung

Bezugszeichenliste Fig. 4

23

Sensoreingangsschaltung

24

Relaisschalter

25

Konstantspannungsregler

26

Relaisausgangsschaltung

27

Schaltereingangsschaltung

28

Konstantspannungsregler

30

Mikrocomputer

Fig. 6

S1Einschaltzeitpunkt oder Anstieg des n-ten Sensorsi gnals wird ermittelt (n ≧ 0)
S2Sind 20 ms vergangen?
S3Geschwindigkeitskennzeichen wird auf 1 gesetzt
S4wurde Anstieg des n + 1-ten Sensorsignals ermit telt?
S6Relativgeschwindigkeit
S7Relativgeschwindigkeit ≧ 0,1
S8Relativgeschwindigkeitskennzeichen wird auf 1 ge setzt
S9Ermittlung Drehrichtung
S10Dreht Motor vorwärts?
S11Zähler -1
S12Zähler +1
S13ist Scheibe im Sicherheitssteuerbereich?
S14ist Absolutgeschwindigkeitkennzeichen 1?
S15ist Relativgeschwindigkeitkennzeichen 1?
S16Sicherheitssteuerbetrieb

Fig. 8

51

Mikrocomputer

52

Elektromotor

53

Impulsgenerator

54

Antrieb

56

Schalter

57

Motortreiberschaltung

61

Relativgeschwindigkeitsdetektor

62

Kollisionsdetektor

63

Sicherheitssteuerbetriebsbefehlseinheit

64

Betriebsbefehlseinheit

65

Absolutgeschwindigkeitsdetektor

66

Totgangdetektor

67

Zeitgeber

68

Kollisionsbezugswerteinstelleinheit

Claims

1. Sicherheitsvorrichtung für eine von einer elektrischen Antriebsquelle betätigten Fensterscheibe eines Fahrzeugs mit einer Einrichtung zum Ermitteln, ob eine Kollision zwischen der Fensterscheibe und einem Fremdkörper aufgetreten ist, um einen Sicherheitssteuerbetrieb auszuführen, mit einer Einrichtung zum Ermitteln des Auftreten eines Totgangs in der Antriebsquelle und mit einer Einrichtung zum Unterdrücken des Sicherheitssteuerbetriebs, wenn ein Totgang auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung (62) zur Ermittlung einer Kollision die Betriebsgeschwindigkeit der Antriebsquelle (52) für das Öffnen und Schließen der Fensterscheibe ermittelt und diese mit einem Bezugswert vergleicht, um auf der Grundlage des Vergleichs ein Signal auszugeben, welches das Auftreten einer Kollision anzeigt, und
daß die Einrichtung (68) zum Unterdrücken des Sicherheitssteuerbetriebs weiterhin so ausgebildet ist, daß sie nach der Beendigung des Totgangs den Bezugswert für eine vorbestimmte Zeitdauer (Δt) herabsetzt, wodurch das Ansprechverhalten der Kollisionserfassung herabgesetzt ist.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (66) zum Ermitteln des Totgangs einen ersten Zeitpunkt (t₁) und einen nachfolgenden zweiten Zeitpunkt (t₂) ermittelt, zu denen der Absolutwert der Betriebsgeschwindigkeit der Antriebsquelle (52) einen vorbestimmten Wert (Vr) überschreitet bzw. unterschreitet.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitdauer (Δt) währenddessen der Bezugswert herabgesetzt ist, einer vorbestimmten Strecke des Bewegungswegs der Fensterscheibe entspricht.

4. Verfahren zum Bewegen einer, von einer elektrischen Antriebsquelle betätigten Fensterscheibe eines Fahrzeugs, umfassend folgende Schritte:
Ermitteln, ob eine Kollision zwischen der Fensterscheibe und einem Fremdkörper auftritt, um einen Sicherheitssteuerbetrieb auszuführen,
Ermitteln des Auftretens eines Totgangs in der Antriebsquelle und Unterdrücken des Sicherheitssteuerbetriebs, wenn ein Totgang auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Ermitteln des Auftretens einer Kollision die Betriebsgeschwindigkeit der Antriebsquelle zum Öffnen und Schließen der Fensterscheibe ermittelt und mit einem Bezugswert verglichen wird, um auf der Grundlage des Vergleichs ein Signal auszugeben, welches eine Kollision anzeigt, und
daß nach der Beendigung des Totgangs der Bezugswert für eine vorbestimmte Zeitdauer (Δt) herabgesetzt wird, wodurch das Ansprechverhalten für die Kollisionsermittlung herabgesetzt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ermittelns des Auftretens eines Totgangs in der Antriebswelle das Ermitteln eines ersten Zeitpunktes (t₁) und eines nachfolgenden zweiten Zeitpunktes (t₂) umfaßt, zu dem der Absolutwert der Betriebsgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert (Vr) überschreitet bzw. unterschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß während der vorbestimmten Zeitdauer (Δt) währenddessen der Bezugswert herabgesetzt ist, das Fenster um eine, der Zeitdauer entsprechende Strecke bewegt wird.