KR100780258B1 - 가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법 - Google Patents

가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가동 부품(16), 특히 자동차용 윈도우와 슬라이딩 루프의 폐쇄력을 제한하기 위한 제한 방법에 관한 것이다. 상기 윈도우와 루프는 전기 모터 구동식 조절 구동 장치(11)에 의해서 가동된다. 본 발명에 따른 상기 제한 방법은 적어도 다음과 같은 단계를 포함하는데, 그 단계로서, 조절 구동 장치(11)에 연결된 센서(18)로부터 주기적인 신호를 평가함으로써 현재 모터 속도(Δn)를 결정하는 단계와; 모터의 속도 변화에 영향을 미치는 대표값(Δn)을 계산하는 단계와; 현재 대표값(Δn)을 가산 메모리(24) 내에서 가산하여 저장하는 단계와; 가산된 전체값(ΣΔn)이 한계값을 초과하는 경우에 타임 미터(28)와 한계값 곡선 트랜스미터(30)를 시동하는 단계와; 현재 한계값(g(t))을 가산된 현재값(ΣΔn)과 비교하는 단계와; 가산된 값(ΣΔn)의 각 현재값이 각 현재 한계값(g(t)) 이상이면, 폐쇄력을 제한하기 위한 조치를 트리거링 할 뿐만 아니라 타임 미터(28)와 가산 메모리(24)를 리셋하는 단계와; 가산된 값(ΣΔn)이 각 현재 한계값(g(t))보다 작고 사전 설정된 허용 오차(Δ)와 사전 설정된 시간 단위(Δt)에 있으면, 비교 과정을 중단하고 가산 메모리(24)와 타임 미터(28)를 리셋하는 단계를 들 수 있다.
가동 부품, 자동차용 윈도우, 슬라이딩 루프, 전기 모터 구동식 조절 구동 장치, 모터의 현재 속도, 가산 메모리, 타임 미터, 트리거링

Description

가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법{Method for limiting the closing force of movable components}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 방법으로서, 가동 부품, 특히 자동차용 윈도우와 슬라이딩 루프(sliding roof)의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법에 관한 것이다.
지금까지 공지된 방법들은 핀치(pinch)의 경우 대표적으로 변하는 특정 측정값들이 모니터링되고 이 값이 사전 설정된 특정 한계값을 초과하는 경우 폐쇄력을 제한하기 위한 조치가 취해진다는 사실을 기초로 한다. 상기 대표값들로는, 예를 들어 가동 부품을 구동시키는 모터의 속도 또는 상기 모터의 전류나 전력 소비량을 들 수 있다. 흔히, 폐쇄력의 제한을 트리거링하기 위한 한계값은 가변적이며, 예를 들어 변하는 마찰 상태 또는 노화 과정에 맞게 조정될 수 있다.
그러나 상술한 모든 제한 방법들은 한계값이 핀치될 대상물의 종류와 상관없이 고정적으로 사전 설정된다는 단점을 갖는다. 따라서, 단단하거나 부드러운 여러 대상물들에 맞게 폐쇄력의 제한을 조절할 수 없다.
따라서 다이내믹과 그에 따른 각각의 핀칭력이 핀치하고자 하는 대상물의 종류에 따라서 매우 변동할 수 있다는 점이 고려되지 않는다.
적절한 방법을 적용하는 경우, 단단한 대상물이 핀치될 때에는, 예를 들어 65N/mm의 비교적 큰 스프링 정수(spring rate)를 갖는 스프링에 의해서 힘이 증가하며 부드러운 대상물이 핀치될 때에는, 예를 들어 10N/mm의 비교적 낮은 스프링 정수를 갖는 스프링에 의해서 힘이 증가한다. 탄성률이 클 때에는 매우 짧은 거리후에, 그리고 탄성률이 작을 때에는 비교적 긴 거리후에 100N의 허용 핀칭력이 달성될 수 있다.
이로 인해, 고정적으로 사전 설정된 속도 변동값이 한계값으로 사용되는 경우 매우 단단한 대상물이 핀치될 때에, 사전 설정된 핀칭력을 초과하지 않도록 가동 부품을 조절하기 위한 구동 장치가 매우 신속하게 중단되어야 한다. 다른 한편으로, 매우 부드러운 대상물이 핀치될 때, 핀치 방지 조치가 활성화될 때까지 매우 긴 시간이 걸린다.
종래의 방법에서는 상이한 스프링 정수가 고려되지 않는다. 탄성률에 따라서, 핀치된 대상물에 작용하는 힘이 매우 상이하게 변할 수 있다. 이것은 최적의 한계값이 스위치 오프 기준으로서 항상 특정 탄성률에만 매칭될 수 있기 때문에 매우 단점이다.
이와 달리, 독립 청구항의 특징을 갖는, 가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 본 발명에 따른 방법은 시간에 따른 한계값 곡선의 사전 설정에 의해 여러 가지 스프링 정수에 따라 최적으로 조정될 수 있는 장점을 갖는다. 상기 한계값 곡선은 높은 스프링 정수로 단단한 대상물이 핀치되는 경우 핀치 방지 조치를 활성화하기 위한 충분한 시간이 제공되도록 선택될 수 있다. 또한, 낮은 스프링 정수로 대상물이 핀치되는 경우 훨씬 낮은 핀치력에서 구동 장치가 차단될 수 있다. 따라서, 각 스프링 정수에는 특정 한계값 곡선의 사전 설정에 의해 개별 한계값이 설정될 수 있다.
특히, 바람직하게는 본 발명에 따른 방법은 2 스테이지 방법이다. 제 1 스테이지에서는 각각의 현재 모터 속도(Δn)가 조절 구동 장치와 연결된 센서의 주기적인 신호를 기초로 결정되며, 이로부터 모터 속도(Δn)의 실제 변화에 대한 대표값이 계산된 후, 가산되어 저장 장치에 저장된다. 물론, 신호의 정확한 주기성은 주어지지 않으며, 특히 모터 속도가 감소되는 경우에 신호의 정확한 주기성이 주어지지 않는다.
가산된 값(ΣΔn)이 한계값(S)를 초과하면, 본 발명에 따른 방법은 제 2 스테이지로 이행하며, 상기 스테이지에서 타임 미터(time meter)와 한계값 곡선 트랜스미터가 시동된다. 상기 타임 미터는 필요하다면 시동될 필요가 없으며, 연속 작동될 수 있다. 상기 타임 미터에서는 제 2 스테이지의 트리거링의 시점 또는 한계값 곡선 트랜스미터의 시동이 신호화 되는 것만이 중요하다.
제 2 스테이지에서, 상기 시스템은 일종의 경보 상태에 있으며, 운동 과정은 핀치될 대상물의 종류와 관련하여 핀치 상태를 검출하기 위해서 다른 단계에 따라 차등적으로 관찰된다. 이를 위하여, 한계값 곡선 트랜스미터의 현재 한계값(g(t))은 현재 가산된 값(ΣΔn)과 비교된다. 시간에 따른 한계값(곡선g(t))을 사전 설정하거나 시동함으로써 각각의 탄성률에 대해 개별 한계값이 사전 설정되는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 값(ΣΔn)의 시간에 따른 전개가 스프링 정수에 따라 시간에 따른 상이한 진행을 포함하기 때문이다.
가산된 값(ΣΔn)의 각각의 현재값이 각각의 현재 한계값(g(t)) 보다 크거나 동일하면, 폐쇄력을 제한하기 위한 조치가 트리거링된다. 그리고 나서, 예를 들어 구동 장치가 차단되거나 역전된다. 이와 동시에, 타임 미터와 가산 메모리가 리셋된다.
가산된 값(ΣΔn)의 각각의 현재값이 각각의 현재 한계값(g(t))에 미치지 않고 가산된 값(ΣΔn)이 사전 설정된 허용 오차(Δ) 및 사전 설정된 시간(Δt) 내에 변경되지 않으면, 비교가 중단되고 타임 미터와 가산 메모리가 리셋된다. 즉, 그 경우에는 심각한 핀치가 예상되지 않으며, 예를 들어 시스템내의 부분적인 느려짐만이 있는 것으로 가정된다.
가산 메모리와 타임 미터의 매 리셋시, 시스템은 제 1 스테이지로 되돌아가서, 가산된 값(ΣΔn)이 특정 한계값을 초과하는지 여부를 모니터링한다. 상기 한계값의 초과가 가산에 의해 자동적으로 일정 시간 후에 이루어지는 것을 방지하기 위해, 제 1 스테이지에서는 가산 메모리가 연속해서 감소되어야 한다. 물론, 이러한 감소는 적절하게 천천히 이루어져야 한다.
종속 청구항에 기재된 조치를 통하여 독립 청구항에 따른 방법의 바람직한 개선이 가능하다.
주기적인 에지 교대에 의해 현재 모터 속도(Δn)를 산출하는 것이 바람직하다. 상기 에지 교대는 일반적으로 모터의 회전축에 장착되는 2극 또는 다극 환형 자석에 의해 제공된다. 상기 축이 회전하는 경우에, 홀 센서에 의해 검출되는 신호 변경이 나타난다. 주기적인 에지 교대로부터 예를 들면, 주기 지속 시간의 측정에 의해 각 현재 모터 속도가 추정될 수 있다.
실제로, 모터 속도(Δn)의 변경에 대해서 현재 속도값(ni)과 직전의 속도값(ni-1)의 차이가 계산되면 특히 바람직하다. 상기 차이의 계산에 의해, 조절하고자 하는 가동 부품의 이동 거리에 대한 모터 속도(Δn)의 미분이 제 1 근사치로 얻어진다.
본 발명에 따른 방법은 임의의 시간 한계값 곡선을 사전 설정할 수 있게 하며, 이로써 임의의 각각의 스프링 정수에 매우 특정한 한계값이 할당될 수 있다. 결과적으로, 한계값 g(t) 곡선이 실험적으로 결정된 사전 설정 가능한 꼭지점(gi)으로부터 보간되는 것이 바람직하다. 이것은 한편으로는, 본 발명에 따른 방법의 적용을 간단하게 하며, 다른 한편으로는 소정의 유연성이 보장된다. 왜냐하면 상기 꼭지점 (gi)으로부터 각 시스템에 따라 조절된 여러 가지 기능들이 상기 꼭지점을 통해 설계될 수 있기 때문이다. 바람직하게, 상기 꼭지점(gi)은 한계값 곡선 트랜스미터 내에 표로 저장된다.
한계값 곡선이 변하는 작동 조건에 따라서 자동적으로 조정되는 것이 매우 바람직하다. 예를 들면, 노화 효과로 인한 느려짐이 인식되고 고려될 수 있다.
조절 구동 장치의 폐쇄력을 제한하기 위한 실제적이고 바람직한 조치는 조절 구동 장치의 중단이나 역전 또는 가동 부품을 원래의 위치로 이동시키는 것이다.
도면에 본 발명에 따른 방법의 실시예가 도시되며 하기에서 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 순서도.
도 2는 두 개의 서로 다른 스프링 정수에서 상이한 방법의 실행을 도시한 그래프.
도 1에 도시된 가동 부품의 폐쇄력을 제한하는 본 발명에 따른 방법의 실시예는 조절 구동 장치의 개별 부품들을 개략적으로 도시하며 다수의 단계를 순서도로 도시한다.
상기 조절 구동 장치(11)의 모터(10)는 기어 유닛(13)을 통해 가동 부품(16)과 연결된 샤프트(12)를 구동시킨다. 샤프트(12)상에는 이 샤프트(12)가 회전할 때 홀 센서(18) 내에서 주기적인 에지 교대(edge alternation;16)를 발생시키는 2극 환형 자석(14)이 상대 회전 불가능하게 장착된다.
방법의 제 1 스테이지에서, 모터(10)의 속도(n)가 단계 20에서 상기 홀 센서(18)의 주기적 에지 교대(16)로부터 결정된다. 제 2 단계 22에서는 각각의 현재 모터 속도(Δn)로부터 모터 속도(Δn)의 실제 변화에 대한 대표값이 산출된다. 이 산출 과정에서 현재 속도(ni)와 직전의 속도(ni-1) 사이의 차이가 형성된다. 상기 차이 형성은 극단의 경우에 거리에 대한 속도의 미분으로서 해석될 수 있다. 다음 단계 24에서는 속도 변화의 각 현재값들이 가산 메모리에서 가산되어 저장된다. 이 가산값( ΣΔn)은 단계 26에서 한계값(S)과 계속해서 비교된다.
속도가 감소하면, 가산된 값( ΣΔn)이 매우 급격하게 상승하여 한계값(S)을 초과한다. 이것이 정상적 작동시 발생하지 않도록 가산 메모리를 계속해서 감소시킬 필요가 있는데, 그 이유는 미분의 합이 계속 변하고 한계값(S)은 핀칭 상태가 주어지지 않은 경우에도 초과될 수 있기 때문이다. 물론, 상기 연속 감소의 정도는 시스템에 맞게 조절되어야 한다.
가산된 속도 변화( Δn)가 한계값(S)을 초과하면, 단계 28에서는 타임 미터가, 단계 30에서는 한계값 곡선 트랜스미터가 시동되는 방법의 제 2 스테이지가 실시된다. 따라서, 한계값 곡선 트랜스미터가 시동되는 시점(t=0)에서 한계값 g(t)의 시간에 따른 진행이 출력되기 시작한다. 단계 32에서는 현재 한계값(g(t))을 현재 가산된 값(ΣΔn)과 비교한다.
이러한 비교에 따라서 진행 경로(34) 또는 진행 경로(36)가 선택된다.
가산된 모터 속도 변동(ΣΔn)의 합이 현재 한계값(g(t))보다 작다는 조건과 가산된 값(ΣΔn)의 각 현재값이 사전 설정된 허용 오차(Δ)와 사전설정된 단위 시간(Δt) 내에서 변경되지 않는다는 조건하에서, 단계 38에서 타임 미터 뿐만 아니라 가산 메모리가 리셋된다. 이것은 심각한 핀칭 위험이 없음을 시스템에 신호화 하는 중단 조건을 의미한다.
가산된 값(ΣΔn)의 각 현재값이 각 현재 한계값(g(t)) 보다 크거나 동일한 경우, 경로 (36)가 선택되며, 상기 경로에서 단계 40에서는 폐쇄력을 제한하기 위한 조치가 트리거링된다. 본 실시예의 경우에 상기 조치는 모터의 역전 및 그에 따라 가동 부품(16)의 역전을 포함한다. 이와 동시에, 단계 42에서는 타임 미터가 t=0에 리셋되며 가산 메모리도 리셋된다.
단계(38 또는 42 및 40)를 종료한 후에 시스템은 다시 단계 20로 되돌아가며, 모터 속도는 새롭게 결정되어 상응하는 변화가 모니터링된다.
도 2는 x축에 시간(t), y축에 속도 변화(ΣΔn)의 합을 나타낸 그래프를 도시한다. 이 그래프에는 가산된 값(ΣΔn) 상승의 시간에 따른 다양한 곡선이 도시되어 있고, 곡선 I 내지 III은 비교적 단단한 스프링 정수를 나타내며 곡선 IV는 비교적 부드러운 스프링 정수를 나타낸다.
또한, 대표 한계값 곡선(g(t))이 도시되어 있는데, 상기 한계값 곡선은 4개의 상이한 꼭지점(g1 내지 g4)에 의해 설정된다. 한계값의 시간에 따른 곡선은 상기 4개의 꼭지점(g1 내지 g4)들 간의 보간을 통해 얻어진다.
곡선(I)은 전형적인 핀칭 과정을 나타내며, 상기 과정에서 모터의 속도는 비교적 단시간 내에 급격하게 감소되기 때문에 속도 변화(ΣΔn)의 합도 매우 급격하게 상승한다. 시점 t1에서 곡선(I)이 한계값 곡선(g(t))과 교차하며, 따라서 폐쇄력 제한의 트리거링을 위한 조건이 충족된다.
곡선 II의 기울기는 초기에 곡선 I의 기울기와 유사하게 급격하게 증가하지만, 두 영역(i, ii)을 매우 완만한 기울기로 통과한다. 가산된 값(ΣΔn)이 사전 설정된 시간(Δt) 내에서 급격하게 변하기 때문에, 제 1 영역(i)은 본 발명에 따른 방법의 중단 조건을 충족시키지 않는다. 따라서, 곡선(II)은 다시 상승하고 매우 완만한 제 2 영역(ii)으로 이행한다. 곡선의 종단점인 시점(t2)에서는 중단 조건이 충족된다, 즉, 가산된 값(ΣΔn)은 사전 설정된 시간 간격(Δt) 내에서 허용 오차(Δ)보다 크지 않게 변한다. 따라서, 시점(t2)에서 중단이 이루어지고, 가산 메모리와 타임 미터가 리셋된다.
2개의 곡선(I, II)에서와 매우 유사하게 초기에 급격한 기울기를 갖는 곡선(III)의 경우 매우 이른 시점(t3)에서 중단 조건이 충족된다.
3개의 곡선(I 내지 III)과는 달리 곡선(IV)은 부드러운 스프링에 대한 전형적인 곡선을 도시한다. 이 경우에는 비교적 완만한 기울기와 그럼에도 불구하고 비교적 이른 시점(t4)이 특징적이며, 상기 시점에서 곡선(IV)은 한계값 곡선(g(t))과 교차하며 이로써 폐쇄력을 제한하기 위한 트리거링 조건이 충족된다.
각 한계값곡선(g(t))에 따라서, 특히 점(g2, g3) 사이의 기울기를 선택함으로써, 상이한 스프링 정수에는 상이한 트리거링 조건 또는 핀칭력이 할당될 수 있다. 또한, 폐쇄력 제한의 다이내믹은 상이한 스프링 정수에 매칭될 수 있다.

Claims (7)

  1. 전기 모터 조절 구동 장치(11)에 의해서 구동되는 가동 부품(16), 특히 자동차용 윈도우와 슬라이딩 루프의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법으로서,
    상기 조절 구동 장치(11)와 연결된 센서(18)의 주기적인 신호를 기초로 각각 현재 모터 속도(Δn)를 결정하는 단계,
    상기 모터 속도(Δn)의 실제 변화에 대한 대표값을 산출하는 단계,
    상기 각각의 현재 대표값을 가산 메모리(24) 내에서 가산하여 저장하는 단계,
    상기 가산된 값(ΣΔn)이 한계값을 초과하는 경우, 타임 미터(28)와 한계값 곡선 트랜스미터(30)를 시동하는 단계,
    상기 한계값 곡선 트랜스미터의 현재 한계값(g(t))을 가산된 현재값(ΣΔn)과 비교하는 단계,
    상기 가산된 각각의 현재 값(ΣΔn)이 각각의 현재 한계값(g(t)) 보다 크거나 동일한 경우, 폐쇄력을 제한하는 조치를 트리거링 하고 상기 타임 미터(28)와 상기 가산 메모리(24)를 리셋하는 단계 및,
    상기 가산된 각각의 현재값(ΣΔn)이 상기 각각의 현재 한계값(g(t))보다 작고 사전 설정된 허용 오차(Δ)와 사전설정된 시간 단위(Δt) 내에서 일정한 경우, 비교를 중단하고 상기 타임 미터(28)와 상기 가산 메모리(24)를 리셋하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 현재 모터 속도(Δn)의 결정은 주기적인 에지 교대(16)를 기초로 실시되는 것을 특징으로 하는 가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 모터 속도(Δn)의 변화에 대한 대표값으로서 현재 속도값(ni)과 직전의 속도값(ni-1)의 차이가 계산되는 것을 특징으로 하는 가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 한계값(g(t))의 진행은 실험으로 결정된 사전 설정된 꼭지점(gi)으로부터 보간되는 것을 특징으로 하는 가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 꼭지점(gi)은 상기 한계값 곡선 트랜스미터(30)에 표로 저장되는 것을 특징으로 하는 가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 한계값의 곡선은 여러 작동 조건에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폐쇄력을 제한하기 위하여 상기 조절 구동 장치(11)가 중단되거나 역전되는 것을 특징으로 하는 가동 부품의 폐쇄력을 제한하기 위한 방법.
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