VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERMITTLUNG DES VERSATZES EINER ELEKTRISCHEN

FENSTERHEBERANLAGE

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Fensterheber für Kraftfahrzeuge,

insbesondere Fensterheberanlagen für rahmenlose Fahrertüren.

Stand der Technik

Insbesondere in Cabrios werden rahmenlose Fahrzeugtüren eingesetzt, bei denen sich die Fensterscheibe aus dem Türkörper heraus elektrisch verfahren

lässt. Bei rahmenlosen Fahrzeugtüren ist die Gummidichtung nicht Teil der Türstruktur, sondern an dem Fahrzeugdach angebracht. Wenn die Fahrzeugtür geöffnet wird, muss das Fensterglas automatisch etwas gesenkt werden, um die

Dichtung vor Schaden zu bewahren, wenn das Glas seitlich auf die Dichtung

drückt. Beim Schließen der Fahrzeugtür wird dann die Fensterscheibe automatisch bis zum Anschlag in die Gummidichtung hinein nach oben verfahren.

Jedoch besteht eine Anforderung darin, dass der Verfahrweg, um den die Fensterscheibe abgesenkt wird, ausreichend groß ist, so dass sich die Oberkante der

Fensterscheibe unterhalb der Dichtung befindet, jedoch nicht um mehr als 4 mm.

Diese Anforderungen sind Bestandteil von Sicherheitsregeln, die vorsehen, dass ein Einklemmschutz beim Schließen des Fensters realisiert werden muss, wenn die Oberkante der Fensterscheibe mehr als 4 mm Abstand von der Unterkante

der Dichtung aufweist.

Jedoch kann der Einklemmschutz nicht aktiviert werden, wenn der Motor, der die

Fensterscheibe antreibt, nicht eine bestimmte stabile Geschwindigkeit angenommen hat und somit die Gefahr besteht, dass die Sicherheitsanforderungen beim Hochfahren bzw. das Schließen nicht erfüllt werden können, wenn die Fensterscheibe um etwas mehr als 4 mm unter die Unterkante der Dichtung verfahren wird. Wenn andererseits die Oberkante der Fensterscheibe nicht ausreichend unter die Unterkante der Dichtung abgesenkt wird, kann die Dichtung beim Öffnen und Schließen der Fahrzeugtür beschädigt werden.

Darüber hinaus sollen diese Anforderungen über einen Temperaturbereich von - 40°C bis 80°C eingehalten werden. Elektrische Fensterheberanlagen weisen üblicherweise einen Gleichstrommotor als Antriebsmotor auf, der mechanisch mit der Fensterscheibe gekoppelt ist. Die mechanische Kopplung umfasst u. a. ein Gestänge und ein Drahtseil.

Die Position des Antriebsmotors wird mithilfe eines Hall-Sensors ermittelt, der die Anzahl der Umdrehungen des Antriebsmotors erfasst. Aufgrund der mechanischen Kopplung des Antriebsmotors mit der Fensterscheibe entspricht die Anzahl der Umdrehungen einem Verfahrweg der Fensterscheibe. Es kann daher eine Schätzung der Position der Fensterscheibe basierend auf den durch den Hall- Sensor erfassten Motorumdrehungen vorgenommen werden.

Jedoch entspricht die Anzahl der gemessenen Umdrehungen des Antriebsmotors nicht immer der exakten Position der Fensterscheibe, da sich die Fensterscheibe zumindest von ihrem oberen Anschlag ausgehend nicht unmittelbar mit Beginn der Bewegung des Antriebsmotors ebenfalls bewegt. Dies liegt unter anderem daran, dass die mechanische Verbindung zwischen dem Antriebsmotor und der Fensterscheibe Spiel aufweist und zudem das Drahtseil beinhaltet, das zum Zeitpunkt des Startens des Antriebsmotors nicht vollständig gespannt sein kann. Weiterhin hängt die Ausdehnung des Drahtseils stark mit der Temperatur und der Alterung zusammen, so dass die Positionsbestimmung mithilfe des Hall-Sensors nicht ausreichend ist, um den tatsächlichen Verfahrweg zum Absenken der Fensterscheibe mit einer ausreichenden Genauigkeit vorab zu bestimmen.

Aus der Druckschrift DE 100 15 856 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Restlaufzeit eines Antriebs bis zum Erreichen eines Anschlags bekannt, wobei jeweils die Position der Fensterscheibe relativ zu einem mechanischen Anschlag erfasst, die Zeitdifferenz zwischen zwei Inkrementalgeberimpulsen in der Nähe des mechanischen Anschlags ermittelt und die verbleibende Restlaufzeit des elektrischen Antriebs bis zum Erreichen des mechanischen Anschlags berechnet wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem eine Fensterscheibe beim Öffnen einer Fahrzeugtür so verfahren werden kann, dass sich deren Oberkante in einem Bereich mit einem vorgegebenen Abstand, z. B. von weniger als 4 mm, unterhalb der Dichtung befindet.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Betreiben einer

Fensterheberanlage für eine Fahrzeugtür gemäß Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung, die Fensterheberanlage, das Fahrzeug und das Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Fensterheberanlage zum elektrischen Bewegen einer Fensterscheibe für eine Fahrzeugtür vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst:

- bei Erhalten eines Zustandssignals, Starten eines Antriebsmotors, der über eine mechanische Verbindung mit der Fensterscheibe gekoppelt ist; und

- Stoppen des Antriebsmotors an einer Stoppposition, die von einer vorgegebenen Positionsänderung und von einer Positionsangabe des Antriebsmotors über die Änderung der Position des Antriebsmotors seit dem Starten abhängt; wobei ein Versatz ermittelt wird, der die Positionsänderung des Antriebsmotors zwischen dem Starten des Antriebsmotors und einem Auftreten einer Laständerung nach einem Anlauf des Antriebsmotors angibt, wobei die Stoppposition weiterhin von dem ermittelten Versatz abhängt.

Das obige Verfahren sieht vor, den Versatz zu ermitteln, der aufgrund des Spiels einer mechanischen Verbindung zwischen Antriebsmotor und Fensterscheibe und/oder aufgrund der Verwendung des Drahtseils bei der Kopplung zwischen Antriebsmotor und Fensterscheibe auftritt, und diesen bei der Ansteuerung des Antriebsmotors zum Verfahren der Fensterscheibe um einen bestimmten

Verfahrweg zu berücksichtigen.

Der Versatz wird abhängig von einer Laständerung nach einem Anlaufen des Antriebsmotors ermittelt, wobei angenommen wird, dass die Laständerung nach Überwinden des Spiels in der mechanischen Verbindung zwischen Antriebsmotor und Fensterscheibe auftritt.

Da dieser Versatz bei jedem Öffnen der Fahrzeugtür erneut bestimmt wird, können Schwankungen, die aufgrund von Temperatur oder Veränderungen der Mechanik und der Alterung auftreten, laufend berücksichtigt werden.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Zustandssignal angibt, dass die Fahrzeugtür geöffnet werden soll.

Gemäß einer Ausführungsform kann die vorgegebene Positionsänderung eine Positionsänderung des Antriebsmotors angeben, die einer Positionsänderung der Fensterscheibe ausgehend von einem Anschlag der Fensterscheibe entspricht.

Die Stoppposition kann einer Summe des Versatzes und der vorgegebenen Positionsänderung entsprechen.

Es kann vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor nur gestartet wird, wenn festgestellt wird, dass sich die Fensterscheibe an einem Anschlag befindet.

Insbesondere kann die Laständerung anhand einer Drehzahländerung des Antriebsmotors festgestellt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Fensterheberanlage zum elektrischen Bewegen einer Fensterscheibe für eine Fahrzeugtür vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um:

- bei Erhalten eines Zustandssignals einen Antriebsmotor zu starten, der über eine mechanische Verbindung mit der Fensterscheibe gekoppelt ist;

- den Antriebsmotors an einer Stoppposition zu stoppen, die von einer vorgegebenen Positionsänderung und von einer Positionsangabe des Antriebsmotors über die Änderung der Position des Antriebsmotors seit dem Starten abhängt; - einen Versatz zu ermitteln, der die Positionsänderung des Antriebsmotors zwischen dem Starten des Antriebsmotors und einem Auftreten einer Laständerung nach einem Anlauf des Antriebsmotors angibt, wobei der Antriebsmotor abhängig von dem ermittelten Versatz gestoppt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Fensterheberanlage vorgesehen, die einen Antriebsmotor, eine Fensterscheibe, die mit dem Antriebsmotor über eine mechanische Verbindung gekoppelt ist, und die obige Vorrichtung umfasst. In einer Ausführungsform kann die mechanische Verbindung der

Fensterheberanlage ein Drahtseil aufweisen.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugtür und einer in der Fahrzeugtür vorgesehen Fensterheberanlage vorgesehen, wobei die Fahr- zeugtür rahmenlos ausgebildet ist, so dass die Fensterscheibe im geschlossenen

Zustand und bei geschlossener Fahrzeugtür in einer nicht mit der Fahrzeugtür verbundenen Dichtung aufgenommen ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere der obigen Vorrichtung, ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: eine schematische Darstellung einer Fensterheberanlage in einer Fahrzeugtür; ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben der Fensterheberanlage bei einem Öffnen der Fahrzeugtür; und Figuren 3a bis 3c Diagramme zur Darstellung des Versatzes bei verschiedenen Umgebungstemperaturen der Fensterheberanlage.

Beschreibung von Ausführungsformen

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fensterheberanlage 1 in einer Fahrzeugtür 2. Die Fahrzeugtür 2 ist rahmenlos und beinhaltet eine Fensterscheibe 3, die mithilfe der Fensterheberanlage 1 verfahrbar ist. Dazu ist die Fensterscheibe 3 über eine Mechanik 4 (mechanische Verbindung) mit einem Antriebsmotor 5 gekoppelt, so dass bei Betreiben des Antriebsmotors 5 die Fensterscheibe 3 nach oben oder nach unten verfahren werden kann.

Der Antriebsmotor 5 wird mithilfe einer Steuereinheit 6 angesteuert, der von extern ein Bediensignal zum Verfahren der Fensterscheibe 3 oder ein Zustandssig- nal bereitgestellt werden kann, das angibt, ob die Fahrzeugtür 2 geöffnet werden soll. Das Bediensignal kann beispielsweise von einem Bedienelement bereitgestellt werden.

Die Steuereinheit 6 ist weiterhin mit einem Drehungssensor 7 (Lagesensor) an dem Antriebsmotor 5 gekoppelt. Der Drehungssensor 7 kann als Sensor ausgebildet sein, der bei einer Drehung einer Welle des Antriebsmotors 5, Sensorsignale in Form von Impulsen für jede Weiterdrehung der Welle um einen bestimmten Winkelbereich abgibt. So kann der Drehungssensor 7 beispielsweise bei jeder vollendeten Drehung der Welle des Antriebsmotors 5 ein Sensorsignal bereitstellen. Der Drehungssensor 7 kann als magnetischer oder optischer Sensor ausgebildet sein, wie z. B. als Hall-Sensor, GMR-Sensor oder dergleichen.

Bei einer rahmenlosen Fahrzeugtür 2 fährt die Fensterscheibe 3 beim vollständigen Schließen in eine nicht mit der Fahrzeugtür 2 verbundene Dichtung ein, vorausgesetzt, das Verdeck des betreffenden Fahrzeugs ist geschlossen. Daher ist es notwendig, beim Öffnen der Fahrzeugtür 2 die Fensterscheibe 3 zunächst aus der Dichtung herauszufahren, bevor die Fahrzeugtür 2 zum Öffnen verschwenkt werden kann, da ansonsten eine Beschädigung der Dichtung nicht ausgeschlossen werden kann. Um dies zu gewährleisten, steuert die Steuereinheit 6 bei Empfangen des entsprechenden Zustandssignals, das angibt, dass die Fahrzeugtür 2 geöffnet werden soll, den Antriebsmotor 5 an, um die Fensterscheibe 3 um einen bestimmten Verfahrweg nach unten zu verfahren, so dass die Fensterscheibe 3 aus der Dichtung gelangt. Jedoch muss aufgrund von Sicherheitsvorschriften gewährleistet werden, dass die Fensterscheibe 3 nicht so weit aus der Dichtung verfahren wird, dass der Abstand zwischen der Unterkante der Dichtung und der Oberkante der Fensterscheibe 3 mehr als 4 mm beträgt, da ansonsten Maßnahmen zum Realisieren eines Einklemmschutzes aktiviert sein müssten.

Um das Aktivieren des Einklemmschutzes zu umgehen, soll nun sichergestellt werden, dass das Verfahren der Fensterscheibe 3 aus der Dichtung so erfolgt, dass nach dem Verfahren der Abstand zwischen der Unterkante der Dichtung und der Oberkante der Fensterscheibe 3 nicht mehr als einen vorgegebenen Abstand, z. B. 4 mm, beträgt. Dabei müssen jedoch das eingangs erwähnte Spiel und die mechanische Kopplung über das Drahtseil berücksichtigt werden. Dies führt in der Regel dazu, dass sich der Antriebsmotor 5 um einige Umdrehungen drehen muss, bevor sich die Fensterscheibe 3 in Bewegung setzt. Sobald sich die Fensterscheibe 3 in Bewegung setzt, kann der Verfahrweg der Fensterscheibe 3 in Kenntnis des Getriebeverhaltens der mechanischen Kopplung zwischen dem Antriebsmotor 5 und der Fensterscheibe 3 anhand der Umdrehungen des Antriebsmotors 5 bestimmt werden.

Anhand des Flussdiagramms der Figur 2 wird im Folgenden ein Verfahren zum Betreiben einer Fensterheberanlage 1 für eine rahmenlose Fahrzeugtür 2 näher beschrieben.

In einem Schritt S1 wird zunächst überprüft, ob ein Zustandssignal empfangen wurde, das anzeigt, dass die Fahrzeugtür 2 geöffnet werden soll. Ist dies der Fall (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit Schritt S2 fortgesetzt. Andernfalls (Alternative: Nein) wird zu Schritt S1 zurückgesprungen.

In Schritt S2 wird anschließend überprüft, ob sich die Position der Fensterscheibe 3 im Bereich der Dichtung befindet. Mit anderen Worten soll festgestellt werden, ob die Fensterscheibe 3 geöffnet oder vollständig geschlossen ist. Wird in Schritt S2 festgestellt, dass die Fensterscheibe 3 in die Dichtung eingefahren und vollständig geschlossen ist (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit Schritt S3 fortgesetzt. Andernfalls (Alternative: Nein) wird zu Schritt S1 zurückgesprungen.

In Schritt S3 wird der Antriebsmotor 5 gestartet, um die Fensterscheibe 3 zu ei- nem Öffnen zu bewegen. Der Antriebsmotor 5 wird dazu gleichbleibend in eine bestimmte, der Öffnung der Fensterscheibe zugeordnete Richtung angesteuert. Im Falle eines Gleichstrommotors als Antriebsmotor 5 kann beispielsweise eine konstante Versorgungsspannung an den Gleichstrommotor angelegt werden.

In einem nachfolgenden Schritt S4 wird ein Versatz V zwischen dem Starten des Antriebsmotors 5 und dem Start einer resultierenden Bewegung der Fensterscheibe 3 ermittelt, z. B. in Form der Anzahl von Sensorsignalen bzw. einer sonstigen absoluten Positionsangabe des Läufers des Antriebsmotors 5. Der Versatz V kann beispielsweise bestimmt werden, indem das Auftreten einer Drehzahländerung nach dem Anlauf des Antriebsmotors 5 erkannt wird. Solange die Fensterscheibe 3 nicht durch die Drehung des Antriebsmotors 5 mitgeschleppt wird, steigt die Drehzahl schnell auf eine relativ hohe Leerlaufdrehzahl n _L an, da die gegen das Antriebsmoment des Antriebsmotors 5 wirkende Last vernachlässigbar oder sehr gering ist. Sobald die Mechanik 4 das Spiel überwunden hat und/oder das Drahtseil gespannt ist und dadurch eine unmittelbare Kopplung der Bewegung des Antriebsmotors 5 und der Fensterscheibe 3 besteht, wirkt ein erhöhtes Lastmoment auf den Antriebsmotor 5, das sich in einer Reduzierung der Leerlaufdrehzahl n _L auf eine Arbeitsdrehzahl n _A auswirkt. Das erhöhte Lastmoment ergibt sich vor allem dadurch, dass sich die Fensterscheibe 3 in der Dichtung befindet und gegen den Anpressdruck von Dichtungslamellen aus dieser herausbewegt werden muss.

Ein erhöhtes Lastmoment kann durch eine deutliche Reduzierung der Drehzahl erkannt werden. Es wird also in der Steuereinheit eine Drehzahlüberwachung durchgeführt, die eine Drehzahl des Antriebsmotors 5 anhand der Sensorsignale pro Zeiteinheit oder der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sensorsignalen ermittelt. Tritt nach dem Starten des Antriebsmotors 5 und nach Ende seines Anlaufs, der im lastlosen Fall bereits nach weniger als einer oder wenigen Umdrehungen erfolgt, eine deutliche Abnahme der so ermittelten Drehzahl auf, die beispielsweise durch einen Schwellenwertvergleich bestimmt werden kann, so wird das Uberwinden des Spiels bei der Kopplung zwischen dem Antriebsmotor 5 und der Fensterscheibe 3 erkannt.

Durch die Steuereinheit 6 wird die Anzahl der Umdrehungen des Antriebsmotors 5 von dem Start des Antriebsmotors 5 bis zu dem Zeitpunkt des Drehzahlabfalls von einer unmittelbar nach dem Starten des Antriebsmotors 5 angenommenen Leerlaufdrehzahl n _L zu der geringeren Arbeitsdrehzahl n _A erkannt. Auf diese Weise wird die Positionsänderung des Läufers des Antriebsmotors 5 bzw. die Anzahl der Umdrehungen bestimmt, die den Versatz V ausmachen.

In den Drehzahl-Zeit-Diagrammen der Figuren 3a bis 3c ist zu erkennen, dass der Versatz V, d. h. die Anzahl der Umdrehungen bis zum Überwinden des Spiels und/oder zum Spannen des Drahtseils, abhängig von der Umgebungstemperatur erheblich schwankt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht der Versatz V der Anzahl von 8,5 Umdrehungen bei -20°C, 7,5 Umdrehungen bei 27°C und 6 Umdrehungen bei +85°C.

Nun wird der eine Positionsänderung angebende, im dargestellten Ausführungsbeispiel in Umdrehungen bestimmte, Versatz V von der tatsächlichen Anzahl der Umdrehungen seit dem Starten des Antriebsmotors 5 abgezogen (Schritt S5) und es wird in Schritt S6 überprüft, ob die Anzahl der so ermittelten Umdrehungen der Anzahl an Umdrehungen entspricht, die dem vorgegebenen, abzusenkenden Verfahrweg der Fensterscheibe 3 entspricht. Die Anzahl der Umdrehungen kann in Kenntnis des Übertragungsverhaltens der mechanischen Kopplung zwischen dem Antriebsmotor 5 und der Fensterscheibe 3 vorgegeben werden.

Wird in Schritt S6 festgestellt, dass die Fensterscheibe 3 um den gewünschten Verfahrweg verfahren wurde (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit

Schritt S7 fortgesetzt. Andernfalls (Alternative: Nein) wird zu Schritt S5 zurückgesprungen.

Sobald die Fensterscheibe 3 den gewünschten Verfahrweg zurückgelegt hat, wird der Antriebsmotor 5 in Schritt S7 gestoppt.

Für den gewünschten Verfahrweg kann ein Nachlauf des Antriebsmotors 5 berücksichtigt werden. Die Höhe des Nachlaufs ist abhängig von der kinetischen Energie und beträgt üblicherweise 0,5 bis 2 Umdrehungen. Daher sollte der Antriebsmotor 5 bereits vor Erreichen der Anzahl der Umdrehungen, die dem gewünschten Verfahrweg entsprechen, gestoppt werden bzw. von der elektrischen Energiezufuhr getrennt werden. Insbesondere kann der Nachlauf abhängig von einer anliegenden Motorspannung und einer momentanen Drehzahl bestimmt werden.

Eine Korrektur des ermittelten Nachlaufs kann nach jedem Stoppen der Bewegung des Antriebsmotors 5 im Rahmen des obigen Verfahrens vorgenommen werden. Es kann dazu ein Korrektur-Offset berechnet werden, der den bestimmten Nachlauf an den tatsächlichen Nachlauf anpasst. Der Korrektur-Offset kann je nachdem, ob der bestimmte Nachlauf größer oder kleiner als der tatsächliche Nachlauf ist um einen festgelegten Betrag d.h. inkrementell vergrößert oder verringert werden. Der festgelegte Betrag kann auf die reale Auflösung des Drehungssensors begrenzt sein.

Mit dem obigen Verfahren zum Betreiben einer Fensterheberanlage ist es daher möglich, das mechanische Spiel und/oder die Eigenschaften eines koppelnden Drahtseils zwischen Antriebsmotor 5 und Fensterscheibe 3 abhängig von der Umgebungstemperatur, der Alterung und sonstigen Einflüssen bei jedem Aktivieren des Absenkens der Fensterscheibe 3 erneut zu ermitteln und so jederzeit den gleichen Verfahrweg beim Absenken der Fensterscheibe 3 zu erreichen.