Anton, Gakenholz
Werner, Philipps
Werner
Anton, Gakenholz
Werner, Philipps
Werner
| 1. | Sicherheitsvorrichtung für bewegliche Teile, die motorge¬ trieben gegen eine Verschlußkante verfahrbar sind, insbe¬ sondere für Fensterheber und Schiebedächer von Kraftfahr¬ zeugen, mit einer Meßeinrichtung, die in aufeinander fol¬ genden Meßintervallen eine Größe erfaßt, die die Stell¬ kraft auf das bewegliche Teil repräsentiert, mit einer Auswerteschaltung, die die Differenz bestimmt zwischen der Meßgröße in einem Startintervall und der Meßgröße in einem Endintervall, wobei der Antrieb abgeschaltet wird, sobald die Differenz einen Ansprechschwellenwert übersteigt und das Startintervall dadurch definiert ist, daß in den Me߬ intervallen zwischen dem Startintervall und dem Endinter¬ vall jeweils ein Wert gemessen wird, der um einen bestimm¬ ten Betrag größer ist als der Wert in einem vorangegange¬ nen Meßintervall. |
| 2. | Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Drehzahl des Antriebsmo¬ tors gemessen wird. |
| 3. | Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Umlaufzeit je Umdrehung der Antriebswelle des Antriebsmotors ermittelt wird. |
| 4. | Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Aus¬ werteschaltung ein Schieberegister mit den Speichernummern 1 bis 4 aufweist und einen Speicherplatz für den Startme߬ wert, wobei in den Speicherplatz für den Startmeßwert der Wert des Speicherplatzes Nr. 4 eingeschrieben wird, wenn die Differenz zwischen den Werten in den Speichernummern 1 und 4 kleiner ist, als ein Differenzschwellenwert. |
| 5. | Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Werte in den Schiebere¬ gistern, bevor sie ausgewertet werden, einer Modifizierung unterzogen werden. |
| 6. | Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß der Wert im Speicherplatz Nr. 3 nach einem bestimmten Regelschema modifiziert wird. |
| 7. | Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß zunächst der größte Wert in den Speicherplätzen Nr. 1 und 2 bestimmt wird, daß der Wert im Speicherplatz Nr. 3 mit dem größten Wert und dem Wert im Speicherplatz Nr. 4 verglichen wird. |
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung für bewegliche Teile, die motorgetrieben gegen eine Ver¬ schlußkante verfahrbar sind, insbesondere für Fensterheber und Schiebedächer von Kraftfahrzeugen.
Immer häufiger werden in Kraftfahrzeuge elektromotorische An¬ triebe für Fenster und Schiebedächer eingebaut, um den Fahrer bzw. den Beifahrer von der Arbeit, die mit dem Auf- und Zu- kurbeln eines Fensters oder Schiebedaches verbunden ist, zu entlasten. Dies stellt einerseits eine Komfortverbesserung dar, ist aber auch andererseits mit der Gefahr verknüpft, daß unbeabsichtigt Gegenstände oder Körperteile zwischen der Fensterkante und der Abschlußkante des Fensterrahmens einge¬ klemmt werden. Dieses Problem tritt auch bei sich automatisch schließenden Türen auf, wobei hier die Verletzungsgefahr noch sehr viel größer ist, da die Türblätter sehr viel schwerer sind als die Fensterscheiben eines Pkw's.
Es wurde daher schon recht frühzeitig vorgeschlagen, Sicher¬ heitsvorrichtungen vorzusehen, die das Einklemmen von Gegen¬ ständen oder Körperteilen verhindern sollen. So wird in der DE-OS 37 36 400 darauf hingewiesen, daß es bekannt sei, die Stromaufnahme und/oder die Drehzahl des Antriebsmotors zu überwachen oder auch druck- oder temperaturempfindliche Sen¬ soren zu verwenden, die dann ansprechen und ein auswertbares Signal abgeben, wenn während des Schließvorganges Fremdkörper zwischen der Fensterkante und der Abschlußkante des Rahmens gelangen.
Sowohl die Drehzahl als auch die Stromaufnahme des Antriebs¬ motors stellen ein Maß dafür dar, welche Kräfte auf die Scheibe wirken, und die somit als Stellkraft vom Motor aufzu¬ bringen sind. Einmal abgesehen davon, daß es häufig schwierig ist, absolute Größen zu messen, tritt bei einer Sicherheits¬ vorrichtung, die auf die Auswertung von absoluten Größen ba¬ siert, das Problem auf, den Ansprechschwellenwert zu bestim¬ men, bei dem der Einklemmschutz ansprechen soll. Legt man den Schwellwert niedrig, so kann es passieren, daß die Abschalt¬ vorrichtung schon anspricht, obwohl das Einklemmen eines Ge¬ genstandes nicht droht. Die seitliche Führung der Scheibe bzw. des Schiebedaches übt nämlich ebenfalls Kräfte auf die Scheibe auf, die sich je nach Umweltbedingungen ändern. So ist zum Beispiel bei tiefen Temperaturen die Führung sehr viel schwergängiger. Legt man den Schwellenwert zu hoch, so spricht der Einklemmschutz zu spät an.
Es wurde daher schon vorgeschlagen, nicht die absolute Größe zu erfassen, sondern ihre Änderung von Meßintervall zu Me߬ intervall. Aber auch in diesem Fall ist die Bestimmung des Absprechschwellenwertes schwierig. Wird er zu klein gewählt, so kann die Abschaltvorrichtung schon bei üblichen Schwankun¬ gen im Widerstand der Scheibenführung auftreten. Wählt man den Ansprechschwellenwert zu hoch, so kann es passieren, daß der Einklemmschutz nicht anspricht, wenn ein weicher Körper eingeklemmt wird, da die Kraftzunahme beim Zusammenquetschen eines weichen Körpers von Meßpunkt zu Meßpunkt nur gering ist. Dies hat zur Folge, daß die Einklemmschutz nicht an¬ spricht, obwohl sehr hohe Kräfte auf den eingeklemmten Körper wirken, die aber in kleinen Schritten aufgebaut worden sind.
Aus der Darstellung des Standes der Technik ergibt sich damit die Aufgabe, eine Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, die e -
pfindlich und frühzeitig anspricht, aber auch nur dann rea¬ giert, wenn tatsächlich die Gefahr besteht, daß ein Körper eingeklemmt wird.
Die Erfindung schlägt daher vor, eine Meßeinrichtung vorzuse¬ hen, die in aufeinanderfolgenden Meßintervallen eine Größe erfaßt, die die Stellkraft auf das bewegliche Teil repräsen¬ tiert. Weiterhin ist eine Auswerteschaltung vorgesehen, die die Differenz zwischen der Meßgröße in einem Startintervall und der Meßgröße in einem Endintervall bestimmt, wobei der Antrieb abgeschaltet wird, sobald die Differenz einen An¬ sprechschwellenwert übersteigt. Dabei ist das Startintervall dadurch definiert, daß in den Meßintervallen zwischen dem Startintervall und dem Endintervall jeweils ein Wert gemessen wird, der um einen bestimmten Betrag, dem Differenzschwellen¬ wert, größer ist als der Wert in einem vorangegangen Meßin¬ tervall. Dieses Auswerteschema kann unabhängig davon einge¬ setzt werden, welche Größe tatsächlich erfaßt wird. Es kann sich dabei um die Stromaufnahme bzw. Leistungsaufnahme des Motors handeln, aber auch um die Drehzahl des Motors. Denkbar ist auch, daß die Kräfte direkt gemessen werden.
Die Grundüberlegung der Erfindung kann darin gesehen werden, daß die Kraftänderungen von Meßintervall zu Meßintervall so¬ lange aufintegriert werden, wie von Meßintervall zu Meßinter¬ vall eine gewisse Steigerung erzielt wird. Fällt die Kraft¬ steigerung unter einen bestimmten Wert, so beginnt die Aufin¬ tegrierung neu beim Wert Null.
Auf diese Weise werden KraftSchwankungen, die nicht durch eingeklemmte Körper hervorgerufen werden, nicht registriert. Kurzzeitige Störungen lassen zwar eine Integration beginnen, diese führt aber nicht bis zum Ansprechschwellenwert. Im all-
gemeinen wird die Integration nach einigen Schritten abbre¬ chen. Wächst aber die Kraft langsam aber kontinuierlich, wie dies zum Beispiel bei weichen Einklemmkörpern der Fall ist, so wird der Antrieb unterbrochen, sobald der aufintegrierte Wert den -Ansprechschwellenwert erreicht. Da aber schon kleine Änderungen der Kraft zu Beginn des Einklemmvorganges in die Integrierung mit einbezogen werden, spricht die Sicherheits¬ vorrichtung frühzeitig an.
Eine einfache zu erfassende Größe, die die Stellkraft reprä¬ sentiert, ist die Drehzahl des Antriebsmotors. Diese wiederum kann am einfachsten dadurch erfaßt werden, daß die Umlaufzeit je Umdrehung der Antriebswelle des Motors ermittelt wird.
Die Auswerteschaltung enthält in vorteilhafter Weise ein Schieberegister mit den Speichernummern 1 bis 4, wobei Spei¬ cherplatz Nr. 1 der aktuellen Wert enthält und die Nr. 2 bis 4 die vorhergehenden Meßwerte.
Die Auswerteschaltung enthält einen weiteren Speicherplatz für den Startmeßwert. Dieser Speicherplatz wird nur dann mit dem Wert aus dem Speicherplatz Nr. 4 des Schieberegisters überschrieben, wenn die Differenz zwischen den Werten des Speicherplatzes Nr. 4 und des Speicherplatzes Nr. 1 kleiner ist als ein vorbestimmter Differenzschwellenwert.
Anschließend wird die Differenz zwischen dem Wert im Spei¬ cherplatz Nr. 1 und dem Wert im Speicherplatz für den Start¬ meßwert gebildet. Übersteigt die Differenz den -Ansprech¬ schwellenwert, so spricht der Einklemmschutz an.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Werte in den Schieberegistern, bevor sie weiter ausgewer-
tet werden, einer Modifizierung unterzogen werden, die zu ei¬ ner gewissen Glättung der Werte führt. In der Regel reicht es aus, wenn der Wert im Speicherplatz Nr. 3 geändert wird und zwar in der Weise, daß zunächst der größte Wert in den Speicherplätzen Nr. 1 und 2 bestimmt wird. Wenn der Wert im Speicherplatz Nr. 3 zwischen diesem größten Wert und dem Wert im Speicherplatz Nr. 4 liegt, wird er nicht geändert. Sollte er außerhalb dieses Wertebereichs liegen, so wird in bestimm¬ ten Fällen in den Speicherplatz Nr. 3 der Mittelwert zwischen dem Wert im Speicherplatz Nr. 4 und dem größten Wert einge¬ schrieben.
Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden, wobei die notwendigen Rechenschritte in zwei Ablaufdiagrammen dargestellt sind.
Nicht dargestellt ist das zu bewegende Teil, zum Beispiel ei¬ ne Pkw-Fensterscheibe, und der Antriebsmotor.
Am Motor ist ein Sensor angebracht, der pro Umdrehung der An¬ kerwelle einen Impuls an das Steuergerät abgibt. Der Sensor besitzt zwei Ausgänge, deren Signale um 90 Grad versetzt sind. Dabei führt ein Ausgang des Sensors auf einen Inter¬ rupteingang des Steuergerätes. Wird während einer Flanke am Interrupteingang der Pegel des zweiten Sensorausganges be¬ trachtet, so kann daran die Drehrichtung des Motors erkannt werden. Durch Zählen der Impulse am Interrupteingang, kann unter Beachtung der Drehrichtung immer die momentane Position der Scheibe bestimmt werden. Voraussetzung dafür ist, daß der Zähler in einer bestimmten Stellung der Scheibe auf einen Synchronwert gesetzt wurde.
Auf diese Weise, kann die Position der Scheibe je nach Ausle¬ gung des Motorgetriebes auf ca. 2 bis 3 mm genau bestimmt werden.
Der gesamte Schließweg einer Fahrzeugseitenscheibe entspricht etwa 200 bis 300 Impulsen. Ein Synchronwert wird gesetzt, wenn die Scheibe am oberen Anschlag blockiert. Der Synchron- wert wird ein wenig größer gewählt, als die errechnete Zahl von Impulsen über den Schließweg der Scheibe. Bei einer Scheibe, deren Schließweg durch 226 Impulse dargestellt wer¬ den kann, wird der Synchronwert zum Beispiel auf 250 gesetzt.
Die im folgenden beschriebene Schaltung, die den Einklemm¬ schutz realisiert, ist nur solange aktiv, wie die Scheibe nicht in den Abschlußfalz der -Abschlußkante des Rahmens hineinläuft. Dies entspricht im Ausführungsbeispiel ein Im¬ pulswert von 242.
Die Drehzahl des Motors wird erfaßt, in dem die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen ermittelt wird. Der zu er¬ fassende Zeitbereich liegt etwas zwischen 10 und 100 Millise¬ kunden. Dies entspricht einer Drehzahl von 6000 bis 600 Um¬ drehungen pro Minute.
Die Auswerteschaltung sieht ein Schieberegister mit den Spei¬ chern Nr. 1 bis 4 vor. Mit jedem Takt, also mit jeder Umdre¬ hung des Antriebsmotors wird ein neuer Meßwert erfaßt, der in den Speicherplatz Nr. 1 als Drehzahl eingeschrieben wird. Die Belegungen der anderen Speicherplätze wurde zuvor um einen Speicherplatz verschoben. Die vier Speicherplätze bilden da¬ mit die letzten vier Meßwerte ab.
Vor einer weiteren Auswertung erfolgt zunächst eine Filterung der Meßwerte, bzw. eine Korrektur des Meßwertes auf Speicher¬ platz 3. Die Art der Filterung ist in Figur 1 dargestellt.
Mit n. wird der aktuelle Meßwert bezeichnet. Er ist im Speicherplatz Nr. 1 abgelegt. Die Indizierung i - 1, i - 2 und i - 3 beziehen sich auf die vorangegangenen Messungen, die in den Speicherplätzen Nr. 2 bis 4 abgelegt sind. Das Be¬ rechnungsschema enthält eine erste Abzweigung, in der geprüft wird, ob der Wert n. größer ist als der Wert n. ,. Je- nachdem wie die Entscheidung ausfällt, wird in einem Zwi¬ schenspeicher der Wert n. oder n._ 1 abgelegt, der im fol¬ genden mit n bezeichnet wird, n ist somit der größere Wert von den beiden Werten n. oder n. ., . In einem nächsten zweistufigen Schritt wird überprüft, ob der Meßwert n n.—z_. zwischen ng und ni.—J-, lieg ■ *t. Dazu wird zunächst überprüft, ob n größer als n. ~ ist, wenn ja, (linker Ast) wird überprüft, ob n._~ kleiner als n. , ist. Ist dies der Fall, wird der Wert n. „ ersetzt durch den Mittel¬ wert von n und n._-., und im Speicherplatz Nr. 3 über¬ schrieben.
Ergibt die Entscheidung, daß n. ., größer ist als n (rechter Ast) wird überprüft, ob n._ 2 kleiner ist als n . Ist dies der Fall, wird, wie beschrieben, der Mittelwert ge¬ bildet. In allen anderen Fällen, bleibt der Wert für n. „ unverändert und es erfolgt keine Überschreibung von Speicher¬ platz Nr. 3.
Die Aktivierung des Einklemmschutzes erfolgt nach dem Algo¬ rithmus der Figur 2. Voraussetzung hierfür ist, daß ein Syn- chronwert für die Positionserfassung gesetzt ist, der Fahrer eine entsprechende Taste betätigt und mindestens vier Werte
für die Drehzahl erfaßt worden sind. Der Einklemmschutz ist nur im mittleren Bereich des Fensterschließweges aktiviert. Die ersten 50 mm gemessen vom unteren Anschlag werden durch¬ fahren, ohne daß der Einklemmschutz aktiviert ist. Das Ent¬ spannen der Mechanik in diesen Bereichen führt zunächst zu hohen Drehzahlen, die danach schnell abfallen. Die Abnahme dieser Drehzahl würde eine Zunahme von Kraft vortäuschen, die den Einklemmschutz, ohne daß dies beabsichtigt ist, zum An¬ sprechen bringt. Auch kurz vor dem oberen Anschlag ist der Einklemmschutz deaktiviert, hier läuft nämlich die Scheibe in einen Falz, wozu hohe Stellkräfte notwendig sind. Würde hier der Einklemmschutz aktiviert, würde die Scheibe wieder geöff¬ net.
Ansprechen des Einklemmschutzes bedeutet, daß zunächst der Motor sofort abgeschaltet, und nach einer Verzögerungszeit von 50 Millisekunden die Scheibe um ca. 50 mm in Öffnungs¬ richtung bewegt wird, um den Gegenstand wieder freizugeben. Es sollte auf jeden Fall eine Öffnung von mindestens 200 mm freigegeben werden, das heißt der Abstand zwischen der oberen Kante der Scheibe und der oberen Falzkante soll 200 mm betra¬ gen.
Wie schon erläutert, wird die Drehzahl des Motors gemessen. Dieser steht bekanntermaßen in einem linearen Zusammenhang mit der Stellkraft des Motors solange eine konstante Versor¬ gungsspannung für den Motor vorliegt. Dies kann über die Dauer eines Schließvorganges angenommen werden.
Der Einklemmschutz-Algorithmus besteht aus den folgenden Schritten. Die Speicherplätze des Registers werden um jeweils einen Speicherplatz verschoben. Dann wird ein neuer aktueller Wert in das Speicherregister Nr. 1 eingelesen. Anschließend
wird die oben beschriebene Filterung vorgenommen. Sodann wird der aktuelle Anstieg der Kraft bestimmt, indem die Differenz gebildet wird zwischen dem Wert im Speicherplatz 1 und dem Wert im Speicherplatz 4. Dies sind die Werte n. und n. 3 - Durch Multiplikation mit einer motorspezifischen Konstan¬ te K erhält man einen momentanen Differenzwert D der Kraft. Dieser wird mit einem Differenzschwellenwert D vergli¬ chen, der im Ausfürungsbeispiel bei ION liegt. Liegt der An¬ stieg unter dem Schwellenwert, so wird in ein Zwischenre¬ gister der Wert n. _ eingeschrieben, der im folgenden mit n ,. bezeichnet wird. Liegt er oberhalb des Schwellenwerts, so wird der Zwischenspeicher nicht geändert. Im Zwischen¬ speicher liegt somit stets der Meßwert vor, der zum Anfang einer ansteigenden Kraftkurve vorhanden ist. Er kann als Startwert bezeichnet werden. Sodann wird die Differenz gebil¬ det zwischen n. und nal,t.. Dieser Wert wird ebenfalls mit motorspezifischem K multipliziert, man erhält einen Kraftwert A. Liegt dieser Wert A über einen Ansprechschwellenwert A , so spricht der Einklemmschutz an. Der Ansprechschwel¬ lenwert liegt im Ausführungsbeispiel bei A = 30 N. Ist dies nicht der Fall, beginnt das BerechnungsSchema von vorn mit der Verschiebung der Registerspeicherplätze und der Ein- lesung eines neuen Meßwertes.
Next Patent: POWER DISTRIBUTION LINE SWITCHING METHOD AND CONTROL SYSTEM THEREFOR