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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer Einklemmschutzvorrichtung
für ein mittels
einer Steuervorrichtung fremdkraftbetätigtes Fahrzeugteil eines Kraftfahrzeuges.
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Ein
solches fremdkraftbetätigtes
Fahrzeugteil ist beispielsweise ein elektrischer Fensterheber oder
ein elektrisches Schiebedach. Der Fensterheber bzw. das elektrische
Schiebedach kann jedoch bei einem Schließvorgang Körperteile oder Gegenstände einklemmen.
Um das Verletzungsrisiko aufgrund eines Einklemmens zu verkleinern,
sind Einklemmschutzvorrichtungen per Verordnung vorgeschrieben.
Für Kraftfahrzeuge
gilt beispielsweise für Deutschland
die Richtlinie Nr. 43 zum 30 StVZO "Insassenschutz" und für die U.S.A. der "National Highway
Traffic Safety Administration" (NHTSA)
Standard § 571.118.
Gemäß diesen
Verordnungen wird z.B. die maximal zulässige Klemmkraft, beispielsweise 100
Newton, eines fremdkraftbetätigten
Fahrzeugteils festgeschrieben.
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Um
diese Forderung zu erfüllen,
werden Einklemmschutzvorrichtungen verwendet. Die Einklemmschutzvorrichtung überwacht
die Bewegung des fremdkraftbetriebenen Kraftfahrzeugteils und leitet
im Falle eines Einklemmens geeignete Gegenmaßnahmen ein. Im Falle eines
elektrischen Schiebedachs oder eines elektrischen Fensterhebers
wird bei Erkennen eines Einklemmens dabei die Bewegung beim Schließen des
Schiebdachs bzw. des Fensters gestoppt und gegebenenfalls das Schiebedach
bzw. das Fenster um eine vorbestimmte Strecke zurückgesetzt.
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Zur
Realisierung einer Einklemmschutzvorrichtung wird der Bewegungsvorgang
des fremdkraftbetätigten
Fahrzeugteils entweder direkt oder indirekt überwacht.
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Bei
direkten Verfahren wird der Bewegungsraum für das Kraftfahrzeugteil selbst
im Hinblick auf potenzielle Hindernisse überwacht, beispielsweise durch
Anbringen von Schaltleisten an der Schließkante oder durch optische Überwachung.
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Bei
indirekten Verfahren wird die durch ein Einklemmen hervorgerufene
Kraft auf das Fahrzeugteil überwacht.
Die Kraft wird direkt oder indirekt durch Erfassung und Auswertung
geeigneter Messwerte ermittelt. Wird das fremdkraftbetätigte Kraftfahrzeugteil
mit einem elektrischen Motor bewegt, so werden z.B. charakteristische
Motorgrößen, wie
der Motorstrom oder die Motordrehzahl überwacht. Überschreiten oder Unterschreiten
die überwachten
charakteristischen Motorgrößen bestimmte
Schwellwerte, so deutet dies auf ein Einklemmen hin und es werden
die geeigneten Gegenmaßnahmen
eingeleitet.
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Die
Wirksamkeit einer Einklemmvorrichtung wird mittels spezieller Prüfkörper überprüft. Der
Prüfkörper hat
bestimmte Eigenschaften, wie eine vorgegebene Elastizität, Federrate
und Geometrie. Er wird in den Bewegungsbereich des fremdbetätigten Kraftfahrzeugteils
gebracht und von diesem eingeklemmt. Die auf den Prüfkörper ausgeübte Kraft
wird danach am Prüfkörper ermittelt.
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Eine
solche Überprüfung ist
jedoch relativ aufwändig
und kann deshalb während
der Montage eines Kraftfahrzeugs nicht routinemäßig für eine große Vielzahl von zu montierenden
oder bereits montierten Fahrzeugen oder Fahrzeugteilsystemen eingesetzt
werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein vereinfachtes
Verfahren zum Überprüfen einer
indirekt wirkenden Einklemmschutz-Vorrichtung anzugeben.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch ein Verfahren zum Überprüfen einer
Einklemmschutzvorrichtung für
ein mittels einer Steuervorrichtung fremdkraftbetätigtes Fahrzeugteil
eines Kraftfahrzeugs, aufweisend folgende Verfahrensschritte:
- – Anordnen
eines definierten elastischen Prüfkörpers an
dem Kraftfahrzeug derart, sodass der Prüfkörper während einer Bewegung des fremdbetätigten Fahrzeugteils
von dem Fahrzeugteil eingeklemmt wird,
- – Initiieren
einer durch die Steuervorrichtung gesteuerten Bewegung des fremdkraftbetätigten Fahrzeugteils,
bei der das Fahrzeugteil den Prüfkörper einklemmt,
- – ein
durch die Steuerungsvorrichtung veranlasstes Stoppen der Bewegung
des Fahrzeugteils, wenn ein Einklemmen des Prüfkörpers erkannt wird,
- – Aufzeichnen
von während
der Bewegung des Fahrzeugteils gewonnener Daten der Steuerungsvorrichtung
und
- – basierend
auf den aufgezeichneten Daten der Steuerungsvorrichtung, Ermitteln
der maximalen Kraft, die das Fahrzeugteil auf den Prüfkörper ausgeübt hat.
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Grundgedanke
des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es, die das fremdkraftbetätigte
Fahrzeugteil steuernde Steuerungsvorrichtung für das Ermitteln der maximalen
Kraft, die beim Einklemmen durch das Fahrzeugteil auf den Prüfkörper ausgeübt wird,
mit einzubinden. Fremdkraftbetätigte Fahrzeugteile
sind z.B. ein elektrisches Schiebedach oder eine elektrisch betätigte Fensterscheibe.
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Erkennt
die Einklemmschutzvorrichtung, dass der Prüfkörper eingeklemmt wird, so wird
die Bewegung des Fahrzeugteiles gestoppt. Zwischen dem Beginn des
Einklemmens und des Stoppens des Fahrzeugteiles legt das Fahrzeugteil
eine erste Strecke zurück.
Da der Prüfkörper eine
vorbestimmte Elastizität,
also eine bekannte Federrate hat, lässt sich die durch das Fahrzeugteil
auf den Prüfkörper maximale
wirkende Kraft bestimmen, wenn diese erste Strecke bekannt ist.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfassen daher die aufgezeichneten Daten der Steuerungsvorrichtung
eine Information über
diese erste Strecke.
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Nach
einer Variante des erfindungemäßen Verfahrens
wird die Information über
die erste Strecke aufgrund des Ortes der Anordnung des Prüfkörpers, dessen
räumlicher
Ausdehnung und der Position des Fahrzeugteils beim Stoppen ermittelt.
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Ist
die Steuerungsvorrichtung derart eingerichtet, sodass das Fahrzeugteil
nach dem Stoppen um eine vorbestimmte zweite Strecke zurückgesetzt wird,
so wird nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Information über die
erste Strecke aufgrund des Ortes der Anordnung des Prüfkörpers, dessen
räumlicher
Ausdehnung und der Position des Fahrzeugteils nach der Rückbewegung
ermittelt.
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Ein
Vorteil dieser beiden Ausführungsformen ist
es, dass die Programmierung der Steuerungsvorrichtung nur unwesentlich
geändert
werden muss.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Information über
die erste Strecke aufgrund folgender Verfahrensschritte ermittelt:
- – Erkennen
des Berührens
des Prüfkörpers durch die
Steuerungsvorrichtung,
- – Stoppen
des Fahrzeugteils und
- – Ermitteln
der Länge
der ersten Strecke aufgrund von Daten, die dem Berühren des
Prüfkörpers und
dem Stoppen des Fahrzeugteils zugeordnet sind.
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Bei
dieser Variante ist zur Bestimmung der ersten Strecke die Information über die
räumliche Ausdehnung
des Prüfkörpers oder
dessen Anordnung unnötig.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens führt die
Steuerungsvorrichtung selbst das Ermitteln der maximalen Kraft durch.
Somit wird keine externe Rechenvorrichtung benötigt, wodurch das Verfahren relativ
schnell und kostengünstig
durchgeführt
werden kann.
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Wird
zudem eine Information der maximalen Kraft und/oder einer Information,
ob die maximale Kraft einen vorgegebenen Wert überschreitet mit einer Anzeigevorrichtung
des Kraftfahrzeugs angezeigt, so werden außer dem Prüfkörper keine weiteren externen
Geräte
benötigt.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es vorgesehen, die Daten aus der Steuerungsvorrichtung mit einer externen
Rechnervorrichtung auszulesen, die die maximale Kraft aufgrund der
ausgelesenen Daten ermittelt, und eine Information der maximalen
Kraft und/oder eine Information, ob die maximale Kraft einen vorgegebenen
Wert überschreitet
mit einer mit der externen Rechnervorrichtung verbundenen Anzeigevorrichtung
anzuzeigen. Die externe Rechnervorrichtung kann sich z.B. am Ende
einer Fertigungsstraße
für die
Montage des Kraftfahrzeugs befinden und für die Endkontrolle des Kraftfahrzeugs
benutzt werden oder am Ende einer Fertigungslinie beim Teilsystemlieferanten.
Somit liegen die Daten auch für eine
Dokumentation bereits in elektronischer Form bereit.
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Besonders
einfach lässt
sich das erfindungsgemäße Verfahren
durchführen,
wenn der Prüfkörper an
das Kraftfahrzeug formschlüssig
angeordnet wird, wie es nach einer Variante des Verfahrens vorgesehen
ist.
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Weitere
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind unter anderem, dass zusätzlich
zur Funktionsprüfung
des Einklemmschutzes auch eine quantitative Bewertung der maximalen
Klemmkraft vorgenommen wird. Zur Durchführung der Prüfung wird
die Steuerungsvorrichtung des fremdbetätigten Fahrzeugteiles benützt. Diese
muss, wenn überhaupt,
dann nur unwesentlich softwaretechnisch erweitert werden.
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Die
Prüfung
kann im fertig montierten Kraftfahrzeug erfolgen, oder beim Teilsystemlieferanten am
fertig montierten Teilsystem.
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Die
Prüfungsdauer
ist relativ kurz.
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Überschreitet
die maximale Kraft die zulässige
maximale Kraft, so kann eine Fehlerdiagnose und eventuell resultierende
Handlungsanweisungen für die
Nachbearbeitung des Kraftfahrzeuges relativ einfach eingeleitet
werden.
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Bei
einem festlegten Prüfkörper und
festgelegter Handhabung ergibt sich bei fehlerfreien Kraftfahrzeugen
ein im Wesentlichen vorbestimmbarer Kraftverlauf. Dieser Kraftverlauf
kann in der Steuerungsvorrichtung bewertet werden, sodass mit der Prüfung eine
gleichzeitige Kontrolle über
den korrekten Prüfablauf
möglich
ist. So können
Fehler in der Prüfkonfiguration,
wie z.B. der Prüfkörperposition, oder
Fehler während
des Prüfablaufs,
wie z.B. Betriebsspannungsverlust während der Prüfung, durch Auswertung
von den Daten der Steuerungsvorrichtung relativ einfach ermittelt
werden.
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Die Überprüfung kann
gleichzeitig als Funktionsprüfung
am Bandende einer Fertigungsstraße des entsprechenden Kraftfahrzeugs
bzw. Teilsystems eingesetzt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden anhand der folgenden schematischen Figuren exemplarisch dargestellt.
Es zeigen:
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1 Einen
Personenkraftwagen mit einem elektrischen Schiebedach,
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2 bis 4 mehrere
Positionen des Schiebedachs des in der 1 gezeigten
Personenkraftwagens und
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5 einen
Prüfkörper.
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In
der 1 ist ein Personenkraftwagen PKW mit einem Dach 1 gezeigt.
Das Dach 1 umfasst ein in den 2 bis 4 prinzipiell
dargestelltes Schiebedach 2, mit dem eine Öffnung 3 des
Daches 1 geöffnet
und geschlossen werden kann. Das Schiebedach 2 kann mit
einem mit dem Schiebedach 2 gekoppel ten elektrischen Antrieb 4 bewegt
werden, wie dies allgemein bekannt ist.
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Der
Personenkraftwagen PKW umfasst ferner eine mit dem elektrischen
Antrieb 4 in nicht dargestellter Weise elektrisch verbundene
elektronische Steuerungsvorrichtung 5. Die Steuerungsvorrichtung 5 ist
unter einem Armaturenbrett des Personenkraftwagens PKW angeordnet
und ist mit einem Schalter 6 in nicht dargestellter Weise
elektrisch verbunden. Der Schalter 6 ist vom Fahrersitz
des Personenkraftwagens PKW erreichbar.
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Die
Steuerungsvorrichtung 5 umfasst im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
einen Mikrocontroller oder Mikroprozessor und einen Speicher. Die
Steuerungsvorrichtung 5 ist derart programmiert, dass sie
aufgrund einer Betätigung
des Schalters 6 den elektrischen Antrieb 4 derart
ansteuert, dass der elektrische Antrieb 4 das Schiebedach 2 automatisch
von seiner Offenstellung in seine Schließstellung bzw. das Schiebedach 2 von
seiner Schließstellung
in seine Offenstellung bewegt. Das Schiebedach 2 in seiner
Offenstellung ist in der 2 gezeigt.
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Damit
beim automatischen Schließen
keine unerlaubt hohen Kräfte
auf einen eventuell durch das Schiebedach 2 eingeklemmten
Gegenstand oder eingeklemmtes Körperteil
wirken, umfasst die Steuerungsvorrichtung 5 im Falle des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
eine indirekt wirkende Einklemmschutzfunktion. Im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
ist die indirekt wirkende Einklemmschutzfunktion derart realisiert,
dass die Steuerungsvorrichtung 5 den beispielsweise elektrischen
Strom des elektrischen Antriebes 4 während des Schließens des
Schiebedachs 2 überwacht. Überschreitet beispielsweise
der elektrische Strom des elektrischen Antriebes 4 einen
bestimmten Wert, so unterbricht die Steuerungsvor richtung 5 automatisch
den Schließvorgang
des Schiebedaches 2 und setzt im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
das Schiebedach 2 mittels des elektrischen Antriebes 4 um
eine vorgegebene Strecke d zurück
(vgl. 4).
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Um
die maximal wirkende Kraft zu bestimmen, die das Schiebedach 2 auf
einen eingeklemmten Gegenstand bzw. ein eingeklemmtes Körperteil ausübt, wird
ein in der 5 dargestellter Prüfkörper 50 verwendet.
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Der
Prüfkörper 50 umfasst
im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ein Gehäuse 51, aus
dem aus einer Öffnung 52 ein
beweglich gelagerter Stift 53 herausgeführt ist. Der bewegliche Stift 53 kann
in das Gehäuse 51 teilweise
hineingedrückt werden
und drückt
dabei gegen eine innerhalb des Gehäuses 51 in den Figuren
nicht dargestellte Feder. Die Feder hat eine vorgegebene Federrate (Kraft/Weg),
sodass aufgrund der Strecke, um die der Stift 53 in das
Gehäuse 51 gedrückt wird,
die auf den Stift 53 wirkende Kraft ermittelt werden kann.
Des Weiteren umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
das Gehäuse 51 des
Prüfkörpers 50 eine
gegenüber
der Öffnung 52 angeordnete
Nut 54.
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Der
Prüfkörper 50 ist
dafür vorgesehen,
die Wirksamkeit der Einklemmschutzfunktion der Steuerungsvorrichtung 5 zu überprüfen. Dazu
wird der Prüfkörper 50 mit
seiner Nut 54 z.B. an das Schiebedach 2 oder,
wie dies in den 2 bis 4 dargestellt
ist, an der Schließkante 7 der Öffnung 3 des
Daches 2 gesteckt. Die Nut 54 des Prüfkörpers 50 ist
im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
derart ausgeführt,
dass der Prüfkörper 50 formschlüssig an der
Schließkante 7 der Öffnung 3 des
Daches 2 anliegt. Dadurch ist es möglich, dass der Prüfkörper 50 während der Überprüfung des
Einklemmschutzfunk tion in vorbestimmter Weise an der Schließkante 7 gesteckt
ist.
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Für die Überprüfung der
Einklemmschutzfunktion befindet sich das Schiebedach 2 zunächst in seiner
Offenstellung, wie dies in der 2 gezeigt
ist. Nachdem eine in den Figuren nicht dargestellte Person den Schließvorgang
des Schiebedachs 2 durch Betätigung des Schalters 6 gestartet
hat, steuert die Steuerungsvorrichtung 5 den elektrischen
Antrieb 4 derart an, sodass dieser automatisch das Schiebedach 2 in
Richtung der Schließstellung
des Schiebedachs 2 bewegt.
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Berührt das
Schiebedach 2 den an der Schließkante 7 aufgesteckten
Prüfkörper 50,
so drückt
das Schiebedach 2 den Stift 53 des Prüfkörpers 50 in
dessen Gehäuse 51.
Der Stift 53 übt
auf das Schiebedach 2 eine Kraft aus, die im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
proportional zu der Strecke ist, um die der Stift 53 in
das Gehäuse 51 gedrückt wird.
Durch die auf das Schiebedach 2 ausgeübte Kraft erhöht sich
der elektrische Strom des elektrischen Antriebs 4. Der
elektrische Strom des elektrischen Antriebs 4 wird von
der Steuerungsvorrichtung 5 überwacht und mit einem in dem
Speicher der Steuerungsvorrichtung 5 gespeicherten vorgegebenen
Wert verglichen. Überschreitet
der elektrische Strom des elektrischen Antriebs 4 den vorgegebenen Wert,
so stoppt die Steuerungsvorrichtung 5 den elektrischen
Antrieb 4, wodurch auch die Bewegung des Schiebedachs 2 gestoppt
wird. Anschließend steuert
die Steuerungsvorrichtung 5 den elektrischen Antrieb 4 derart
an, dass dieser das Schiebedach 2 um die fest vorgegebene
Strecke d zurücksetzt.
In der 4 ist das Schiebedach 2 in der Stoppposition mit
einer durchgezogenen Linie und in seiner zurückgesetzten Position mit einer
strichlierten Linie gezeigt.
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Außerdem ist
die Steuerungsvorrichtung 5 derart ausgeführt, dass
sie aufgrund der Antriebsbewegung des elektrischen Antriebs 4 die
Position des Schiebedachs 2 bezüglich der Schließkante 7 ermittelt.
Aufgrund der Strecke d, um die das Schiebedach 2 zurückgesetzt
wurde, und der Position des Schiebedachs bezüglich der Schließkante 7 ermittelt
daraufhin die Steuerungsvorrichtung 5 die Position des Schiebedachs 2 bezüglich der
Schließkante 7 zum Zeitpunkt
des Stoppens des Schiebedachs 2, d.h. die Strecke zwischen
der Schließkante 7 und
dem Schiebedach 2. Ferner sind im Speicher der Steuerungsvorrichtung 5 Daten über die
Abmessungen des Prüfkörpers 50 gespeichert,
sodass im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Steuerungsvorrichtung 5 danach
diejenige Strecke ermittelt, um die der Stift 53 in das
Gehäuse 51 des
Prüfkörpers 50 zum Zeitpunkt
des Stoppens des Schiebedachs 2 gedrückt wurde. Aufgrund der bekannten
Federrate der Feder des Prüfkörpers 50,
die im Speicher der Steuerungsvorrichtung 5 gespeichert
ist, berechnet daraufhin die Steuerungsvorrichtung 5 die
maximal auf das Schiebedach 2 ausgeübte Kraft des Prüfkörpers 50.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
umfasst der Personenkraftwagen PKW eine in nicht dargestellter Weise
mit der Steuerungsvorrichtung 5 verbundene Anzeigevorrichtung 8,
auf der der berechnete Wert der vom Prüfkörper 50 auf das Schiebedach 2 ausgeübten Kraft
angezeigt wird.
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Alternativ
ist in dem Speicher der Steuerungsvorrichtung 5 ein maximal
zulässiger
Wert für eine
auf das Schiebedach 2 ausgeübte Kraft, z.B. 100N, gespeichert.
In diesem Fall vergleicht die Steuerungsvorrichtung 5 den
berechneten Wert der vom Prüfkörper 50 auf
das Schiebedach 2 ausgeübten Kraft
und zeigt auf der Anzeigevorrichtung 8 eine Information
an, ob die ausgeübte
Kraft größer oder
kleiner als die maximal zulässige
Kraft ist.
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Ist
die Steuerungsvorrichtung 5 derart ausgeführt, sodass
sie das Schiebedach 2 beim Erkennen eines Einklemmens lediglich
stoppt und nicht um die vorbestimmte Strecke d zurücksetzt,
so kann die Steuerungsvorrichtung 5 derart eingerichtet
sein, dass sie die Stoppposition des Schiebedachs 2 bezüglich der
Schließkante 7 ermittelt.
Aufgrund dieser Information berechnet die Steuerungsvorrichtung 5 die
maximal auf das Schiebedach 2 ausgeübte Kraft.
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Die
Steuerungsvorrichtung 5 kann jedoch auch derart ausgeführt sein,
dass sie erkennt, wenn das Schiebedach 2 den Stift 53 des
Prüfkörpers 50 berührt und
daraufhin über
den elektrischen Antrieb 4 die Strecke bestimmt, die das
Schiebdach 2 bis zum Stoppen zurück legt. Diese Strecke entspricht der
Strecke, um die das Schiebedach den Stift 53 in das Gehäuse 51 des
Prüfkörpers 50 hineindrückt. Die
Steuerungsvorrichtung 5 kann z.B. durch Überwachen
des elektrischen Stroms des elektrischen Antriebs 4 durch
geeignete Auswertung die Position bestimmen, an dem das Schiebedach 2 den
Stift 53 des Prüfkörpers 60 berührt.
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Des
Weiteren kann die Steuerungsvorrichtung 5 eine Schnittstelle
aufweisen, mit der die Steuerungsvorrichtung 5 mit einem
externen Rechner ausgelesen werden kann. Der externe Rechner kann derart
konfiguriert sein, dass er aufgrund der ausgelesenen Daten der Steuerungsvorrichtung 5 die
auf das Schiebedach 2 ausgeübte maximale Kraft berechnet.
Der externe Rechner kann außerdem
derart eingerichtet sein, dass die aus der Steuerungsvorrichtung 5 ausgelesenen
Daten zu Dokumentationszwecken benutzt werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art
und Weise modifizierbar.