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TECHNISCHES GEBIET
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Dieses Dokument betrifft im Allgemeinen bewegliche Verschlusselemente eines Fahrzeugs und insbesondere ein Verfahren zum Steuern der beweglichen Verschlusselemente.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Fahrzeuge können eine Vielfalt beweglicher Verschlusselemente, wie zum Beispiel Seitenfenster, Heckklappenfenster, angetriebene Schiebetüren, Sonnendächer und Glasdächer umfassen. Die Verwendung dieser beweglichen Verschlusselemente im normalen Betriebsablauf eines Fahrzeugs kann Quetschpunkte nahe einer geschlossenen Position erzeugen. Es ist in der Industrie bekannt, dass eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit oder Bewegung beweglicher Verschlussglieder in der Nähe der geschlossenen Position die Wirkungen derartiger Quetschpunkte, falls während eines Schließvorgangs eine Behinderung vorliegt minimieren kann. Tatsächlich regeln die Fahrzeugsicherheitsnormen die Kraftmenge, die in solchen Szenarien auf solche blockierende Objekte angewendet werden kann.
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Ein Verfahren zur Steuerung der Geschwindigkeit der beweglichen Verschlusselemente, das in der Industrie üblich ist, verwendet eine Pulsweitenmodulation. Die Pulsweitenmodulationsgeschwindigkeitssteuerung arbeitet, indem der Motor mit einer Reihe von "EIN-AUS"-Impulsen angesteuert wird und der Tastgrad der Impulse, d.h. der Teil der Zeit, in der die Ausgangsspannung "EIN" ist, verglichen mit dem Teil wenn diese "AUS" ist, während die Frequenz konstant gehalten wird. Der Strom, der zum Antreiben des Motors angelegt wird, wird durch Variieren der Weite dieser angelegten Impulse und durch Variieren der an die Motorklemmen angelegten mittleren Gleichspannung gesteuert. Durch Ändern oder Modulation des Zeitpunkts dieser Impulse kann die Drehzahl des Motors gesteuert werden, d.h. je länger der Impuls "EIN" ist, desto schneller rotiert der Motor, und je kürzer der Impuls "EIN" ist, desto langsamer rotiert der Motor.
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Ein wesentlicher Nachteil der Anwendung der Pulsweitenmodulation ist die Erzeugung elektromagnetischer Kompatibilitätsprobleme. Mit anderen Worten kann die Verwendung von Pulsweitenmodulation zum Steuern von Antriebsmotoren innerhalb des Fahrzeugs eine unbeabsichtigte elektromagnetische Energie erzeugen, die unerwünschte Wirkungen, wie beispielsweise elektromagnetische Störungen oder sogar körperliche Schäden an anderen Geräten in der Nähe des Motors verursachen kann. Mehr noch, kann die Verwendung von Pulsweitenmodulation in bestimmten Fällen mechanische Vibrationen aufgrund des Startens/Stoppens des Motors verursachen. Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein Verfahren und die damit verbundenen Schaltkreise zum Steuern der Geschwindigkeit des beweglichen Verschlusselements, ohne unerwünschte elektromagnetische Störungen oder elektromagnetische Kompatibilitätsprobleme zu schaffen. Ein solches System würde die beweglichen Verschlusselemente zwischen der Anfangs- und der Endposition bewegen, während es möglich ist eine Geschwindigkeit der Bewegung einzustellen. Die Anpassungen können dazu ausgebildet sein, Verzögerungskräfte von dem beweglichen Verschlusselement zugeordneten Dichtungen zu überwinden oder Fahrzeugsicherheitsstandards an Quetschstellen nahe einer geschlossenen Position zu entsprechen. Idealerweise würde es das System erlauben das Fahrzeug in voller Übereinstimmung mit den relevanten Fahrzeugsicherheitsstandards zu betreiben und würde elektromagnetische Kompatibilitätsprobleme minimieren, wenn nicht beseitigen.
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Zusätzlich könnten die Steuerschaltkreise einen oder mehrere Nebenschlüsse (Shunts) zur Steuerung der Motorgeschwindigkeit verwenden. Die Nebenschlüsse könnten als Leiterbahnen auf einer gedruckten Leiterplatte mit unterschiedlichen Widerständen ausgebildet sein. Die Verwendung von Leiterbahnen verringert den Platzbedarf auf der gedruckten Leiterplatte, die Anzahl der verwendeten Bauteile, die Gesamtkosten, die Anzahl der Bauteilausfälle und die Gesamtkomplexität der Leiterplatte und des Gesamtsystems durch Verringerung der benötigten Steuerungssoftware, die für das Bereitstellen unterschiedlicher Motorgeschwindigkeiten benötigt wird. Mehr noch beseitigt die Verwendung von Nebenschlüssen die Notwendigkeit für die Pulsweitenmodulationssteuerung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß den hierin beschriebenen Zwecken und Vorteilen wird ein Verfahren zur Steuerung eines beweglichen Verschlusselements eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren kann im Allgemeinen derart beschrieben werden, dass es die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln einer Anfangsposition des beweglichen Verschlusselements; Beginnen einer Bewegung des beweglichen Verschlusselements; und Schalten eines Stroms zwischen einem ersten Nebenschluss und einem zweiten Nebenschluss, wenn sich das bewegliche Verschlusselement an einer Zwischenposition zwischen der Anfangsposition und einer Endposition des beweglichen Verschlusselements befindet.
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In einer möglichen Ausführungsform können der erste Nebenschluss und der zweite Nebenschluss eine erste Leiterbahn und eine zweite Leiterbahn auf einer Leiterplatte sein.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform kann der Anfangsschritt ein Schalten des Stroms zu dem ersten Nebenschluss oder dem zweiten Nebenschluss abhängig von der Anfangsposition des beweglichen Verschlusselements umfassen.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform kann der Anfangsschritt anfänglich den Strom zu dem ersten Nebenschluss schalten, wenn die Anfangsposition des beweglichen Verschlusselements als eine geschlossene Position ermittelt wird. [Senken]
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In noch einer anderen Ausführungsform kann der Schaltschritt ein Schalten des Stroms von dem ersten Nebenschluss zu dem zweiten Nebenschluss umfassen, wenn sich das bewegliche Verschlusselement an der Zwischenposition befindet.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform, kann der Anfangsschritt ein Schalten des Stroms zu dem zweiten Nebenschluss umfassen, wenn die Anfangsposition des beweglichen Verschlusselements als eine offene Position ermittelt wird. [Heben]
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In noch einer anderen Ausführungsform kann der Schaltschritt ein Schalten des Stroms von dem zweiten Nebenschluss zu dem ersten Nebenschluss umfassen, wenn sich das bewegliche Verschlusselement an einer Zwischenposition befindet.
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In noch anderen Ausführungsformen kann das bewegliche Verschlusselement ein Seitentürfenster, ein Heckklappenfenster, eine angetriebene Schiebetür, ein Schiebedach oder ein Glasdach sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung eines beweglichen Verschlusselements eines Fahrzeugs bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst: Beginnen einer Bewegung des beweglichen Verschlusselements von einer Anfangsposition zu einer Endposition; Schalten eines Stroms zwischen einem ersten Nebenschluss und einem zweiten Nebenschluss an einer ersten Zwischenposition zwischen der Anfangsposition und der Endposition des beweglichen Verschlusselements.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform kann das Verfahren ferner den Schritt des Schaltens des Stroms zwischen dem zweiten Nebenschluss und einem dritten Nebenschluss an einer zweiten Zwischenposition zwischen der ersten Zwischenposition und der Endposition umfassen. [Quetschen]
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In einer anderen möglichen Ausführungsform kann sich der erste Nebenschluss, der zweite Nebenschluss und der dritte Nebenschluss eine erste Leiterbahn, eine zweite Leiterbahn und eine dritte Leiterbahn auf einer gedruckten Leiterplatte sein.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform kann sich die zweite Zwischenposition benachbart zu der Endposition befinden und der Schritt des Schaltens des Stroms zwischen dem zweiten Nebenschluss und dem dritten Nebenschluss an der zweiten Zwischenposition die Bewegung des beweglichen Verschlusselements verlangsamen, um eine ausreichende Zeitspanne zum Umkehren der Bewegung des beweglichen Verschlusselements im Falle eines Kontakts zwischen dem beweglichen Verschlusselement und einem Objekt, das sich innerhalb eines Weges des beweglichen Verschlusselements zwischen der zweiten Zwischenposition und der Endposition befindet.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform kann eine Schaltung zur Steuerung eines beweglichen Verschlusselements im Allgemeinen beschrieben werden einen Motor zum Antreiben des beweglichen Verschlusselements zwischen einer Anfangsposition und einer Endposition; einen ersten Nebenschluss mit einem ersten Widerstand; einen zweiten Nebenschluss mit einem zweiten Widerstand; ein Relais zum Schalten des Stroms von dem ersten Nebenschluss und dem zweiten Nebenschluss zu dem Motor; und ein Steuerungsmodul, das mit dem Relais zur Stromversorgung des Relais verbunden ist und den Strom von dem ersten Nebenschluss und dem zweiten Nebenschluss zu dem Motor, abhängig von einer Position des beweglichen Verschlusselements leitet, zu umfassen.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform kann die Schaltung zur Steuerung eines beweglichen Verschlusselements ferner einen ersten Schalter, der parallel mit dem ersten Nebenschluss verbunden ist und einen zweiten Schalter, der parallel mit dem zweiten Nebenschluss verbunden ist, und wobei das Steuerungsmodul mit dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter verbunden ist um abhängig von der Position des beweglichen Verschlusselements Strom durch den ersten Nebenschluss und den zweiten Nebenschluss zu leiten, umfassen.
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In noch einer anderen Ausführungsform können der erste Schalter und der zweite Schalter Halbleiterstromgeräte sein.
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In noch einer anderen Ausführungsform können der erste Nebenschluss und der zweite Nebenschluss Leiterbahnen auf einer gedruckten Leiterplatte sein und der erste Nebenschluss einen ersten Widerstand aufweist und der zweite Nebenschluss einen zweiten Widerstand, unterschiedlich von dem ersten Widerstand, aufweisen.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform kann die Schaltung zur Steuerung des beweglichen Verschlusselements des Fahrzeugs ferner einen ersten Schalter, der parallel mit dem ersten Nebenschluss verbunden ist und einen zweiten Schalter, der parallel mit dem zweiten Nebenschluss verbunden ist, und wobei das Steuerungsmodul mit dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter verbunden ist, um abhängig von der Position des beweglichen Verschlusselements wahlweise Strom durch den ersten Nebenschluss und den zweiten Nebenschluss zu leiten, umfassen.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform kann das Steuerungsmodul wahlweise Strom durch den ersten Nebenschluss leiten, wenn die Anfangsposition des beweglichen Verschlusselements eine geschlossene Position ist und das Steuerungsmodul den Strom von dem ersten Nebenschluss zu dem zweiten Nebenschluss umleiten, wenn sich das bewegliche Verschlusselement an einer Zwischenposition befindet.
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In noch einer anderen möglichen Ausführungsform kann das Steuerungsmodul wahlweise Strom durch den zweiten Nebenschluss leiten, wenn die Anfangsposition des beweglichen Verschlusselements eine offene Position ist, und das Steuerungsmodul Strom von dem zweiten Nebenschluss durch den ersten Nebenschluss umleiten, wenn sich das bewegliche Verschlusselement an einer Zwischenposition befindet.
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In anderen möglichen Ausführungsformen sind die vorstehend beschriebenen Schaltungen zur Steuerung des beweglichen Verschlusselements eines Fahrzeugs von einem vorstehend beschriebenen Fahrzeug enthalten.
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In der folgenden Beschreibung werden mehrere Ausführungsformen eines Verfahrens zum Steuern eines beweglichen Verschlusselements eines Fahrzeugs und zugehörige Schaltungen gezeigt und beschrieben. Es sei angemerkt, dass es möglich ist die Verfahren und Schaltkreise in anderen unterschiedlichen Ausführungsformen und deren verschiedenen Details in verschiedenen offensichtlichen Aspekten zu modifizieren, ohne von den Verfahren und Baugruppen abzuweichen, wie diese in den folgenden Ansprüchen dargelegt und beschrieben sind. Dementsprechend sollten die Zeichnungen und Beschreibungen als veranschaulichend und nicht als beschränkend angesehen werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die beigefügten Figuren, die hierin aufgenommen sind und einen Teil der Beschreibung bilden, veranschaulichen verschiedene Aspekte des Fahrzeugs, der Schaltkreise und des Verfahrens und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, bestimmte Prinzipien derselben zu erklären.
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1 ist eine exemplarische Darstellung des Fahrzeugs in einer perspektivischen Ansicht;
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2 ist eine plane Seitenansicht einer Fahrzeugseitentür und eines teilweise geöffneten Seitenfensters;
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3 ist eine Draufsicht eines Fahrzeugdachs mit teilweise geöffnetem Glasdach;
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4 ist eine Blockschaltbild eines exemplarischen Schaltkreises zum Steuern eines Verschlusselements eines Fahrzeugs; und
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5 ist ein Blockschaltbild eines exemplarischen Schaltkreises zum wahlweisen Schalten erster und zweiter Nebenschlüsse, um Motorgeschwindigkeit und -drehmoment zu Steuern.
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Es wird nun im Detail Bezug auf die vorliegenden, bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens zum Steuern eines beweglichen Verschlusselements eines Fahrzeugs und verwandter Schaltungen genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungsfiguren dargestellt sind, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu repräsentieren.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜRHUNGSFORMEN
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Es wird nun auf 1 Bezug genommen, in der im Allgemeinen ein selbstfahrendes mit verschiedenen beweglichen Verschlusselementen versehenes Personenkraftfahrzeug 10 dargestellt ist. Das Fahrzeug 10 ist allgemein als ein Personenfahrzeug gezeigt, das eine Karosserie aufweist, die angetriebene Verschlusselemente umfasst. Die angetriebenen, beweglichen Verschlusselemente umfassen zum Beispiel ein Seitentürfenster 12, das sich zwischen offenen und geschlossenen Positionen innerhalb einer Öffnung 14 in der Seitentür 16 des Fahrzeugs 10 bewegt. Andere beispielhafte bewegliche Verschlusselemente können ein Heckklappenfenster in Sportnutzfahrzeugen, angetriebene Schiebetüren in Minivans, ein Schiebedach oder ein Glasdach umfassen.
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Wie es für den Fachmann offensichtlich sein sollte, kann das Seitenfenster 12 in Reaktion auf einen Benutzerschalter 18 über eine Türsteuereinheit 20 betätigt werden und kann einen Aktuator 22, wie einen Motor, zum Bewegen eines Mechanismus 24 umfassen (gezeigt in 2), der das Seitenfenster 12 trägt, wie es in der Technik bekannt ist. Der innerhalb der Seitentür 16 positionierte Mechanismus 24, stützt das Seitenfenster 12 im Allgemeinen ab und wird durch den Motor 22 in Reaktion auf eine Türsteuereinheit 20 betätigt, um das Seitenfenster zwischen einer Anfangsposition und einer Endposition nach oben und nach unten, in Bezug auf die Öffnung 14 in der Seitentür, wie es in der Technik bekannt ist, zu bewegen. In der beschriebenen Ausführungsform kann die Anfangsposition beispielsweise eine geschlossene Position sein, wobei das Seitenfenster 12 vollständig hochgefahren ist und an einem oberen Abschnitt 26 einer Fensterdichtung 28 anliegt und die Endposition kann eine geöffnete Position sein, wobei das Seitenfenster vollständig in die Seitentür 16 eingefahren ist. Alternativ können die Anfangs- und Endpositionen Zwischenpositionen zwischen geöffneten und geschlossenen Positionen oder eine Kombination von offenen und geschlossenen Positionen und Zwischenpositionen sein und die Türsteuereinheit/motorkombination kann durch einen intelligenten Motor mit eingebauten Steuerungsfähigkeiten ersetzt werden, wie dies in der Technik bekannt ist.
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Wie am besten in 2 gezeigt ist, ist die Fensterdichtung 28 zwischen dem Seitentürfenster 12 und der Seitentür 16 vorgesehen, um das Fahrzeug 10, wenn es geschlossen ist, abzudichten. In der Figur ist das Seitenfenster 12 gezeigt, das sich von der Anfangsposition, in der das Seitenfenster vollständig geöffnet ist, zu der Endposition hin bewegt (siehe Aktionspfeil 34), in der die Seitenscheibe vollständig geschlossen ist. Wenn es sich zwischen der Anfangsposition und der Endposition bewegt, greift die Seitenscheibe 12 an einen zunehmenden Anteil der Dichtung 28 ein. Dies erzeugt eine Verzögerungskraft gegenüber der Bewegung der Seitenscheibe 12 und bewirkt, dass sich die Bewegung des Seitenfensters verlangsamt. Solche Verzögerungskräfte können auch durch die Struktur der Seitentür 16, beispielsweise durch harte Punkte oder Blechbiegungen, erzeugt werden.
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Um diese Verzögerungskräfte zu überwinden und eine gleichmäßigere Bewegung der Seitenscheibe 12 auszubilden, kann dem Motor 22, der das Seitenfenster an einer Zwischenposition antreibt, zusätzlicher Strom zugeführt werden. Auf diese Weise kann die visuell erkennbare Verlangsamung der Bewegung des Seitenfensters verringert, wenn nicht vollständig beseitigt, werden. Natürlich würde eine Veränderung des Stroms, der dem Motor 22 zugeführt wird, der das Seitenfenster 12 an mehr als einer Zwischenposition antreibt, jede visuell merkliche Verlangsamung der Bewegung des Seitenfensters verringern.
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Abhängig von der Türstruktur und dem Anteil der Dichtung, die in Eingriff steht, kann die Zwischenposition ein beliebiger Punkt zwischen der Anfangsposition und der Endposition sein. In der in 2 gezeigten Seitentür 16 greift das Seitenfenster 12 während eines Großteils seiner Bewegung nur in einen hinteren Abschnitt 30 der Dichtung 28 ein. Ein vorderer Abschnitt 32 der Dichtung 28 ist nicht in Eingriff, bis die Seitenscheibe 12 fast vollständig geschlossen ist. Somit ist die Zwischenposition, die durch die Seitenscheibe 12 in 2 gezeigt ist, nahe an der Endposition. In einer alternativen Ausführungsform kann die Seitenscheibe 12 sowohl in einen vorderen Abschnitt 32 als auch einen hinteren Abschnitt 30 der Dichtung 28 am Beginn seiner Bewegung eingreifen. In einer derartigen Anordnung würde eine größere Verzögerungskraft gegen eine Bewegung des Seitenfensters an einem früheren Punkt in der Bewegung erzeugt werden, was dazu führt, dass die Zwischenposition näher an der Anfangsposition ist.
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Zusätzlich zur Erhaltung einer visuell gleichbleibenden Bewegung kann den Motor 22 antreibende Kraft, die das Seitenfenster 12 antreibt, an einer Zwischenposition benachbart oder nahe der geschlossenen Position reduziert werden, um eine Kraftmenge, die auf ein Objekt (z.B. einen Finger oder eine Hand), die innerhalb eines Bewegungswegs der Seitenscheibe angeordnet ist, zu begrenzen. Die Zwischenposition benachbart oder nahe der geschlossenen Position kann die erste Zwischenposition sein, in der der Strom, der dem Motor 22 zugeführt wird, variiert wird oder eine zweite oder weitere Zwischenposition. Der Zweck der Verlangsamung der Bewegung der Seitenscheibe, wenn sie sich der geschlossenen Position nähert, besteht darin, eine ausreichende Zeitdauer zum Stoppen und/oder Umkehren der Bewegung der Seitenscheibe 12 im Falle eines Kontakts zwischen der Seitenscheibe und dem Gegenstand vorzusehen. Auf diese Weise kann die auf das Objekt aufgebrachte Kraft vor dem Stoppen oder Umkehren der Bewegung zumindest in Übereinstimmung mit Fahrzeugsicherheitsnormen minimiert werden.
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Obwohl die in 2 gezeigte und oben beschriebene Bewegung zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position stattfindet, gilt dieselbe Logik, wenn das Seitenfenster 12 zwischen geschlossenen und offenen Positionen bewegt wird. In solch einem Fall steht das Seitenfenster 12 mit einem abnehmenden Anteil der Dichtung 28 während der gesamten Bewegung im Eingriff. Dies verringert die Verzögerungskraft und bewirkt, dass sich das Seitenfenster 12 schneller bewegt, wenn es sich der offenen Position nähert. Um die anfängliche Verzögerungskraft zu überwinden, kann ein anfänglicher Betrag an Strom, der dem Motor 22, der das Seitenfenster 12 antreibt, zugeführt wird, hoch sein. An einer Zwischenposition zwischen der Anfangsposition und der Endposition, wenn weniger von der Dichtung 28 in Eingriff steht, wird jedoch der dem Motor 22 zugeführte Strom verringert, um die Bewegung der Seitenscheibe trotz der geringeren Verzögerungskraft aufrechtzuerhalten, um eine gleichmäßigere Bewegung zu gewährleisten. Auf diese Weise kann die visuell erkennbare Geschwindigkeitssteigerung der Seitenscheibenbewegung reduziert, wenn nicht sogar ganz eliminiert werden. Natürlich würde eine Veränderung des dem Motor 22 zugeführten Stroms, der das Seitenfenster 12 an mehr als einer Zwischenposition antreibt, jedes optisch merkliche Verlangsamen der Seitenfensterbewegung weiter reduzieren.
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Das in 1 gezeigte Fahrzeug 10 weist auch eine angetriebene Schiebedachanordnung auf, die in dem Dach 36 der Karosserie angeordnet ist. Die Schiebedachanordnung umfasst ein bewegliches Verschlusselement 38 (teilweise offen gezeigt), wie beispielsweise ein transparentes Glasfenster, das allgemein als ein Glasdach bezeichnet wird. Ein Schiebedach ist ein einziehbares Dachpaneel, oft aus dem gleichen Material wie die Karosserie des Fahrzeugs, das Licht oder Luft in ein Fahrzeug lässt. Schiebedächer, die aus Glas sind oder anderweitig blickdurchlässig oder durchsichtig sind, werden typischerweise als Glasdächer bezeichnet. Für die Zwecke dieser Erfindung werden Glasdächer als eine Untergruppe von Schiebedächern betrachtet. Ähnlich wie die Seitenscheibe 12 kann das Schiebedach 38 in Reaktion auf einen nicht dargestellten Benutzerschalter betätigt werden und kann einen Aktuator, wie einen Motor 42 umfassen, um einen Mechanismus 48 zum Bewegen des Schiebedachs 38 zu bewegen, wie es in der Technik bekannt ist. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform wird der Mechanismus 48 durch den Motor 42 betätigt, um das Schiebedach 38 zwischen einer anfänglichen oder offenen Position und einer Endposition oder geschlossenen Position in Bezug auf die Öffnung 44 im Dach 36 zu bewegen, wie durch den Wirkungspfeil 46 gezeigt wird. Mehr noch kann der Motor 42 ein intelligenter Motor sein, der anstelle einer(s) Schiebedachsteuereinheit/moduls Steuerungsmöglichkeiten aufweist.
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Wie bei der Seitenscheibe 12 treten ähnliche Probleme beim Öffnen und Schließen eines Schiebedachs 38 auf. Obwohl Schiebedächer typischerweise keine Dichtungen verwenden, die denen ähnlich sind, die in Verbindung mit Seitenscheiben verwendet werden, können Bewegungen zwischen Anfangs- und Endpositionen Verzögerungskräfte verursachen. Beispielsweise erzeugt eine Feder, die einen Teil des Mechanismus 48 bildet, der an dem Schiebedach 38 befestigt ist, um die Bewegung zu unterstützen und zu erleichtern, einen maximalen Widerstand entgegen einer Schließbewegung, wenn sich das Schiebedach der geschlossenen Position nähert. Um eine derartige Verzögerungskraft zu überwinden und eine gleichmäßigere Bewegung des Schiebedachs 38 während der gesamten Bewegung vorzusehen, kann zusätzliche Kraft an dem Motor 42 an einer Zwischenposition zwischen der Anfangs- und der Endposition bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann die visuell erkennbare Verlangsamung der Schiebedachbewegung reduziert, wenn nicht vollständig beseitigt werden. Natürlich würde eine Veränderung des Stroms, der dem Motor 42 an mehr als einer Zwischenposition zur Verfügung gestellt wird, jede visuell merkliche Verlangsamung der Schiebedachbewegung weiter reduzieren. Abhängig von dem Mechanismus, der verwendet wird, um das Schiebedach zu bewegen, kann die Zwischenposition ein beliebiger Punkt zwischen der Anfangsposition und der Endposition sein.
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Zusätzlich zur Aufrechterhaltung einer visuell gleichbleibenden Bewegung kann der dem Motor 42 zugeführte Strom an einer Zwischenposition benachbart oder nahe einer geschlossenen Position reduziert werden, um den Betrag der Kraft, die auf ein Objekt wirkt, das innerhalb eines Weges des Schiebedachs 38 positioniert ist, zu begrenzen. Dies ist dasselbe Konzept, das in Bezug auf die Seitenscheibe 12 verwendet wird, und gilt gleichermaßen für verschiebbare Seitentüren, Hebefenster usw. Mehr noch, kann abhängig von dem Mechanismen, die zum Bewegen des Schiebedachs 38 verwendet werden, seine Bewegung eine Verlangsamung erfordern, wenn die geschlossene Position näher kommt. Auf diese Weise ist eine ausreichende Zeitdauer vorhanden, um eine ordnungsgemäße Bewegung des Schiebedachs oder einer angetriebenen Schiebetür zu ermöglichen, um einen Schließvorgang zu bewirken und die Bewegung des Verschlusselements im Falle eines Kontakts zwischen dem Verschlusselement und einem Objekt zu stoppen oder umzukehren. Auf diese Weise kann die auf das Objekt aufgebrachte Kraft vor dem Stoppen oder Umkehren der Bewegung zumindest in Übereinstimmung mit Fahrzeugsicherheitsnormen minimiert werden.
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Obwohl die in 3 gezeigte und oben beschriebene Bewegung zwischen offener und geschlossener Position stattfindet, gilt dieselbe Logik, wenn das Schiebedach 38 zwischen geschlossener und offener Positionen bewegt wird. In einem solchen Szenario nimmt die auf das Schiebedach 38 wirkende Kraft während der Bewegung ab. Dies bewirkt, dass sich das Schiebedach 38 schneller bewegt, wenn es sich der offenen Position nähert. Um die Anfangskraft beim Öffnen zu berücksichtigen, kann ein an dem das Schiebedach 38 antreibenden Motor 42 anliegender Anfangsstrom niedrig sein. An einer Zwischenposition zwischen der Anfangsposition und der Endposition, wenn weniger Kraft aufgebracht wird, wird jedoch der dem Motor 42 zugeführte Strom erhöht, um die Bewegung des Schiebedachs zu beschleunigen, um eine gleichmäßigere Bewegung zu gewährleisten. Auf diese Weise kann die visuell wahrnehmbare Geschwindigkeitsabnahme des Schiebedachs reduziert, wenn nicht vollständig beseitigt werden. Natürlich würde eine Veränderung des zugeführten Stroms an den das Schiebedach 38 antreibenden Motor 42 an mehr als einer Zwischenposition jede visuell bemerkbare Geschwindigkeitsänderung des Schiebedachs weiter reduzieren.
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4 stellt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Schaltung 50 zum Steuern eines Verschlusselements (z.B. Seitenfenster 12) eines Fahrzeugs 10 dar. Die Schaltung 50 umfasst eine Türsteuereinheit 20, die in einem Paneel der Seitentür 16 angebracht ist, wie es in der Technik bekannt ist. In der beschriebenen Ausführungsform wird eine gedruckte Leiterplatte (PCB) 52 innerhalb der Türsteuereinheit 20 getragen. Die Türsteuereinheit 20 und die PCB 52 sind über ein Kommunikationsnetzwerk 54 mit mindestens einem von mehreren Fahrzeugsteuerungsmodulen verbunden. Das Kommunikationsnetzwerk 54 kann ein Steuergerätenetz(CAN)-Bus oder ein Local Interconnect Network(LIN)-Bus sein, wie es in der Technik bekannt ist. Die Türsteuereinheit 20 ist mit einem Steuerungsmodul 56 verbunden, das in der beschriebenen Ausführungsform ein Karosseriesteuerungsmodul ist. Das Steuerungsmodul 56 kommuniziert einen Zustand des Betätigungsschalters 18 an die Türsteuerungseinheit 50. Bei Aktivierung des Schalters 18 legt die Türsteuerungseinheit 20 über eine Steuerschaltung 60 auf der PCB 52 Strom von der Stromquelle 58 (z. B. einer Autobatterie) an den Motor 22 an. Wie oben beschrieben, bewegt die Betätigung des Motors 22 den Mechanismus 24, der das Seitenfenster 12 zwischen der Anfangs- und der Endposition stützt. Die Bewegung wird sowohl durch den Schalter 18 als auch durch die Steuerschaltung 60 gesteuert.
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Eine beispielhafte Steuerschaltung 60 ist als Blockdiagramm in 5 gezeigt. Wie gezeigt, enthält die Steuerschaltung 60 ein Relais 62 zum selektiven Schalten eines Stromsignals (V+) und eines Erdungssignals zu dem Motor 22. In der beschriebenen Ausführungsform ist das Relais 62 ein zweipoliges Relais, das zum Rotieren des Motors in einer ersten Richtung das Stromsignal an eine erste Anschlussklemme und das Massesignal an eine zweite Anschlussklemme des Motors 22 bereitstellen kann. Beispielsweise kann die erste Drehrichtung bewirken, dass sich ein Verschlusselement wie z.B. ein Seitenfenster nach oben bewegt. Alternativ kann das Relais 62 betrieben werden, um das Stromsignal an den zweiten Anschluss und das Massesignal an den ersten Anschluss des Motors 22 zu liefern, um den Motor in einer zweiten Richtung (z. B. einer Abwärtsbewegung eines Seitenfensters) zu drehen. Der Betrieb des Relais 62 und die Steuerung einer Bewegungsrichtung des Schließelements werden durch den Schalter 68 in Reaktion auf das Steuerungsmodul 56 gesteuert. Der Schalter 68 enthält in der beschriebenen Ausführungsform zwei PNP-Transistoren zum selektiven Leiten des Stromsignals in Reaktion auf ein Steuersignal über das Steuerungsmodul 56 auf den ersten Pol oder den zweiten Pol des Relais 62.
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Zusätzlich zum Schalten einer Drehrichtung des Motors 22 ist die Steuerschaltung 60 ferner in der Lage, das Stromsignal über einen ersten Nebenschluss 64 oder einen zweiten Nebenschluss 66 bereitzustellen, um die Geschwindigkeit des Motors wie oben beschrieben hinsichtlich der Anfangs-, Zwischen- und Endpositionen zu steuern. Genauer gesagt ermittelt das Steuerungsmodul 56, ob Strom von der Stromquelle 58 über den ersten Nebenschluss 64 oder den zweiten Nebenschluss 66 dem Relais 62 zugeführt wird. In der beschriebenen Ausführungsform sind der erste Nebenschluss 64 und der zweite Nebenschluss 66 jeweils eine Leiterbahn mit einem vorbestimmten Wert oder Widerstand. Der Widerstand wird auf der Basis einer Breite und Dicke des Bands bestimmt, wie es in der Technik bekannt ist. Der erste und der zweite Nebenschluss 64, 66 sind parallel zu einem Schalter 70, 72 geschaltet, so dass der jeweilige Nebenschluss effektiv aus dem Kreislauf entfernt ist, wenn er nicht verwendet wird. In der beschriebenen Ausführungsform sind die Schalter 70, 72 jeweils Leistungshalbleiterbauelemente (z.B. ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor oder MOSFET). Der erste Schalter 70 und der zweite Schalter 72 empfangen Steuersignale von dem Steuerungsmodul 56.
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In alternativen Ausführungsformen können der erste und der zweite Nebenschluss 64, 66 mit den Schaltern 70, 72 in Reihe geschaltet sein. Wenn der Schalter 70 beispielsweise offen ist, würde der erste Nebenschluss 64 effektiv aus der Schaltung entfernt sein. In ähnlicher Weise würde, wenn der Schalter 72 offen ist, der zweite Nebenschluss 66 effektiv aus der Schaltung entfernt sein. Mehr noch würde das Schließen der beiden Schalter 70 und 72 beide Schalter in der Schaltung umfassen und könnte verwendet werden, um eine dritte Geschwindigkeitsoption für das Verschlusselement auszubilden. Zum Beispiel erzeugt die Verwendung nur des ersten Nebenschlusses 64 einen mit einer ersten Geschwindigkeit verbundenen ersten Widerstand, wobei Verwenden nur des zweite Nebenschlusses 66 einen zweiten, unterschiedlichen Widerstand erzeugt, der mit einer zweiten Geschwindigkeit verbunden ist, und die Verwendung sowohl des ersten als auch des zweiten Nebenschlusses eine dritte mit der dritten Geschwindigkeit verbundenen kombinierten Widerstand erzeugt. Gemäß der Erfindung kann jede Anzahl von Nebenschlüssen verwendet werden, um zusätzliche Geschwindigkeitsoptionen zu schaffen, die verwendet werden, um einen feineren Grad der Steuerung für die Bewegung des Verschlusselements zu schaffen.
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Im Betrieb der in 5 gezeigten Schaltung, kann das Stromsignal durch den ersten Nebenschluss 64 oder den zweiten Nebenschluss 66 in Abhängigkeit von einer bestimmten Anfangsposition des Verschlusselements gelenkt werden. In dem vorliegenden Beispiel wird eine Seitenscheibe 12 als anfänglich in einer geschlossenen Position ermittelt. Dementsprechend wird das Stromsignal in einem ersten oder einem stationären Betriebsmodus, der eine Bewegung des Seitenfensters 12 auslöst, durch den ersten Nebenschluss 64 geleitet. Wie oben detailliert beschrieben wird, bietet wenn ein Seitenfenster 12 von einer geschlossenen Position zu einer offenen Position abgesenkt wird diese Anordnung eine gleichbleibende Geschwindigkeit des Motors und eine Bewegung der Seitenscheibe, während sie mit einem signifikanten Betrag der Fensterdichtung 28 in Eingriff steht.
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Wenn sich das Seitenfenster 12 zwischen der Anfangsposition und der Endposition bewegt, verringert sich der Betrag der im Eingriff stehenden Fensterabdichtung 28, und in einer Zwischenposition kann das Stromsignal durch den zweiten Nebenschluss 66 geschaltet werden, um den Strombetrag zu reduzieren, der zu dem Motor 22 geleitet wird. Das Steuern des Stromsignals durch den zweiten Nebenschluss 66 erhöht den Widerstandswert vor dem Motor 22, der sowohl die Drehzahl als auch das Drehmoment des Motors verringert. In diesem Beispiel verlangsamt die Begrenzung der Geschwindigkeit und des Drehmoments die Seitenfensterbewegung wirksam an der Zwischenposition, an der weniger Dichtung 28 im Eingriff steht, wodurch die Bewegung zwischen der Anfangs- und der Endposition gleichmäßiger erscheint. Selbstverständlich ist das Steuerungsmodul 56 in der Lage, den ersten Nebenschluss 64 und den zweiten Nebenschluss 66 in und aus dem Steuerschaltkreis zu schalten, abhängig davon, ob die Anfangsposition eine offene, eine geschlossene oder eine Zwischenposition ist, und abhängig davon, ob das Verschlusselement eine Seitenscheibe, eine seitliche Schiebetür, ein Glasdach usw. ist.
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Bei dieser oder einer alternativen Ausführungsform kann die Steuerschaltung 60 einen dritten Nebenschluss aufweisen, der eine Leiterbahn mit einem unterschiedlichen vorbestimmten Wert oder Widerstand aufweist. Der dritte Nebenschluss ist ebenfalls parallel zu einem Schalter geschaltet, so dass der Nebenschluss effektiv aus der Schaltung entfernt ist, wenn er nicht in Reaktion auf Steuersignale von dem Steuerungsmodul 56 verwendet wird. In dieser Ausführungsform kann das Stromsignal an einer zweiten Zwischenposition, um Quetschpunkte zu beseitigen, durch den dritten Nebenschluss geschaltet werden.
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In einer Ausführungsform ist die zweite Zwischenposition benachbart zu einer Endposition oder geschlossenen Position und leitet das Stromsignal durch den dritten Nebenschluss, zu dem Motor 22, wodurch sowohl eine Geschwindigkeit, als auch ein Drehmoment des Motors verringert wird. Die Begrenzung der Geschwindigkeit und des Drehmoments verlangsamt die Bewegung des Seitenfensters an der zweiten Zwischenposition, was zusätzliche Zeit zum Stoppen oder Umkehren der Seitenfensterbewegung bereitstellt, um die Auswirkungen solcher Quetschstellen für den Fall, dass eine Blockade während des Schließvorgangs vorliegt zu minimieren.
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Natürlich kann eine zusätzliche Steuerung des beweglichen Verschlusselements durch zusätzliche Nebenschlüsse gemäß der obigen Lehre erfolgen.
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Zusammenfassend ergeben sich zahlreiche Vorteile durch das Verfahren zum Steuern eines Verschlusselements 22 in einem Fahrzeug 10, wie es in diesem Dokument dargelegt ist. Das Verfahren ist in der Lage, das Verschlusselement 22 zu steuern, um eine gleichmäßige Bewegung des Verschlusselements zwischen der Anfangs- und der Endposition trotz der Verzögerungskräfte der dem Verschlusselement zugeordneten Dichtungen zu gewährleisten und/oder den Sicherheitsnormen des Fahrzeugs an Quetschpunkten benachbart zu einer geschlossenen Position zu genügen, während die Notwendigkeit einer Pulsweitenmodulationssteuerung eliminiert wird.
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Das Vorstehende ist zu Zwecken der Darstellung und Beschreibung dargelegt worden. Es ist nicht beabsichtigt, dass dies erschöpfend ist oder die Ausführungsformen in einer bestimmten Form beschränkt sind. Offensichtliche Modifikationen und Variationen sind im Licht der obigen Lehre möglich. Beispielsweise kann der Betrieb des Schiebedachsteuersystems ohne Berücksichtigen des Niederschlags oder der Verriegelung der Türen erfolgen. Alle derartigen Modifikationen und Variationen liegen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche, wenn sie in Übereinstimmung mit der Breite in der sie rechtmäßig, rechtlich und gerecht verwendet werden können, interpretiert werden.
