DE19937963A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Begrenzen der Schließkraft eines in einem Fahrzeug angeordneten Verstellantriebs - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Begrenzen der Schließkraft eines in einem Fahrzeug angeordneten VerstellantriebsInfo
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zum Begrenzen der Schließkraft eines in einem Fahrzeug angeordneten Verstellantriebs (14), mit einem Motor (15) und einer die Position der vom Verstellantrieb (14) angetriebenen, beweglichen Teile, insbesondere Fenster und Schiebedächer, erfassenden Positionserfassungseinheit (18) und einer Auswerteeinheit (19). Es wird vorgeschlagen, daß die Bewegungsbereiche der beweglichen Teile von mindestens einer mit der Auswerteeinheit (19) in Verbindung stehenden Sender-Empfänger-Einheit (20) überwacht werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Begrenzen der Schließkraft eines in einem Fahrzeug an
geordneten Verstellantriebs nach der Gattung der unabhängi
gen Ansprüche.
Bei den gängigen Verfahren zum Begrenzen der Schließkraft
von Verstellantrieben in Kraftfahrzeugen wird üblicherweise
die Drehzahl oder die Stromaufnahme des Verstellmotors ge
messen und mit aufwendigen Algorithmen ausgewertet. Bei An
omalien bzw. Abweichungen von für den ungestörten Schließ
vorgang typischen Verläufen wird der Verstellantrieb still
gesetzt oder reversiert. Damit wird ein Einklemmen eines
menschlichen Körperteils oder eines Gegenstandes verhindert
bzw. die darauf wirkende Einklemmkraft auf ein gesetzlich
vorgeschriebenes, tolerierbares Maß begrenzt.
Nachteilig bei diesen Verfahren jedoch ist, daß eine Person
oder ein Gegenstand immer erst zu einem gewissen Maß einge
klemmt werden muß, um eine Einklemmsituation zu erkennen
und angemessen darauf zu reagieren. Weiterhin nachteilig
ist, daß während des Fahrbetriebes häufig Störfaktoren auf
treten, die ein unerwünschtes Auslösen des Einklemmschutzes
nach sich ziehen, beispielsweise das Fahren auf einer holp
rigen Strecke oder Sogwirkungen bei hohen Geschwindigkei
ten.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des
Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß ein völlig berührungs
loses Erkennen eines sich androhenden Einklemmvorganges ei
ner Person oder eines Gegenstandes ermöglicht wird. Durch
das Überwachen der Bewegungsbereiche der von dem Verstel
lantrieb angetriebenen beweglichen Teile mit einer elektro
magnetischen Sender-Empfänger-Einheit können Hindernisse im
Bewegungsbereich sicher und zuverlässig erkannt und Ein
klemmsituationen - beispielsweise durch Reversieren oder
Stoppen des Verstellantriebes - gezielt vermieden werden.
Ein weiterer, sehr großer Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist, daß die typischen, während des Fahrbetriebs
auftretenden Störfaktoren, die zu Fehlauslösungen führen
können, nicht berücksichtigt werden müssen.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterentwicklungen des Verfahrens nach dem
Hauptanspruch möglich.
So ist es von Vorteil, wenn von der mindestens einen Sen
der-Empfänger-Einheit Radarsignale beispielsweise im Mikro
wellenbereich ausgesendet und empfangen werden. Mit diesen
Radarsignalen, die insbesondere von menschlichen Körpertei
len reflektiert werden, können Hindernisse in dem Bewe
gungsbereich der beweglichen Teile sicher erkannt werden.
Zur zuverlässigen Erkennung von Einklemmsituationen ist es
nötig, daß der mindestens einen mit einer Auswerteeinheit
in Verbindung stehenden Sender-Empfänger-Einheit die je
weils aktuellen, beispielsweise von einer zusätzlichen Sen
sorik ermittelten Positionen der beweglichen Teile zuge
führt und die von der Sender-Empfänger-Einheit empfangenen
Signale unter Berücksichtigung dieser Positionen ausgewer
tet werden. Dies ermöglicht es zu entscheiden, ob es sich
bei einer Änderung der empfangenen Signale um einen ganz
normalen Schließvorgang handelt, bei dem sich das bewegli
che Teil an seine endgültige Schließposition annähert, oder
ob sich ein Hindernis im Bewegungsbereich befindet, was das
Auslösen einer Maßnahme zum Einklemmschutz erfordert.
Alternativ dazu ist es auch möglich, daß die reflektierten,
empfangenen Signale der mindestens einen Sender-Empfänger-
Einheit unter Berücksichtigung von Referenzradarsignalen
für einen ungestörten Schließvorgang ausgewertet werden.
Diese Referenzradarsignale können beispielsweise durch ei
nen einmaligen oder einen in zyklischen Intervallen durch
zuführenden Referenzlauf ermittelt und in der Auswerteein
heit abgelegt werden. Eine aktuelle Positionserfassung der
beweglichen Teile über eine zusätzliche Sensorik - bei
spielsweise mit Inkrementalzählern oder dergleichen - kann
dann entfallen, was einen großen Vorteil darstellt.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Reichweite und die Emp
findlichkeit der mindestens einen Sender-Empfänger-Einheit
gezielt auf bestimmte Bewegungsbereiche abgestimmt werden.
Dies eröffnet beispielsweise die Möglichkeit, wirklich nur
die von den beweglichen Teilen durchfahrenen Bewegungsbe
reiche oder nur die relevanten Bewegungsbereiche zu überwa
chen. In weniger relevanten Bereichen ist die Gefahr eines
Einklemmens gering, beispielsweise in Bereichen, in denen
das bewegliche Teil in eine Dichtung eintaucht oder in de
nen das bewegliche Teil eine relativ große Öffnung frei
gibt.
Das Abstimmen der Empfindlichkeit erlaubt ein noch diffe
renzierteres Auswerteverfahren, beispielsweise können dann
extrem kritische Bereiche sehr empfindlich und weniger kri
tische Bereiche relativ unempfindlich überwacht werden. Da
mit kann auch ausgeschlossen werden, daß ein kurzzeitiges,
ungefährliches Verweilen von Hindernissen während eines
Schließvorganges nicht automatisch zur Aktivierung einer
Einklemmschutzmaßnahme führt.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn anhand der gesende
ten und empfangenen Radarsignale die Position der sich im
Bewegungsbereich befindlichen Hindernisse ermittelt wird.
Dies ist z. B. mit sogenannten Doppler-Radarsensoren mög
lich, die in der Lage sind die Frequenz- oder Phasenver
schiebung auszuwerten, die auftritt, wenn die Radarsignale
von einem sich in Bewegung befindlichen Gegenstand reflek
tiert werden. Dies ermöglicht ein differenziertes Auslösen
bestimmter Einklemmschutzmaßnahmen, beispielsweise das
Stoppen oder Reversieren des Verstellantriebs, das Fahren
des beweglichen Teils in eine ungefährliche oder ursprüng
liche Position oder auch die akustischen Ausgabe eines
Warntones.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn auf Grund der gesendeten
und empfangenen Radarsignale die Geschwindigkeit des sich
im Bewegungsbereich befindlichen Hindernisses ermittelt
wird. Dies eröffnet zusätzliche Möglichkeiten für die früh
zeitige Erkennung von Einklemmvorgängen.
Das Verfahren kann mit der Vorrichtung mit den Merkmalen
des unabhängigen Anspruchs 10 realisiert werden.
Vorteilhaft ist die Verwendung eines Radarsensor, weil da
mit besonders zuverlässig Gegenstände, Personen oder
menschliche Körperteile im Bewegungsbereich der beweglichen
Teile erkannt werden können. Prinzipiell eignen sich aber
auch Ultraschallsensoren oder andere eine Strahlung emit
tierende und/oder empfangende Sensoren.
Vorteilhafterweise ist die Sender-Empfänger-Einheit bzw.
der Radarsensor in der näheren Umgebung der Bewegungsberei
che der beweglichen Teile angeordnet. Bei einem Schiebedach
bietet sich die Montage des entsprechenden Sensors im vor
deren Dachbereich unmittelbar an der Kante der Dachöffnung
an. Bei einem Fensterhebersystem ist der obere Fensterrah
menbereich für die Sensormontage sehr gut geeignet. Letzt
lich entscheidend ist, daß durch die Plazierung des Sensors
der Bewegungsbereich der zu bewegenden Teile optimal über
wacht werden kann bzw. die Strahlungscharakteristik des
Sensors den Bewegungsbereich optimal erfaßt. Zu diesem
Zweck können natürlich auch mehrere Sensoren eingesetzt
werden.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Auswerteeinheit einen
Mikroprozessor enthält, der es erlaubt spezielle Auswerte
algorithmen zu durchlaufen. Dann besteht auch die Möglich
keit gängige Adaptionsmethoden zu implementieren, die sich
auf Alterungsprozesse automatisch einstellen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Vor
richtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah
rens dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung nä
her erläutert. Es zeigen
Fig. 1 und 2 je eine Prinzipdarstellung zur Durchführung
des Verfahrens bei einem Schiebedach und
Fig. 3 eine weitere Prinzipdarstellung zur Durchführung
des Verfahrens bei einem Fensterhebersystem.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungs
beispiel zeigt ein Schiebehebedachsystem in einem Kraft
fahrzeug mit einem Schiebehebedach 10, welches in einer
Öffnung eines Daches 12 in verschiedene Hub- und Schiebepo
sitionen gebracht werden kann.
Fig. 1 zeigt eine spezielle Hebelage des Schiebehebedaches
10 und Fig. 2 die völlig offene Schiebeposition. Die je
weiligen Bewegungsrichtungen des Daches 10 sind durch die
Pfeile A und B angedeutet.
Das Schiebehebedach 10 wird über eine mechanische Verbin
dung 13 von einem Verstellantrieb 14 angetrieben, der von
einer manuellen Eingabeeinheit 16 gezielt ansteuerbar ist.
Der Verstellantrieb 14 umfaßt neben einem Motor 15 eine Po
sitionserfassungseinheit 18 sowie eine Sender-Empfänger-
Einheit 20. Die Sender-Empfänger-Einheit 20 steht mit einer
mikroprozessorgesteuerten Auswerteeinheit 19 in Verbindung.
Die Positionserfassungseinheit 18, die Auswerteeinheit 19
und die Sender-Empfänger-Einheit 20 bilden eine Überwa
chungseinheit mit der der Bewegungsbereich des Schiebehebe
daches 10 überwacht und ein Einklemmschutz ausgelöst werden
kann.
In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbei
spiel ist die Sender-Empfänger-Einheit ein Radarsensor 20,
der elektromagnetische Strahlung im Bereich von einigen Gi
gahertz emittiert und die von einem Hindernis im Bewegungs
bereich teilweise reflektiert wird. Die reflektierten An
teile werden von dem Radarsensor 20 erfaßt und in der Aus
werteeinheit 19 bezüglich ihrer Intensität ausgewertet. In
die Auswertung fließt zusätzlich die Information über die
aktuelle Position des Schiebehebedaches 10 mit ein, die von
der Positionserfassungseinheit 18 zur Verfügung gestellt
wird. Die Auswertung des reflektierten Radarsignals zusam
men mit der aktuellen Position des Schiebehebedaches ermög
licht es, auf ein Vorhandensein eines menschlichen Körper
teiles oder eines Gegenstandes im schraffiert gezeichneten
Bewegungsbereich 24 des Schiebehebedachs 10 zu schließen.
Somit können sich androhende Einklemmvorgänge frühzeitig
erkannt, und Maßnahmen zum Verhindern eines Einklemmens
eingeleitet werden. Denkbare Maßnahmen dazu sind beispiels
weise das Stoppen des Verstellantriebs, das Reversieren der
Antriebsrichtung oder das Fahren in eine ungefährliche oder
ursprüngliche Position.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt,
wobei sich hier die Anwendung auf ein Fensterhebersystem
bezieht, bei dem ein Fenster 24 in der Pfeilrichtung C in
einem Fensterrahmen 25 bewegt werden kann. Die zum ersten
Ausführungsbeispiel gleichen Merkmale sind mit gleichen Be
zugszeichen versehen.
Der wesentliche Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
liegt in der Verwendung von zwei Radarsensoren, die neben
der reinen Erkennung eines Hindernisses im Bewegungsbereich
des Fensters 24 zusätzlich die Ermittlung von Geschwindig
keit und Bewegungsrichtung des Hindernisses zulassen. Der
artige Radarsensoren werden als Doppler-Radarsensoren be
zeichnet, weil sie den physikalischen Effekt der Doppler-
Verschiebung ausnutzen. Je nach Bewegung des Hindernisses
tritt neben einer Frequenzänderung eine definierte Phasen
verschiebung des Empfängersignals im Vergleich zum Sender
signal auf, die auf die Bewegungsrichtung und die Geschwin
digkeit des zu erfassenden Gegenstandes schließen läßt.
Prinzipiell vorstellbar ist auch auf die Positionserfas
sungseinheit 18 zu verzichten und dafür eine zusätzliche
Auswertung der von den beweglichen Teilen reflektierten
Signalanteile durchzuführen.
Claims (13)
1. Verfähren zum Begrenzen der Schließkraft eines in einem
Fahrzeug angeordneten Verstellantriebs (14), mit einem
Motor (15) und einer die Position der vom Verstellan
trieb (14) angetriebenen beweglichen Teile (10, 24),
insbesondere Fenster und Schiebedächer, erfassenden Po
sitionserfassungseinheit (18) und einer Auswerteeinheit
(19),
dadurch gekennzeichnet
daß die Bewegungsbereiche der beweglichen Teile (10,
24) von mindestens einer mit der Auswerteeinheit (19)
in Verbindung stehenden Sender-Empfänger-Einheit (20)
überwacht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
von der mindestens einen Sender-Empfänger-Einheit (20)
RADAR-Signale ausgesendet und empfangen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die von der mindestens einen Sender-Empfänger-
Einheit (20) empfangenen Signale von der Auswerteein
heit (19) unter Berücksichtigung der aktuellen Position
der beweglichen Teile (10, 24) ausgewertet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die von der mindestens einen Sender-
Empfänger-Einheit (20) empfangenen Signale von der Aus
werteeinheit (19) unter Berücksichtigung von Referenz
signalen für einen ungestörten Schließvorgang ausgewer
tet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Verstellantrieb stillgesetzt oder rever
siert wird, wenn die Auswertung der empfangenen Signale
auf ein Hindernis im Bewegungsbereich schließen läßt.
6. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit der
mindestens einen Sender-Empfänger-Einheit (20) auf ein
zelne Bewegungsbereiche abgestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Position der Hindernisse mit den
gesendeten und empfangenen RADAR-Signalen ermittelt
wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Hindernisse
mit den gesendeten und empfangenen RADAR-Signalen er
mittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Bewegung des beweglichen Teils
(10, 24) überwacht wird.
10. Vorrichtung zum Begrenzen der Schließkraft eines in ei
nem Fahrzeug angeordneten Verstellantriebs (14), mit
einem Motor (15), einer die Position der vom Verstel
lantrieb (14) angetriebenen, beweglichen Teile, insbe
sondere Fenster und Hubschiebedächer, erfassenden Posi
tionserfassungseinheit (18) und einer Auswerteeinheit
(19)
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verstellantrieb (14) eine mit der Auswerteein
heit (19) in Verbindung stehende, elektromagnetische
Sender-Empfänger-Einheit (20) zum Überwachen der Bewe
gungsbereiche der beweglichen Teile aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektromagnetische Sender-Empfänger-Einheit
mindestens einen RADAR-Sensor (20) aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sender-Empfänger-Einheit (20) in der
näheren Umgebung der Bewegungsbereiche der beweglichen
Teile angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungs
ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteein
heit (19) einen Mikroprozessor enthält.
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