DE3332813A1

DE3332813A1 - Verfahren zur einleitung der umkehr der bewegungsrichtung einer elektromotorisch angetriebenen fensterscheibe in einem kfz und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3332813A1
Application number: DE19833332813
Authority: DE
Inventors: Oszkar Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Szarvas
Original assignee: Kuester and Co GmbH
Current assignee: Kuester and Co GmbH
Priority date: 1983-09-12
Filing date: 1983-09-12
Publication date: 1985-03-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umkehr der Schließbewegung
einer elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Fensterscheibe in Abhängigkeit vom Auftreten eines Widerstandes im Weg der Fensterscheibe sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art sind in mehreren Ausführungsformen an sich bekannt. Sie dienen als Einklemmschutz gegen ein unbeabsichtigtes Einklemmen von Körperteilen, wie z.B. Hand oder Kopf, beim Schließen eines Kraftfahrzeug-Fensters mittels eines elektrischen Fensterheber.
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Stand der Technik, wie er in der DE-OS 27 27 518 offenbart ist. Das dort beschriebene Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß während der Schließbewegeng über ein Kraftmeßglied ständig die Schließkraft überwacht, über eine definierte Zeit- bzw. Wegeinheit gespeichert und beim Oberschreiten des gespeicherten Wertes in der nächstfolgenden Zeit- bzw. Wegeinheit der Antrieb auf Rückwärtslauf umgeschaltet wird.
Als Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wird ein piezoelektrischer Kraftfühler verwendet, der in der Getriebekette des mechanischen Antriebes angeordnet ist.
Derartige piezoelektrische Kraftfühler haben jedoch erhebliche Nachteile, die einen Einsatz dieser Bauelemente in der Praxis zu dem angegebenen Zweck sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich machen.
Vor allem sind diese Elemente relativ langsam und sehr stark temperaturabhängig, so daß ein eindeutiger Meßwert für die Umschaltung des Motors gar nicht erhältlich ist. Außerdem ist zu befürchten, daß durch die wiederholten Schläge, die beim Einklemmen einer Hand oder eines Gegenstandes im Weg der Fensterscheibe auf den Kristall auftreffen, dieser Kristall zerschlagen wird. Dies gilt selbst dann, wenn vor dem Kristall noch eine Pufferzone eingeschaltet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, das praktisch ohne Alterungserscheinungen arbeitet und auf Grund eines eindeutigen Kriteriums eine Reversierung des Antriebsmotors bewirkt.
Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gelöst, das die in den Ansprüchen angegebenen Verfahrensschritte bzw. Merkmale aufweist.
Die wesentlichsten Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bestehen zum einen darin, daß die über die Umschaltung des Antriebsmotors entscheidende Meßspannung nicht in umständlicher Weise über ein Kraftmeßglied gewonnen, sondern in direkter, proportionaler Ableitung von der Größe des Stromflusses im Antriebsmotor abgeleitet wird. Zum anderen darin, daß mit einem Rechner über eine besonders zweckmäßige Relaisverknüpfung mit nur fünf Relais die Bewegungsrichtungen von vier Antriebsmotoren gesteuert wird, von denen jeder vorwärts oder rückwärts laufen kann. Mit diesen fünf Relais werden mithin acht Motorbewegungen kontrolliert.
Außerdem ist entscheidend, daß der momentane Stromanstieg, d.h. der Differentialquotient di nur dann als Kriterium für die Motorrever-Wt' sierung ausgewertet wird, wenn der Antriebsmotor sich bereits in Bewegung gesetzt hat. Damit die das Verfahren durchführenden Vorrichtung überhaupt wirksam wird, muß motor >0 sein. Wie noch erläutert werden wird, dient dies dazu, den Anlaufstromstoß im Motor aus der Messung auszuklammern.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Obersichtsschaltplan der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 2 schematisch das Schaltbild des Rechners, Fig. 3 ein Diagramm des Stromverlaufes I/t in einem Antriebsmotor während eines Fensterschließvorganges.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Meßwiderstand bezeichnet, der dem Antriebsmotor (nicht gezeigt) parallel geschaltet ist, so daß an ihm eine dem Stromfluß ~ im Motor proportionale Spannung abgegriffen werden kann.
Diese Spannung wird in einem Verstärker 2 verstärkt und danach einem Analog/Digital-Wandler IC13 zugeführt. Die digitalisierte Spannung wird auf einen Rechner 4 gegeben, der über eine Logikschaltung 5 sowohl mit dem Schalter-Feld 6 der Betätigungsschalter als auch mit einer Treiberstufe 7 verbunden ist. An letztere sind die Antriebsmotore M1 - M4 der einzelnen Fensterheber angeschaltet.
Kernstück der Vorrichtung ist der Rechner 4, der in Fig. 2 zusammen mit der logischen Verknüpfung im Detail dargestellt ist. Die notwendige Minimalkonfiguration des Rechners 4 besteht aus einem Mikroprozessor IC1, aus einem EPROM IC2, z.B. vom Typ 2716 oder 2732 sowie aus einem Schreib-Lesespeicher IC3/IC4 vom Typ 2114 oder ähnlich.
Die erforderliche Selektion des Rechner-Steuer-Buses erfolgt durch einen Schmidt-Trigger IC5 sowie durch die NOR-Gatter IC6 und die ODER-Gatter IC7. Die Adress-Bereichsauswahl der RAM's des Schreib-Lese-Speichers IC3/IC4 wird ebenfalls mit Hilfe dieser IC durchgeführt.
Zum Digitalisieren der motorstromproportionalen, über den Verstärker 2 gelieferten Meßspannung dient der IC13. Dies ist ein Analog/ Digital-Wandler von einer 8-bit-Datenbreite, der auf acht Kanäle adressierbar ist.
Die notwendigen Steuerleitungen werden per Gate-Selektierung des Mikroprozessor-Steuer-Buses zugeführt. Der Analog/Digital -Wandl er liegt dabei an der Adresse 10H.
Der Analog/Digital-Wandler IC13 bedarf einer Referenzspannung von 3,75 V. Diese Spannung wird am Pin 12 angelegt. Die verstärkte, motorstromproportionale Meßspannung ist an den Eingang NO gelegt, am IC13 ist dies der Pin 26.
Zur Schalterselektierung dient der Eingangskanal IC12. An die Eingänge dieses Kanals sind die Betätigungsschalter gelegt. IC12 liegt dabei an der Adresse 20H. Wird ein Schalter betätigt und der Rechner läuft im Programm der Abfrageroutine, so wird zwischen der Adresse 20H bis 27H abgefragt.
Der Ausgabeport wird von IC11 und IC17 gebildet. Dieser Port liegt an der Adresse 40H. Die Auswahl der einzelnen Relais wird über diese Ports durchgeführt. Die Relais liegen an der Adresse 40H bis 44H.
Die Relais R1 - R5 sind in Fig. 1 zwischen der Treiberstufe 7 und den Antriebsmotoren M1 - M4 gezeigt. Ihre Schaltung ist aus der Figur deutlich erkennbar.
Die nicht weiter erwähnten Bausteine dienen der Formung bzw. Verstärkung der eingenommenen bzw. ausgegebenen Signale.
In Fig. 3 ist das Verfahren anhand eines Stromdiagrammes dargestellt.
In dem Diagramm sind auf der Ordinate der Strom I des Antriebsmotors und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen, die allerdings proportional dem Weg ist, den die Fensterscheibe bei einem Schließvorgang zurücklegt.
Das Diagramm zeigt, daß ab dem Einschalten des Motorstromes zum Zeitpunkt t1 der Motorstrom bis zum Zeitpunkt t2 erheblich ansteigt. Es ist dies die Anlaufphase des Motors, in der sich der Motor in Bewegung setzt. Danach klingt der Strom wieder ab bis zum Zeitpunkt t3, um von dort aus, im Idealfall, einen etwa konstanten Wert In anzunehmen.
Jeder Widerstand, der sich im Scheibenweg befindet und die Bewegung der Fensterscheibe hemmt, hat einen plötzlichen Anstieg des Stromes zur Folge. Es sei angenommen, daß dies im Zeitpunkt t4 der Fall ist.
di Zu diesem Zeitpunkt wird der Quotient wt>O. Das erfundene Verfahdi ren beruht nun wesentlich darauf, daß jeder positive Wert Wt eine Umschaltung der Motordrehrichtung bewirkt, d.h. die Scheibe bewegt sich wieder nach unten und gibt den eingeklemmten Gegenstand, Körperglied oder dgl. frei.
di Die Verwendung des Differentialquotienten Wt als Kriterium für die Motorumschaltung hat den besonderen Vorteil, daß es für die Umschaltung auf die absolute Stromhöhe In nicht ankommt, sondern nur auf einen plötzlichen Stromanstieg. Es spielt daher keine Rolle, ob die Fensterscheibe sozusagen von Haus aus schwer- oder leichtgängig ist.
Im ersteren Fall, z.B. bei einem neuen Fahrzeug mit noch neuen Köperdichtungen in den Scheibenführen, wird In höher liegen, z.B. in Höhe der gestrichelt eingezeichneten Geraden Imax. Im letzteren Falle, bei leichtgängiger Scheibe, kann der Strom beispielsweise in Höhe der Geraden Imin liegen. Dies hat jedoch auf die Umschaltung des Motors keinen Einfluß, denn bei allen Stromhöhen ist zwischen t3 und t4 di ~ O. Dies bewirkt aber keine Motorumschaltung, sondern diese er-Wt folgt erst bei di wt>O.
Allerdings ist auch im Zeitbereich zwischen tl und t2 ein Wert di at vorhanden. Damit der Motor nicht bereits in diesem Bereich reversiert sind die Verfahrensschritte derart gewählt, daß di nur dann als Umdt schaltkriterium wirkt, wenn gleichzeitig "Motor > 0 ist, d.h. wenn der Motor bereits angefangen hat sich zu drehen, denn dann verläuft die Stromkurve bereits im Bereich von t2 - t3, in dem di <0 ist, dt was ohnehin nicht zu einer Motorumschaltung führt.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß in der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens noch mindestens drei zusätzliche Schalter vorgesehen sind, die in ihrer Funktion nicht weiter dargestellt sind.
Es sind dies einmal ein oberer Endabschalter (nicht gezeigt), der die Umkehrschaltung unwirksam macht, kurz bevor die Fensterscheibe gegen den oberen Türholmen trifft. Auch in diesem Fall baut sich ja ein Wert di > 0 auf, und die Scheibe würde wieder abwärts laufen, dt wenn dieser Endabschalter nicht vorhanden wäre.
Zum anderen enthält die Vorrichtung noch einen Kindersicherungs-Schalter 8, der im Griffbereich des Fahrers angeordnet ist. Mit ihm können etwa im Fond eines 4-türigen Fahrzeuges an den hinteren Türen angebrachte Schalter zur Betätigung der hinteren Fensterscheiben außer Betrieb gesetzt werden, damit hinten sitzenden Kinder die Fenster nicht unkontrolliert öffnen können.
Und schließlich ist noch ein Notschalter 9 vorhanden, bei dessen Betätigung die Umschaltvorrichtung komplett außer Betrieb gesetzt wird und alle momentan offenen Fenster mit maximaler Kraft und Geschwindigkeit geschlossen werden. Dieser Schalter ist vor allem zu betätigen, wenn ein Außenstehender versucht, in unbefugter Weise in das Fahrzeuginnere zu greifen.

Claims

Ansprüche 1.) Verfahren zur Einleitung der Umkehr der Bewegungsrichtung einer von einem elektrischen Antriebsmotor angetriebenen Fensterscheibei eines Kraftfahrzeuges, wenn die Fensterscheibe bei ihrer Schließbewegung auf einen unvorhergesehenen Widerstand trifft, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a es wird eine dem Stromfluß im Antriebsmotor (M1 - M4) proportionale Meßspannung ermittelt, b die ermittelte Meßspannung wird verstärkt und digitalisiert, c die digitalisierte Spannung wird einem Rechner (4) zugeführt, der die Drehrichtung des Antriebsmotors umschaltet, wenn di bei einer Motordrehzahl n n,O O der Quotient 7 0 ist, bzw.

einen vorgegebenen positiven Wert überschreitet.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Stromfluß im Antriebsmotor proportionale Meßspannung über eine indirekte Strommessung gewonnen wird.
3.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeicnnet, Qa3 zur D,gitalis erulg der Meßspannung ein Analog/Digital-Wandler (IC13) mit einer 8-bit-Datenbreite verwendet ist.
4.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (4) im wesentlichen aus einem Mikroprozessor (IC1 - IC4) und einem EPROM besteht.
5.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4 zur Steuerung von vier Fensterscheiben eines Kfz mit der gleichen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rechner (4) eine Verknüpfung von fünf Relais (R1 - R5) nachgeschaltet ist, mit denen die beiden Drehrichtungen in allen vier Antriebsmotoren gesteuert werden.
6.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung im Armaturenbereich einen Kindersicherungsschalter (8) besitzt, mit dem im Fahrzeug-Fond befindliche Schalter für die hinteren Fensterscheiben außer Betrieb setzbar sind.
7.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Notschalter (9) vorgesehen ist, mit dem unter Ausschaltung der Umschaltvorrichtung alle momentan offenen Fenster des Fahrzeuges mit maximaler Kraft und Geschwindigkeit schließbar sind.