WO2011144437A1 - VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER SCHLIEßVORRICHTUNG SOWIE EINE SCHLIEßVORRICHTUNG - Google Patents

VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER SCHLIEßVORRICHTUNG SOWIE EINE SCHLIEßVORRICHTUNG Download PDF

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closing
drive
wrap spring
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Matthias Koerwer
Holger Pruessel
Detlef Lauk
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Robert Bosch Gmbh
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    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/55—Windows

Definitions

  • the present invention relates to automatic closing devices, such as automatic power windows and roof closing devices in a motor vehicle, which are equipped with a anti-trap function, and in which the controller can adopt a sleep mode.
  • Automatic closing devices usually have a closing element (window pane, sliding roof), which is electrically driven by an electric motor.
  • the electric motor is driven by a control unit which is coupled to an operating element in order to control the electric motor and to specify its direction of movement as a function of an actuation of the operating element.
  • a so-called sleep mode is implemented to reduce the quiescent current in the control unit, in which the control unit is essentially functionless, as long as the electric motor is switched off, no movement of the closing element in the opening or closing direction and no further actuation of the operating element is made , This serves to reduce the quiescent current consumption as far as possible until the control unit is set by a wake-up signal in a normal operating mode.
  • the stop edge, against which the closing element is moved is provided with a seal, so that the resistance increases in a closing operation shortly before the impact of the closing element at the stop edge. Therefore, a function is provided especially in automatic window regulators, in which shortly before reaching a full closed position, in which the closing element te enters the seal on the Antschkan te, the anti-trap function is disabled.
  • the area in which the anti-trap function is deactivated is narrow enough so that there is no realistic risk of objects or parts of the body getting caught. By deactivating the anti-pinch function in this area it is avoided that a trapping case is erroneously detected during retraction of the closing element in the seal and, for example, a reversal, i. a reversal, the direction of movement of the closing element is triggered.
  • the position of the closing element can generally be determined based on a position of the electric motor driving the closing element.
  • Closing element and the stop edge which is sufficiently wide that objects or body parts can get into it and this can be damaged or injured.
  • a method for operating a closing device comprises a closing element, which can be moved by means of a drive motor controlled by a control unit against a stop edge in a first direction, in particular in a closing direction.
  • the control unit is in a normal operating mode, in which a position indication is detected as the current position of the closing element, and in a sleep mode, in which no detection of the position information is performed offset.
  • a coupling device for mechanically coupling the drive motor with the closing element is provided, wherein the
  • Coupling device comprises a wrap spring unit to effect a self-locking, when the drive side no torque acts on the coupling device in the closing direction, wherein the mechanical coupling of the wrap spring unit between the drive motor and the closing element has a game.
  • the method comprises the following steps:
  • An idea of the above method is, in a closing device in which a drive unit is coupled to the closing element via a wrap spring unit, after the completion of a movement of the closing element to reverse the drive unit briefly or for a short travel, to the wrap spring unit in a state in which the direct coupling between the drive unit and the closing element is canceled at a driven-side torque in the second direction. Since the wrap spring unit requires a slight adjustment in order to provide a braking or blocking effect, it can therefore be ensured that an action of force on the closing element does not immediately lead to entrainment of the drive motor. As a result, the risk can be minimized that the drive motor is moved by an external action, which can lead to a misalignment between the actual position and the position information provided in the control unit.
  • the movement of the drive motor in the second direction may be performed to a degree that is equal to or less than the play of the wrap spring unit.
  • a wrap spring unit has a backlash, it is preferable to select the reversing so that the output shaft is positioned at a position within the play of the wrap spring unit that is substantially centered between the movement ranges spanned by the dogs of the wrap spring unit.
  • the movement of the drive motor in the second direction may be performed at least to the extent that a movement of a driven-side driver triggered by the drive-side torque takes place within the range of the play of the wrap spring unit which is sufficient to cause the self-locking. so that the drive motor is not taken over a drive-side driver of the driven-side driver.
  • the movement of the drive motor in the second direction can be performed at least to an extent that results from the sum of a first angle and a second angle, wherein the first angle corresponds to an angle that has to pass through the drive-side driver upon application of a drive torque, until the wrap spring is released, wherein the second angle corresponds to an angle by which the wrap spring moves at a maximum force or a maximum externally caused moment.
  • the movement of the closing element in the closing direction should be stopped when an actuation of a control element is terminated.
  • a closing device in particular an automatic window lift system, is provided.
  • the locking device comprises:
  • a closing element which can be moved by means of a drive motor against a stop edge in a first direction, in particular in a closing direction,
  • control unit for operating the drive motor; wherein the control unit is displaceable in a normal operation mode in which a position indication is detected as the current position of the closure element, and in a sleep mode in which no detection of the position indication is performed;
  • a coupling device for mechanically coupling the drive motor with the closing element comprising a wrap spring unit to effect a self-locking when the drive side no moment acts on the coupling device in the closing direction, wherein the mechanical coupling of the wrap spring unit between the drive motor and the closing element a Game has.
  • the control unit is further configured:
  • a computer program product includes program code that, when executed on a data processing device, performs the above method.
  • Figure 1 is a schematic representation of an automatic
  • Figures 2a to 2c are schematic representations of cross sections of a
  • FIG. 1 shows an automatic power window system 1 for a side window of a motor vehicle, in which a window pane 2 as a closing element with the aid of a locking mechanism 3 in a window frame 5 is movable.
  • the window pane 2 is driven by an electric motor 4 via the closing mechanism 3, which comprises a suitable gear 12 and as a coupling device 1 1 a loop spring unit.
  • the window pane 2 is moved upward (in the arrow direction) to close the window, the window pane 2 reaching a closing position on a stop edge 6 of the window frame 5.
  • the electric motor 4 is driven by a control unit 7 depending on an actuation of a control element 8, so that the window pane 2 moves in a predetermined direction. For example, the window pane 2 at
  • Actuation of the control element 8 for closing the window by a rotation of the electric motor 4 upwards, i. in a closing direction, to be moved so that the window glass 2 makes a closing movement.
  • the window pane 2 can be moved downwards by an opposite rotation of the electric motor 4, i. in an opening direction, so that the window glass 2 makes an opening movement.
  • the electric motor 4 or the closing mechanism 3 is provided with a position transmitter 9 which effects a relative change in position of a movement of the movement
  • Window 2 can detect.
  • the position sensor 9 at a rotation of the electric motor 4 corresponding to the rotational movement emit pulses which are cumulated for incrementing or decrementing a position counter, which is implemented in a control unit 7.
  • These pulses can be provided, for example, by Hall sensors, GMR sensors or the like or can also be derived from current ripples of a commutation current.
  • the respective counter value of the position counter then represents a position specification for a position of the window pane 2.
  • a current profile of a motor current of the electric motor 4 can be evaluated in order to detect a relative change in position of the electric motor 4 and thus a relative change in position of the position of the window pane 2 and by cumulation of the position changes to provide a position indication.
  • a anti-trap function is realized, which detects a Einklemmfall based on engine characteristics.
  • An entrapment situation occurs when an object or a body part gets caught between a window edge of the window pane 2 and the window frame 5 opposite the stop edge, and a force is exerted on the object or the body part by a closing movement of the window pane 2.
  • one or more sensors 10 may be mounted on the electric motor 4, so that the course of the motor current and / or the course of the engine speed can be detected. Based on the course of the motor current or the engine speed, an increase in the drive torque required to move the window pane 2 can be ascertained, which can be interpreted as a trapping case.
  • control unit 7 can be put in a so-called sleep mode, which can always be assumed when the window pane 2 is not moved (ie the electric motor 4 does not need to be controlled by the control unit 7) and the operating element 8 is not operated.
  • sleep mode the control unit 7 is almost functionless and all essential functions are deactivated so that, in particular, no updating of the position counter takes place. Consequently, no current position indication for a position of the window pane 2 is available.
  • the control unit 7 Upon actuation of the operating element 8 and / or in the presence of a further Ren waking condition, for example, when switching on the ignition or the like, the control unit 7 is driven so that it leaves the sleep mode and goes into a normal mode and the electric motor 4 accordingly controls to close or open the window.
  • the locking mechanism 3 couples the window pane 2 with the electric motor 4 via a wrap spring unit 1 1.
  • a wrap spring unit 1 1 comprises a spiral wrap spring, with which a self-locking can be achieved.
  • a drive shaft which is driven by the electric motor, and an output shaft, which is coupled via the transmission with the closing element, coupled to each other, that the output shaft is entrained by the drive shaft by means of drivers.
  • a game is provided, which must first be traversed when reversing the direction of movement before the drive shaft entrains the output shaft in the opposite direction.
  • the wrap spring unit In idle state, the wrap spring unit is not subjected to a torque on the output side or on the drive side. In this case, no moment acts on the wrap spring unit.
  • the wrap is then applied to an outside or inside the wrap spring brake cylinder and causes by friction self-locking. The self-locking locks the output shaft.
  • the drive motor If the drive motor is activated, a torque is transmitted to the wrap spring via the drive side. At a certain force of e.g. 0.5 Nm, the wrap has narrowed to an extent that it no longer rests against the brake cylinder, and thus lifts the blocking of the output shaft. Now a moment can be transmitted to the output side via the drive side. If the motor drive is stopped, the wrap spring can relax independently of the load on the output side and rests against the brake cylinder again.
  • a principle of the wrap spring unit 1 1 is to provide a blocking movement of the output shaft, which is only released when a torque from the drive side to the wrap spring unit 1 1 acts.
  • the torque on the drive side causes a change in geometry of the wrap, so that a blocking effect is lifted.
  • the locking effect is not canceled by a moment that only acts from the output side.
  • FIGS. 2a to 2c show diagrammatic cross-sectional views through a wrap spring unit representing different states based on the position of drivers on the drive shaft, on the output shaft and on the wrap spring.
  • FIG. 2a a state is shown, showing the wrap spring unit 1 1 in any position of rest.
  • a drive-side driver 21 which adjoins the drive shaft or is a part of this
  • a driven-side driver 22 which connects to the output shaft or is a part of this.
  • the drivers 21, 22 each represent a circular segment-shaped partial extension of the drive shaft or output shaft.
  • driver elements 24 are arranged at different ends of the wrap spring 23, which can be driven by the drive-side carrier 21 ,
  • the function of the wrap spring unit 1 1 is realized in that in a drive via the drive shaft (direction independent) a strain of the wrap spring, e.g. a constriction of the wrap, takes place, so that the previously acting blocking the wrap is canceled by concern with a brake cylinder.
  • a movement of the output shaft is prevented by the blocking, so that only at a torque acting on the drive shaft, the
  • Tension of the wrap leads to a change in geometry, so that it dissolves from the brake cylinder.
  • the drivers 21, 22 can come into contact with one another with corresponding rotation of the shafts, so that a torque provided on the drive shaft can be transmitted to the output shaft.
  • the drivers 21, 22 are designed so that they provide a clearance, ie, the sum of the angles of the circular segment-shaped partial extensions of the drive shaft and the output shaft is less than 360 °, preferably less than 270 °.
  • the game corresponds to an angular range of 90 °.
  • the drive-side driver 21 When passing through a range A of the game, the drive-side driver 21 initially takes the driver element 24 of the wrap spring and thereby lifts the blockage. Subsequently, the drive-side driver 21 takes along the driven-side driver 22 and thus drives the output shaft and the window pane 2 coupled thereto.
  • the rotation of the drive shaft counterclockwise causes the window pane 2 to close. If the direction of rotation of the drive shaft were reversed starting from the position shown in FIG. 2b, in which the drive-side driver 21 rests against the drive-side driver 22, then first the range B of the game to be overcome before the drive-side driver 21 abuts against a corresponding other side of the driven-side driver 22 to transmit a corresponding torque in a clockwise direction.
  • the area in which the anti-trap protection is deactivated for retracting the window pane 2 into the seal is increased by the travel which is achieved by applying the manual len force on the window pane 2 has been effected.
  • the deactivation of the anti-pinch function can take place too early, so that it is possible for an object or a body part to pass between window pane 2 and window frame 5, without an active anti-jamming function being able to prevent damage or injury.
  • the force pulse can be transmitted via the output-side driver 22 to the drive-side driver when they abut each other. This can turn back the
  • the reversing movement takes place in a measure which results from the sum of a first angle and a second angle.
  • the first angle corresponds to an angle that has to pass through the drive-side driver 21 when applying a drive torque until the wrap spring is released.
  • the wrap spring also turns back about the first angle to lock the output shaft.
  • the second angle corresponds to an angle by which the wrap spring moves at a maximum force or a maximum externally caused moment. Although such deformation is only temporary, it may be sufficient to transmit a force pulse to the drive shaft.
  • a state which may be present, for example, after a reversing movement has ended is illustrated by way of example in FIG. 2c.
  • the drive shaft is moved by a short movement in the opening direction of the direct contact with the output-side driver 22 away.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Schließvorrichtung, wobei ein Schließelement (2) mit Hilfe eines Antriebsmotors (4) in einer ersten Richtung, verfahrbar ist, wobei eine Kopplungseinrichtung (11) zum mechanischen Koppeln des Antriebsmotors (4) mit dem Schließelement (2) vorgesehen ist, wobei die Kopplungseinrichtung (11) eine Schlingfedereinheit aufweist, um eine Selbstsperrung zu bewirken, wenn antriebsseitig kein Moment auf die Kopplungseinrichtung (11) in einer der Schließrichtung entgegengesetzten Öffnungsrichtung wirkt, wobei die mechanische Kopplung zwischen dem Antriebsmotor (4) und dem Schließelement (2) ein Spiel aufweist; mit folgenden Schritten: Betreiben des Antriebsmotors (4) zum Bewegen des Schließelementes (2) in die erste Richtung; und wenn die Bewegung des Schließelementes (2) in der ersten Richtung angehalten werden soll, Betreiben des Antriebsmotors (4), um das Schließelement (2) in einer zweiten der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung, zu bewegen..

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Betreiben einer Schließvorrichtung sowie eine Schließvorrichtung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft automatische Schließvorrichtungen, wie beispielsweise automatische Fensterheber und Dachschließanlagen in einem Kraftfahrzeug, die mit einer Einklemmschutzfunktion ausgestattet sind, und bei denen die Steuerung einen Schlafmodus einnehmen kann.
Stand der Technik
Automatische Schließvorrichtungen weisen in der Regel ein Schließelement (Fensterscheibe, Schiebedach) auf, das elektrisch durch einen Elektromotor angetrieben wird. Der Elektromotor wird von einer Steuereinheit angesteuert, die mit einem Bedienelement gekoppelt ist, um abhängig von einer Betätigung des Bedienelements den Elektromotor anzusteuern und dessen Bewegungsrichtung vorzugeben.
Bei Schließvorrichtungen an einem Kraftfahrzeug, wie beispielsweise elektrischen Fensterhebern, elektrischen Schiebedächern und dergleichen, muss sichergestellt werden, dass sich während eines Schließvorgangs, bei dem das Schließelement in Richtung einer Anschlagskante (Fensterrahmen, Dachaus- nehmung) bewegt wird, keine Gegenstände oder Körperteile befinden, die beschädigt bzw. verletzt werden können. Um einen solchen Fall zu vermeiden, ist in der Steuereinheit ein Algorithmus implementiert, der einen Einklemmfall während eines Schließvorgangs des Schließelements erkennt. Wird der Einklemmfall erkannt, wird der Schließvorgang unterbrochen bzw. eine Reversierung durchge- führt, bei der das Schließelement zumindest kurzzeitig eine Öffnungsbewegung vollzieht.
In der Regel ist zur Reduzierung des Ruhestroms in der Steuereinheit ein so genannter Schlafmodus realisiert, bei dem die Steuereinheit im Wesentlichen funktionslos ist, solange der Elektromotor ausgeschaltet ist, keine Bewegung des Schließelements in Öffnungs- oder Schließrichtung erfolgt und keine weitere Betätigung des Bedienelements vorgenommen wird. Dies dient dazu, die Ruhestromaufnahme möglichst zu reduzieren, bis die Steuereinheit durch ein Aufwecksignal in einen Normalbetriebsmodus versetzt wird.
Es ist üblich, dass die Anschlagkante, gegen die das Schließelement verfahren wird, mit einer Dichtung versehen ist, so dass sich der Widerstand bei einem Schließvorgang kurz vor dem Auftreffen des Schließelements an der Anschlagkante erhöht. Daher ist insbesondere bei automatischen Fensterhebern eine Funktion vorgesehen, bei der kurz vor dem Erreichen einer vollständigen Schließstellung, bei der das Schließelement in die Dichtung an der Anschlagkan te einfährt, die Einklemmschutzfunktion deaktiviert wird. Der Bereich, in dem die Einklemmschutzfunktion deaktiviert wird, ist so schmal gewählt, dass keine realistische Gefahr des Hineingelangens von Gegenständen oder Körperteilen besteht. Durch das Deaktivieren der Einklemmschutzfunktion in diesem Bereich wird vermieden, dass beim Einfahren des Schließelements in die Dichtung fälschlicherweise ein Einklemmfall detektiert wird und als entsprechende Reaktion beispielsweise eine Reversierung, d.h. eine Umkehrung, der Bewegungsrichtung des Schließelements ausgelöst wird.
Für diese Funktion ist es notwendig, dass die Position des Schließelements bekannt ist. Die Position des Schließelements kann im Allgemeinen anhand einer Position des das Schließelement antreibenden Elektromotors bestimmt werden.
Es kann vorkommen, dass eine Kraft auf das Schließelement einwirkt, die zu einer passiven Bewegung des Elektromotors führt. Wenn sich bei einer solchen von extern ausgelösten Bewegung des Schließelements die Steuereinheit im Schlafmodus befindet, so dass eine Positionserkennung für das Schließelement inaktiv ist, kann es somit zu einer Fehljustierung zwischen einer in der Steuerein heit gespeicherten Positionsangabe, die der zuletzt detektierten Position des Schließelements entspricht, und der aktuellen tatsächlichen Position des Schließelements kommen. Insbesondere bei einer Schließbewegung des Schließelements nach einer von extern bewirkter Fehljustierung kann diese dazu führen, dass die Einklemmschutzfunktion zu früh vor Erreichen der Anschlagkante deaktiviert wird und damit in diesem Bereich kein wirksamer Einklemmschutz vorliegt. Mit anderen Worten wird in einem solchen Fall der Einklemmschutz deaktiviert, obwohl das Schließsystem einen Zwischenraum zwischen dem
Schließelement und der Anschlagkante aufweist, der ausreichend breit ist, dass Gegenstände oder Körperteile hineingeraten können und diese beschädigt bzw. verletzt werden können.
Bei früheren Systemen wurde dies vermieden, indem selbstsperrende Getriebe, wie z.B. Schneckengetriebe mit entsprechender Auslegung, zum Bewegen des Schließelements verwendet wurden. Dadurch kann vermieden werden, dass eine Krafteinwirkung auf das Schließelement zu einer passiven Bewegung des Elektromotors führt.
Selbstsperrende Getriebe haben jedoch den Nachteil eines geringen Wirkungsgrades und es werden zusehends andere Maßnahmen für die mechanische Kopplung zwischen dem Elektromotor und dem Schließelement vorgesehen, um eine Verstellung des Elektromotors bei einer Einwirkung auf das Schließelement zu verhindern.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Schließvorrichtung und eine Schließvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei denen das Risiko eines Einklemmens eines Gegenstands oder Körperteils reduziert ist.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Betreiben eines Schließsystems gemäß Anspruch 1 sowie durch die Schließvorrichtung und das Schließsystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer Schließvorrichtung vorgesehen. Die Schließvorrichtung umfasst ein Schließelement, das mit Hilfe eines durch eine Steuereinheit gesteuerten Antriebsmotors gegen eine An- schlagskante in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Schließrichtung, verfahrbar ist. Die Steuereinheit ist in einen Normalbetriebsmodus, in dem eine Positionsangabe als aktuelle Position des Schließelements erfasst wird, und in einen Schlafmodus, in dem keine Erfassung der Positionsangabe durchgeführt wird, versetzbar. Weiterhin ist eine Kopplungseinrichtung zum mechanischen Koppeln des Antriebsmotors mit dem Schließelement vorgesehen, wobei die
Kopplungseinrichtung eine Schlingfedereinheit aufweist, um eine Selbstsperrung zu bewirken, wenn antriebsseitig kein Moment auf die Kopplungseinrichtung in Schließrichtung wirkt, wobei die mechanische Kopplung der Schlingfedereinheit zwischen dem Antriebsmotor und dem Schließelement ein Spiel aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Betreiben des Antriebsmotors zum Bewegen des Schließelementes in Schließrichtung; und
- wenn die Bewegung des Schließelementes in Schließrichtung angehalten werden soll, Betreiben des Antriebsmotors, um das Schließelement in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung, insbesondere einer Öffnungsrichtung, zu bewegen.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, bei einer Schließvorrichtung, bei der eine Antriebseinheit mit dem Schließelement über eine Schlingfedereinheit gekoppelt ist, nach dem Beenden einer Bewegung des Schließelements die Antriebseinheit kurzzeitig bzw. für einen kurzen Stellweg zu reversieren, um die Schlingfedereinheit in einen Zustand zu bringen, in dem die unmittelbare Kopplung zwischen der Antriebseinheit und dem Schließelement bei einem abtriebs- seitigen Moment in der zweiten Richtung aufgehoben ist. Da die Schlingfederein- heit zum Bereitstellen einer Brems bzw. Sperrwirkung einen geringe Verstellung benötigt, kann somit gewährleistet werden, dass eine Krafteinwirkung auf das Schließelement nicht sofort zu einer Mitnahme des Antriebsmotors führt. Dadurch kann das Risiko minimiert werden, dass durch eine äußere Einwirkung der Antriebsmotor bewegt wird, wodurch es zu einer Fehljustierung zwischen der tat- sächlichen Position und der in dem Steuergerät bereitgestellten Positionsangabe kommen kann. Weiterhin kann das Bewegen des Antriebsmotors in der zweiten Richtung in einem Maß durchgeführt werden, das kleiner oder gleich dem Spiel der Schlingfedereinheit entspricht. Mit anderen Worten ist, da eine Schlingfedereinheit ein Spiel aufweist, die Reversierung vorzugsweise so zu wählen, dass die Abtriebswelle an einer Position innerhalb des Spiels der Schlingfedereinheit positioniert wird, die im Wesentlichen mittig zwischen den durch die Mitnehmer der Schlingfedereinheit aufgespannten Bewegungsbereichen liegt.
Insbesondere kann das Bewegen des Antriebsmotors in der zweiten Richtung mindestens in einem Maß durchgeführt werden, dass sich eine durch das ab- triebsseitig wirkende Moment ausgelösten Bewegung eines abtriebsseitigen Mitnehmers innerhalb des Bereichs des Spiels der Schlingfedereinheit vollzieht, der ausreicht, um die Selbstsperrung zu bewirken, so dass der Antriebsmotor nicht über einen antriebsseitigen Mitnehmer von dem abtriebsseitigen Mitnehmer mitgenommen wird.
Weiterhin kann das Bewegen des Antriebsmotors in der zweiten Richtung mindestens in einem Maß durchgeführt werden, dass sich aus der Summe eines ersten Winkels und eines zweiten Winkels ergibt, wobei der erste Winkel einem Winkel entspricht, den der antriebsseitige Mitnehmer bei Anliegen eines Antriebsmoments durchlaufen muss, bis die Schlingfeder gelöst ist, wobei der zweite Winkel einem Winkel entspricht, um den sich die Schlingfeder bei einer maximalen Kraft bzw. einem maximalen von außen bewirkten Moment bewegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann festgestellt werden, dass die Bewegung des Schließelementes in Schließrichtung angehalten werden soll, wenn ein Betätigen eines Bedienelements beendet wird.
Weiterhin kann eine Einklemmschutzfunktion, die eine automatische Abschaltung des Antriebsmotors bewirkt, wenn ein Einklemmfall detektiert wird, deaktiviert werden, wenn die Positionsangabe angibt, dass der Abstand zwischen einer der Anschlagskante gegenüberliegenden Kante des Schließelement und der Anschlagskante weniger als einem vorgegebenen Abstand entspricht. Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Schließvorrichtung, insbesondere ein automatisches Fensterhebersystem, vorgesehen. Die Schließvorrichtung umfasst:
- ein Schließelement, das mit Hilfe eines Antriebsmotors gegen eine Anschlagskante in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Schließrichtung, verfahrbar ist,
- eine Steuereinheit zum Betreiben des Antriebsmotors; wobei die Steuereinheit in einen Normalbetriebsmodus, in dem eine Stellungsangabe als aktuelle Position des Schließelements erfasst wird, und in einen Schlafmodus, in dem keine Erfassung der Stellungsangabe durchgeführt wird, versetzbar ist,
- eine Kopplungseinrichtung zum mechanischen Koppeln des Antriebsmotors mit dem Schließelement, wobei die Kopplungseinrichtung eine Schlingfedereinheit aufweist, um eine Selbstsperrung zu bewirken, wenn antriebsseitig kein Moment auf die Kopplungseinrichtung in der Schließrichtung wirkt, wobei die mechanische Kopplung der Schlingfedereinheit zwischen dem Antriebsmotor und dem Schließelement ein Spiel aufweist.
Die Steuereinheit ist weiterhin ausgebildet:
um den Antriebsmotor zum Bewegen des Schließelementes in der ersten Richtung zu betreiben; und
um, wenn die Bewegung des Schließelementes in Schließrichtung angehalten werden soll, den Antriebsmotor in eine der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung zu bewegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines automatischen
Fensterhebers in einem Kraftfahrzeug; und
Figuren 2a bis 2c schematische Darstellungen von Querschnitten einer
Schlingfeder in verschiedenen Zuständen. Beschreibung von Ausführungsformen
In Figur 1 ist ein automatisches Fensterhebersystem 1 für ein Seitenfenster eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei dem eine Fensterscheibe 2 als Schließelement mit Hilfe eines Schließmechanismus 3 in einem Fensterrahmen 5 beweglich verfahrbar ist. Die Fensterscheibe 2 wird über den Schließmechanismus 3, der ein geeignetes Getriebe 12 und als Kopplungseinrichtung 1 1 eine Schlingfedereinheit umfasst, durch einen Elektromotor 4 angetrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Fensterscheibe 2 nach oben (in Pfeilrichtung) verfahren, um das Fenster zu schließen, wobei die Fensterscheibe 2 an einer Anschlagkante 6 des Fensterrahmens 5 eine Schließposition erreicht.
Der Elektromotor 4 wird von einer Steuereinheit 7 abhängig von einer Betätigung eines Bedienelements 8 angesteuert, so dass sich die Fensterscheibe 2 in einer vorgegebenen Richtung bewegt. Beispielsweise kann die Fensterscheibe 2 bei
Betätigung des Bedienelements 8 zum Schließen des Fensters durch eine Rotation des Elektromotors 4 nach oben, d.h. in eine Schließrichtung, bewegt werden, so dass die Fensterscheibe 2 eine Schließbewegung ausführt. Analog kann die Fensterscheibe 2 bei Betätigung des Bedienelements 8 zum Öffnen des Fensters durch eine entgegengesetzte Rotation des Elektromotors 4 nach unten, d.h. in eine Öffnungsrichtung, bewegt werden, so dass die Fensterscheibe 2 eine Öffnungsbewegung ausführt.
Weiterhin ist es möglich, durch eine Betätigung des Bedienelements 8 auf eine bestimmte Weise, z.B. durch ein Betätigen für eine bestimmte Zeitdauer, einen
Automatiklaufmodus zu aktivieren, bei dem selbst nach Loslassen (Beenden) der Betätigung des Bedienelements 8 die zuvor vorgegebene Bewegung der Fensterscheibe 2 fortgesetzt wird, bis entweder das Bedienelement 8 erneut betätigt wird oder bis die Fensterscheibe 2 eine Anschlagposition in einer vollständigen Offenstellung oder einer vollständigen Schließstellung erreicht hat. Selbstverständlich kann anstelle der Betätigung des Bedienelements 8 auch eine Ansteue- rung der Schließvorrichtung über einen Datenbus wie z.B. CAN, LIN erfolgen.
Weiterhin ist der Elektromotor 4 bzw. der Schließmechanismus 3 mit einem Posi- tionsgeber 9 versehen, der eine relative Positionsänderung einer Bewegung der
Fensterscheibe 2 detektieren kann. Insbesondere kann der Positionsgeber 9 bei einer Drehung des Elektromotors 4 entsprechend der Drehbewegung Impulse abgeben, die für ein Inkrementieren bzw. Dekrementieren eines Positionszählers, der in einer Steuereinheit 7 implementiert ist, kumuliert werden. Diese Impulse können beispielsweise von Hall-Sensoren, GMR-Sensoren oder dergleichen be- reitgestellt oder auch von Strom-Rippeln eines Kommutierungsstroms abgeleitet werden. Der jeweilige Zählerwert des Positionszählers stellt dann eine Positionsangabe für eine Position der Fensterscheibe 2 dar.
Alternativ kann anstelle des Positionsgebers 9 an dem Elektromotor 4 oder an dem Schließmechanismus 3 auch ein Stromverlauf eines Motorstroms des Elektromotors 4 ausgewertet werden, um eine relative Positionsänderung des Elektromotors 4 und damit eine relative Positionsänderung der Stellung der Fensterscheibe 2 zu detektieren und durch Kumulierung der Positionsänderungen eine Positionsangabe bereitzustellen.
In der Steuereinheit 7 ist eine Einklemmschutzfunktion realisiert, die anhand von Motorkenngrößen einen Einklemmfall detektiert. Ein Einklemmfall liegt vor, wenn ein Gegenstand oder ein Körperteil zwischen eine der Anschlagkante gegenüber liegende Fensterkante der Fensterscheibe 2 und den Fensterrahmen 5 gerät und durch eine Schließbewegung der Fensterscheibe 2 eine Kraft auf den Gegenstand oder das Körperteil ausgeübt wird. Dazu können an dem Elektromotor 4 einer oder mehrere Sensoren 10 angebracht sein, so dass der Verlauf des Motorstroms und/oder der Verlauf der Motordrehzahl erfasst werden können. Anhand des Verlaufs des Motorstroms bzw. der Motordrehzahl kann eine Erhöhung des zum Bewegen der Fensterscheibe 2 benötigten Antriebsmoments festgestellt werden, was als Einklemmfall interpretiert werden kann.
Weiterhin kann zur Reduzierung der Ruhestromaufnahme die Steuereinheit 7 in einen so genannten Schlafmodus versetzt werden, der immer dann eingenom- men werden kann, wenn die Fensterscheibe 2 nicht bewegt wird (d.h. der Elektromotor 4 nicht durch die Steuereinheit 7 angesteuert werden muss) und das Bedienelement 8 nicht betätigt wird. In dem Schlafmodus ist die Steuereinheit 7 nahezu funktionslos und alle wesentlichen Funktionen sind deaktiviert, so dass insbesondere keine Aktualisierung des Positionszählers erfolgt. Folglich steht keine aktuelle Positionsangabe für eine Position der Fensterscheibe 2 zur Verfügung. Bei Betätigung des Bedienelements 8 und/oder bei Vorliegen einer weite- ren Aufwachbedingung, beispielsweise bei Einschalten der Zündung oder dergleichen, wird die Steuereinheit 7 so angesteuert, dass sie den Schlafmodus verläset und in eine Normalbetriebsart übergeht und den Elektromotor 4 entsprechend zum Schließen oder Öffnen des Fensters ansteuert.
Der Schließmechanismus 3 koppelt die Fensterscheibe 2 mit dem Elektromotor 4 über eine Schlingfedereinheit 1 1. Eine Schlingfedereinheit 1 1 umfasst eine spiralförmige Schlingfeder, mit der eine Selbsthemmung erreicht werden kann. Weiterhin sind eine Antriebswelle, die von dem Elektromotor angetrieben wird, und eine Abtriebswelle, die über das Getriebe mit dem Schließelement gekoppelt ist, so miteinander gekoppelt, dass die Abtriebswelle von der Antriebswelle mit Hilfe von Mitnehmern mitgenommen wird. Dabei ist ein Spiel vorgesehen, das bei Umkehren der Bewegungsrichtung zunächst durchlaufen werden muss, bevor die Antriebswelle die Abtriebswelle in entgegengesetzter Richtung mitnimmt.
Im Ruhezustand wird die Schlingfedereinheit weder abtriebsseitig noch antriebs- seitig mit einem Moment beaufschlagt. In diesem Fall wirkt kein Moment auf die Schlingfedereinheit. Die Schlingfeder liegt dann an einem außerhalb oder innerhalb der Schlingfeder angeordneten Bremszylinder an und bewirkt durch Reibung eine Selbsthemmung. Die Selbsthemmung sperrt die Abtriebswelle. Wird der Antriebsmotor angesteuert, so wird über die Antriebsseite ein Moment auf die Schlingfeder übertragen. Bei einer bestimmten Kraft von z.B. 0,5 Nm hat sich die Schlingfeder in einem Maß verengt, dass sie nicht mehr an dem Bremszylinder anliegt, und damit die Sperrung der Abtriebswelle aufhebt. Nun kann über die Antriebsseite ein Moment auf die Abtriebsseite übertragen. Wird der Motorantrieb gestoppt, kann sich die Schlingfeder unabhängig von der Last auf der Abtriebsseite wieder entspannen und liegt wieder an dem Bremszylinder an.
Ein Prinzip der Schlingfedereinheit 1 1 besteht darin, eine Sperrung einer Bewegung der Abtriebswelle vorzusehen, die nur dann gelöst wird, wenn ein Moment von der Antriebsseite auf die Schlingfedereinheit 1 1 wirkt. Das Moment auf der Antriebsseite bewirkt eine Geometrieänderung der Schlingfeder, so dass eine Sperrwirkung aufgehoben wird. Die Sperrwirkung wird durch ein Moment, das nur von der Abtriebsseite wirkt, nicht aufgehoben. In den Figuren 2a bis 2c sind schematische Querschnittsansichten durch eine Schlingfedereinheit gezeigt, die verschiedene Zustände anhand der Position von Mitnehmern an der Antriebswelle, an der Abtriebswelle und an der Schlingfeder darstellen.
In Figur 2a ist ein Zustand dargestellt, der die Schlingfedereinheit 1 1 in einer beliebigen Ruhelage zeigt. Man erkennt einen antriebsseitigen Mitnehmer 21 , der sich an die Antriebswelle anschließt oder ein Teil dieser ist, und einen abtriebs- seitigen Mitnehmer 22, der sich an die Abtriebswelle anschließt oder ein Teil die- ser ist. Die Mitnehmer 21 , 22 stellen im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils eine kreissegmentförmige partielle Verlängerung der Antriebswelle bzw. der Abtriebswelle dar. Zwischen Anschlagsseiten des antriebsseitigen Mitnehmers 21 sind Mitnehmerelemente 24 an verschiedenen Enden der Schlingfeder 23 angeordnet, die von dem antriebsseitigen Mitnehmer 21 mitgenommen werden kön- nen. Die Funktion der Schlingfedereinheit 1 1 wird dadurch realisiert, dass bei einem Antrieb über die Antriebswelle (richtungsunabhängig) eine Verspannung der Schlingfeder, z.B. eine Verengung der Schlingfeder, erfolgt, so dass die zuvor wirkende Sperrung der Schlingfeder durch Anliegen an einem Bremszylinder aufgehoben wird. Eine Bewegung der Abtriebswelle wird durch die Sperrung ver- hindert, so dass nur bei einem über die Antriebswelle wirkenden Moment die
Verspannung der Schlingfeder zu einer Geometrieänderung führt, so dass diese sich von dem Bremszylinder löst.
Die Mitnehmer 21 , 22 können bei entsprechender Verdrehung der Wellen ge- geneinander miteinander in Kontakt kommen, so dass ein auf der Antriebswelle bereitgestelltes Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragen werden kann. Die Mitnehmer 21 , 22 sind so ausgebildet, dass sie ein Spiel bereitstellen, d.h., die Summe der Winkel der kreissegmentförmigen partiellen Verlängerungen der Antriebswelle und der Abtriebswelle beträgt weniger als 360°, vorzugsweise weni- ger als 270°. Im gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht das Spiel einem Winkelbereich von 90 °. Bei Umkehr der Drehrichtung muss zunächst das Spiel zwischen den Mitnehmern 21 , 22 durchlaufen werden, bevor ein entsprechendes Drehmoment in entgegengesetzter Richtung übertragen werden kann. Dieses Spiel zwischen den beiden Mitnehmern 21 , 22 dient dazu, es der Schlingfeder 23 zu ermöglichen, bei einer Drehung der Antriebswelle die Sperrung zu lösen, bevor ein Moment seitens der Abtriebswelle auf die Antriebswelle wirkt. In Figur 2b ist der Fall dargestellt, dass der Elektromotor 4 ein Antriebsmoment bereitstellt, so dass der Mitnehmer 21 gegen den Uhrzeigersinn bewegt wird. Beim Durchlaufen eines Bereichs A des Spiels nimmt der antriebsseitige Mitnehmer 21 zunächst das Mitnehmerelement 24 der Schlingfeder mit und hebt dadurch die Sperrung auf. Anschließend nimmt der antriebsseitige Mitnehmer 21 den abtriebsseitigen Mitnehmer 22 mit und treibt so die Abtriebswelle und die daran gekoppelte Fensterscheibe 2 an.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel bewirkt die Drehung der Antriebswelle gegen den Uhrzeigersinn ein Schließen der Fensterscheibe 2. Würde ausgehend von der in der Figur 2b gezeigten Position, in der der antriebsseitige Mitnehmer 21 an dem abtriebsseitigen Mitnehmer 22 anliegt, die Drehrichtung der Antriebswelle umgekehrt, so müsste zunächst der Bereich B des Spiels überwunden werden, bevor der antriebsseitige Mitnehmer 21 an einer entsprechenden anderen Seite des abtriebsseitigen Mitnehmers 22 anliegt, um ein entsprechendes Drehmoment im Uhrzeigersinn zu übertragen.
Bewegt sich der Antriebsmotor 4 in Schließrichtung, d.h. gegen den Uhrzeigersinn, so bleibt nach dem Stopp des Elektromotors 4 der antriebsseitige Mitnehmer 21 in Kontakt mit dem abtriebsseitigen Mitnehmer 22. Wirkt in diesem Zustand auf die Fensterscheibe 2 eine externe Kraft ein, so kann dieser Impuls unmittelbar auf die Antriebswelle übertragen werden und zu einem Rückdrehen der Antriebswelle des Elektromotors 4 selbst dann führen, wenn sich das Fensterhebersystem in einem Schlafmodus befindet. Ein solches Rückdrehen der Antriebswelle kann einem Scheibenweg der Fensterscheibe 2 von mehreren Millimetern entsprechen. Wenn sich die Steuereinheit 7 in einem Schlafmodus befindet, wird dort die aktuelle Positionsangabe der Fensterscheibe 2 nicht verändert. Nach dem Wiederaufwecken der Steuereinheit 7 aus dem Schlafmodus geht die Steuereinheit 7 davon aus, dass die Scheibenposition der zuletzt erfassten Position entspricht und daher die Fensterscheibe an einer höheren Position angenommen wird, als sie sich tatsächlich befindet.
Insbesondere beim weiteren Schließen der Fensterscheibe 2 wird der Bereich, in dem der Einklemmschutz zum Einfahren der Fensterscheibe 2 in die Dichtung deaktiviert wird, um den Stellweg vergrößert, der durch das Ausüben der manuel- len Kraft auf die Fensterscheibe 2 bewirkt worden ist. Dadurch kann das Deaktivieren der Einklemmschutzfunktion zu früh erfolgen, so dass es möglich ist, dass ein Gegenstand oder ein Körperteil zwischen Fensterscheibe 2 und Fensterrahmen 5 gelangen kann, ohne dass eine aktive Einklemmschutzfunktion eine Be- Schädigung bzw. eine Verletzung verhindern kann.
Bei einem Aufbringen einer Kraft in Öffnungsrichtung auf die Fensterscheibe (z.B. bei einem, Schlag auf die Fensterscheibe) kann der Kraftimpuls über den abtriebsseitigen Mitnehmer 22 auf den antriebsseitigen Mitnehmer übertragen werden, wenn diese aneinander anliegen. Dies kann zu einem Zurückdrehen der
Antriebswelle führen. Um einen solchen Effekt zu vermeiden, ist nun vorgesehen, wie es in den Figuren 2a bis 2c dargestellt ist, dass nach einer Schließbewegung der Fensterscheibe 2 eine kurzzeitige Reversierung des Elektromotors 4 erfolgt, durch die der antriebsseitige Mitnehmer 21 innerhalb des zwischen den Mitneh- mern 21 und 22 vorgesehenen Spiels zurück bewegt wird.
Die Reversierungsbewegung erfolgt in einem Maß, das sich aus der Summe von einem ersten Winkel und einem zweiten Winkel ergibt. Der erste Winkel entspricht einem Winkel, den der antriebsseitige Mitnehmer 21 bei Anliegen eines Antriebsmoments durchlaufen muss, bis die Schlingfeder gelöst ist. Bei jedem
Anhalten des Antriebsmotors dreht sich die Schlingfeder auch wieder um etwa den ersten Winkel zurück, um die Abtriebswelle zu sperren.
Der zweite Winkel entspricht einem Winkel, um den sich die Schlingfeder bei einer maximalen Kraft bzw. einem maximalen von außen bewirkten Moment be- wegt. Eine solche Verformung ist zwar nur temporär jedoch kann es ausreichend sein, um einen Kraftimpuls auf die Antriebswelle zu übertragen.
Ein Zustand, der beispielsweise nach einer beendeten Reversierungsbewegung vorliegen kann, ist beispielhaft in Figur 2c dargestellt. Dort wird die Antriebswelle durch eine kurze Bewegung in Öffnungsrichtung vom unmittelbaren Kontakt mit dem abtriebsseitigen Mitnehmer 22 weg bewegt.
Insgesamt kann mit diesem Verfahren sichergestellt werden, dass äußere Kräfte, die auf das Schließelement in Öffnungsrichtung einwirken, nicht oder nur vermin- dert zu einer Impulsübertragung bzw. einer Bewegung der Antriebsseite führen können. Dies wird erreicht, indem nach dem Beenden einer Bewegung des an- triebsseitigen Mitnehmers in Schließrichtung durch die Reversierungsbewegung ein Spiel wieder hergestellt wird, das die direkt Kopplung zwischen abtriebsseiti- gen und antriebsseitigen Mitnehmer aufhebt.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Schließvorrichtung,
wobei ein Schließelement (2) mit Hilfe eines durch eine Steuereinheit (7) gesteuerten Antriebsmotors (4) gegen eine Anschlagskante in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Schließrichtung, verfahrbar ist, wobei die Steuereinheit (7) in einen Normalbetriebsmodus, in dem eine Positionsangabe als aktuelle Position des Schließelements (2) erfasst wird, und in einen Schlafmodus, in dem keine Erfassung der Positionsangabe durchgeführt wird, versetzbar ist,
wobei eine Kopplungseinrichtung (1 1 ) zum mechanischen Koppeln des Antriebsmotors (4) mit dem Schließelement (2) vorgesehen ist, wobei die Kopplungseinrichtung (1 1 ) eine Schlingfedereinheit aufweist, um eine Selbstsperrung zu bewirken, wenn antriebsseitig kein Moment auf die Kopplungseinrichtung (1 1 ) in einer der Schließrichtung entgegengesetzten Öffnungsrichtung wirkt, wobei die mechanische Kopplung der Schlingfedereinheit zwischen dem Antriebsmotor (4) und dem Schließelement (2) ein Spiel aufweist;
mit folgenden Schritten:
- Betreiben des Antriebsmotors (4) zum Bewegen des Schließelementes (2) in die erste Richtung; und
- wenn die Bewegung des Schließelementes (2) in der ersten Richtung angehalten werden soll, Betreiben des Antriebsmotors (4), um das Schließelement (2) in einer zweiten der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung, insbesondere einer Öffnungsrichtung, zu bewegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Bewegen des Antriebsmotors (4) in der zweiten Richtung in einem Maß durchgeführt wird, das kleiner oder gleich dem Spiel der Schlingfedereinheit entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bewegen des Antriebsmotors (4) in
der zweiten Richtung mindestens in einem Maß durchgeführt wird, dass sich aus der Summe eines ersten Winkels und eines zweiten Winkels ergibt, wo- bei der erste Winkel einem Winkel entspricht, den der antriebsseitige Mitnehmer (21 ) bei Anliegen eines Antriebsmoments durchlaufen muss, bis die Schlingfeder gelöst ist, wobei der zweite Winkel einem Winkel entspricht, um den sich die Schlingfeder bei einer maximalen Kraft bzw. einem maximalen von außen bewirkten Moment bewegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei festgestellt wird, dass die Bewegung des Schließelementes (2) in der ersten Richtung angehalten werden soll, wenn ein Betätigen eines Bedienelements (8) beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Einklemmschutzfunktion, die eine automatische Abschaltung des Antriebsmotors (4) bewirkt, wenn ein Einklemmfall detektiert wird, deaktiviert wird, wenn die Positionsangabe angibt, dass der Abstand zwischen einer der Anschlagskante gegenüber liegende Kante des Schließelements (2) und der Anschlagskante weniger als einem vorgegebenen Abstand entspricht.
Schließvorrichtung, insbesondere ein automatisches Fensterhebersystem, umfassend:
- ein Schließelement (2), das mit Hilfe eines Antriebsmotor (4) gegen eine Anschlagskante in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Schließrichtung, verfahrbar ist,
- eine Steuereinheit (7) zum Betreiben des Antriebsmotors (4); wobei die Steuereinheit (7) in einen Normalbetriebsmodus, in dem eine Stellungsangabe als aktuelle Position des Schließelements (2) erfasst wird, und in einen Schlafmodus, in dem keine Erfassung der Stellungsangabe durchgeführt wird, versetzbar ist,
- eine Kopplungseinrichtung (1 1 ) zum mechanischen Koppeln des Antriebsmotors (4) mit dem Schließelement (2), wobei die Kopplungseinrichtung (1 1 ) eine Schlingfedereinheit aufweist, um eine Selbstsperrung zu bewirken, wenn an- triebsseitig kein Moment auf die Kopplungseinrichtung (1 1 ) in der ersten Richtung wirkt, wobei die mechanische Kopplung der Schlingfedereinheit zwischen dem Antriebsmotor (4) und dem Schließelement (2) ein Spiel aufweist;
wobei die Steuereinheit (7) weiterhin ausgebildet ist: - um den Antriebsmotor (4) zum Bewegen des Schließelementes (2) in der ersten Richtung zu betreiben; und
- um, wenn die Bewegung des Schließelementes (2) in der ersten Richtung angehalten werden soll, den Antriebsmotor (4) in eine zur ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung zu bewegen.
7. Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführt.
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