用于车辆的车窗玻璃升降器和用于运行这种车窗玻璃升降器的方法技术领域
本发明涉及一种用于车辆、尤其是用于机动车的车窗玻璃升降器。
本发明还涉及一种用于运行这种车窗玻璃升降器的方法。
背景技术
电机驱动的车窗玻璃升降器通常在机动车中使用，用来使机动车
的可运动的窗户玻璃、特别是侧面玻璃在其关闭位置与其打开位置之
间移动。为此车窗玻璃升降器通常包括电动的伺服电机和用于控制伺
服电机的控制单元，该伺服电机经由调节机构与窗户玻璃联接
(gekoppelt)。
这样的车窗玻璃升降器一般设定用来，除了手工控制的调节过程
外，还额外地实施自动的调节过程，手工控制的调节过程的整个过程
是由车辆使用者经由操作按键或者其他的指令发送器进行控制的。这
样的自动的调节过程可以或者由车辆使用者通过按键操纵触发并且然
后由车窗玻璃升降器自行继续进行—有时在这里仅仅自动地结束该调
节过程。但是自动的调节过程可以也已经由车窗玻璃升降器本身或其
他的车辆部件引起并由此在与车辆使用者没有任何互动的情况下进
行。
在此要区分的是大空间的自动的调节过程(下面称为“自动化运
行”)与小空间的自动的调节过程，其中，在大空间的自动的调节过程
中窗户玻璃由车窗玻璃升降器在整个的移动路径上或至少在其绝大部
分上移动(通常移动几厘米或几分米)，特别是直至达到关闭位置或打
开位置，在小空间的自动的调节过程中窗户玻璃按规定紧略微地运动
(一般移动几毫米)。属于小空间的自动的调节过程的特别是在带有无
框门的机动车中常见的短升程，或者是有时设计的用于调节“吸烟缝
隙”的功能，利用短升程能够将关闭的窗户玻璃从窗户密封件中移出，
从而能够实现门的打开。
为了实施自动的调节过程，车窗玻璃升降器必须知道窗户玻璃的
当前的(调节)位置。现代的车窗玻璃升降器为此通常获取其伺服电
机的运行参数并且从中计算出窗户玻璃的调节位置的度量值。为了与
实际上的、机械的窗户玻璃调节位置相区分，该度量值被称为“逻辑
上的调节位置”。
作为用于计算逻辑上的调节位置的运行参数有时引用伺服电机的
电动机电流或者其标志性的浮动(电流波痕)。但是在大多数情况下都
引用电动机轴在调节过程期间的旋转角作为运行参数(在这里旋转角
也可以特别是以电动机轴的转圈的次数的形式给出或者以其他的无维
度的单位给出)。为了获取旋转角，车窗玻璃升降器常常包括霍尔传感
器，它与抗扭地耦联于电动机轴的环形磁铁配合作用。在这里车窗玻
璃升降器常常配备有双霍尔传感器，从其测量信号可以明确地识别出
移位方向。但是简单的车窗玻璃升降器有时紧装配有单霍尔传感器，
其测量信号方向不变地指示旋转角。这种单霍尔传感器对于电动机轴
的给定的旋转角与其旋转方向无关地始终产生相同的测量信号。为了
可以从该测量信号中确定逻辑上的调节位置，由车窗玻璃升降器基于
正在进行的调节过程的边缘条件推断出旋转方向。
然而，上述的逻辑调节位置的确定一般是易受计数错误影响的，
该计数错误导致逻辑调节位置与机械调节位置有偏差。这种计数错误
特别是经常由调节机构的运动导致，这些运动不是通过伺服电机的控
制引起的而是例如由调节机构的机械应力的消减、行驶造成的振动或
温度变化引起的。计数错误此外也可以是通过霍尔传感器的制造公差
或老化现象(例如在绳索式车窗玻璃升降器中由老化引起的绳索拉伸)
引起的。这样的计数错误在最不利的情况下可能在多个工作周期上累
加，使得窗户玻璃的机械调节位置和逻辑调节位置在多个工作周期的
过程中逐渐加大地彼此漂移。这种漂移在使用单霍尔传感器的车窗玻
璃升降器中特别严重，因为在这里这种不是通过伺服电机引起的窗户
运动由车窗玻璃升降器径向按错误的方向计数。
但是要避免在车窗玻璃升降器运行时逻辑调节位置与机械调节位
置的太严重的偏差，尤其是因为它会导致错误地执行自动的调节过程。
因此，车窗玻璃升降器通常定期地进行标准化，在这个过程中，将逻
辑调节位置通过回置到参考值上而与机械调节位置平衡。为了进行标
准化，定期地借助车窗玻璃升降器将窗户玻璃移动到上面的阻挡位置
中。在该阻挡位置中，然后将逻辑调节位置例如置于零。
通常这样来识别阻挡位置，即，在超出确定的阻挡时间时，例如
超过300毫秒时，尽管伺服电机在继续驱控但停顿窗户运动。为了避
免车窗玻璃升降器的错误标准化，只有当满足上述的条件的时候、也
就是当超过阻挡时间的时候才进行这种标准化。
但是在车窗玻璃升降器中进行标准化是有问题的，如那些经常用
在双座小轿车和蓬式汽车中的后面的车辆窗户中的车辆玻璃升降器。
在这样的—经常设计为轨道引导的—车窗玻璃升降器中，常常有意识
地不设置防夹保护，尤其是在通过这样的车窗玻璃升降器引起的窗户
运动时经常出现侧边的间隙(剪向间隙)，在其中，夹住情况由于会出
现的剪切力一方面可能会导致严重的伤害、但另一方面几乎无法通过
防夹保护被识别。由于缺少防夹保护，在这种车窗玻璃升降器中通常
出于安全原因也没有设计向关闭位置的自动化运行过程。更多的是这
种车窗玻璃升降器只能通过持久地手工按压操作按键被关闭。
在该情况中不能保证可靠地识别上面的阻挡位置(上面的阻挡位
置是在整个的阻挡时间上持久地阻挡窗户运动的前提)，因为操作按键
可以由使用者在任何时间松开。在这里经验表明，操作按键常常过早
被松开，使得不能识别出阻挡位置。这可能导致，在许多前后相继的
工作周期上不发生标准化，这又可能导致逻辑调节位置与机械调节位
置的偏差接连变大并且—在偏差足够大的情况下—导致所涉及的车窗
玻璃升降器的功能障碍。
发明内容
本发明的基本任务在于，提供一种车窗玻璃升降器的、特别是不
带自动化运转的车窗玻璃升降器的可靠的运行方式。
就用于运行车窗玻璃升降器的方法而言，该任务按照本发明通过
权利要求1所述的特征得以解决。就车窗玻璃升降器而言，该任务按
照本发明通过权利要求7所述的特征得以解决。本发明的有利的和部
分本身视为有创造性的构造形式和扩展方案在从属权利要求中和后续
的说明中呈现。
本发明从用于车辆、特别是用于机动车的车窗玻璃升降器出发，
其包括电动的伺服电机，借助该伺服电机能够在打开的状态(打开位
置)与关闭的状态(关闭位置)之间可逆地移动车辆的窗户玻璃。
借助车窗玻璃升降器，完全或部分地打开并重新关闭相配设的窗
户玻璃。调节过程的这种组合在下面称为车窗玻璃升降器的工作周期，
在这些调节过程中窗户玻璃从其关闭位置中移出来并且稍后重新移回
到关闭位置中。按照本方法，在这种工作周期期间从伺服电机的运行
参数中，特别是连续地，查明窗户玻璃的(机械)调节位置的度量值，
其中，该度量值-如开头所述-被称为逻辑调节位置。
紧接着这个工作周期，也就是当窗户玻璃已经通过伺服电机被移
动至其关闭位置时，执行标准化过程。
在该标准化过程的期间，当在工作周期结束时通过伺服电机驱控
窗户玻璃超过达到阻挡位置后驱控了至少一段预定的阻挡时间时，就
将逻辑调节位置标准化到参考值(也就是让它等于参考值)。当没有达
到该预定的阻挡时间时，也就是当通过伺服电机驱控窗户玻璃达到上
面的阻挡位置之后只在未超出阻挡时间的时间段驱控时，不执行标准
化。取而代之的是，在标准化过程的期间，通过伺服电机自动地完全
或部分地打开窗户玻璃，使得至少产生可见的间隙(例如在5mm与
50mm之间)。
“通过伺服电机控制窗户玻璃”在这里理解为，伺服电机对窗户
玻璃施加调节力，该调节力就其绝对量而言足以在通常的运行条件下
用于移动打开的窗户玻璃到关闭位置中。“阻挡位置”是指窗户玻璃的
这样一种调节位置，在该调节位置中，窗户玻璃尽管被伺服电机操控，
也就是即使在通过伺服电机施加的调节力起作用的情况下，却被挡住。
阻挡位置在这里可以稍微偏离于关闭位置，在该关闭位置中，窗户玻
璃在通过窗户玻璃升降器关闭时的运动通常被停止。作为阈值设定的
时间段被称为“阻挡时间”，该时间段按照本方法与在达到阻挡位置之
后处于伺服电机继续控制之下流逝的时间段比较。最后，由伺服电机
供给电机电流称为“伺服电机的驱控”。
合乎目的地，借助伺服电机在多个相继的工作周期中分别完全或
部分地打开和重新关闭窗户玻璃。在本发明的有利的实施变型方案中，
在此在所述多个工作周期中的每个工作周期之后重新实施前述的标准
化过程。可作为代替的是，不是在每个工作周期之后，而是只在挑选
出的工作周期之后，例如在每第N个工作周期之后(N＝1、2、3，…)
实施标准化过程。在这个过程中，对那些彼此相继的、没有为其实施
标准化的工作周期的数量进行计数。
在标准化过程的一种特殊的变型方案中，如上所述，总是在达到
阻挡时间的时候(当在工作周期结束时通过伺服电机驱控窗户玻璃超
过达到阻挡位置后过了至少一段预定的阻挡时间时)，就将逻辑调节位
置标准化到参考值。如果没有达到阻挡时间，在标准化过程的该特殊
的变型方案中，只有当有预定数量的、在前面发生的、相继的工作周
期未实施标准化时，才通过伺服电机完全或部分地重新打开窗户玻璃。
为了在这里能够可靠地与可能的夹住情况进行区分，优选只在某
个可靠的调节位置范围内进行阻挡识别，在该范围内一般排除了出现
夹住的可能性。在典型的构造方案中，通过以下方式定义这个可靠的
调节位置范围，即，使得在上面的窗户边缘与上面的窗户密封件之间
的窗户间隙的宽度—根据逻辑调节位置的尺度—在0mm与4mm之间。
按照本发明，当在前面发生的工作周期中(或者在预定数量的前
面发生的工作周期中)没有达到阻挡时间并由此有一次或多次相继地
没有实施标准化时，就在标准化过程中自动地重新打开窗户玻璃，通
过这样的设计，给车辆使用者无可误解地发送存在错误的信号。已经
表明，车辆使用者会下意识地对无意地和自动地打开的窗户玻璃作出
反应，方式为：他尝试通过操纵相应的操作按键来重新关闭窗户玻璃。
在此通过操纵操作按键改写自动的打开指令，由此将玻璃重新关闭。
还已经表明，车辆使用者在这种情况下—带着由此防止窗户玻璃重新
打开的目的—下意识地相比在通常随意地按键操作时更长时间地操纵
操作按键。这点显然地带来的结果是，有非常高的可能性超过阻挡时
间，从而按照规定地执行标准化。
车辆使用者的下意识的反应由此导致获得对于车辆使用者来说可
识别的成果，即，窗户玻璃没有重新打开。已经表明，由此对于车辆
使用者在经常使用时产生学习经验效果，据此，车辆使用者有意识地
或无意识地培训自己足够长时间地操纵车窗玻璃升降器的操作按键，
并由此先行一步地避免了产生与车窗玻璃升降器的标准化有关的问
题。由此有效地降低了车窗玻璃升降器逐渐出现功能损害的风险。
为了给车辆使用者解释车窗玻璃意外地打开的原因和由此提高用
户满意度，优选地与窗户玻璃打开的同时在车载计算机的显示器上显
示提示，即，需要标准化玻璃位置。该提示备选地也可以通过警示灯、
警示声音等给出。
原则上所述方法在本发明的范围中可以应用在所有的电动机驱动
的车窗玻璃升降器中。但是本方法应用在这样的车窗玻璃升降器中特
别有利，其功能范围不包括自动化运行(也就是没有大空间的自动的
调节过程)到关闭位置，并且于是在这个过程中，车窗玻璃通过伺服
电机只在通过用户互动经由指令发送器(特别是操作按键)产生的调
节指令的持续时间内关闭。由于缺少自动化运行，车窗玻璃升降器合
乎目的地也没有配备防夹保护功能。
在本方法的进程中，优选地引用电动机的旋转角或转数作为调节
电机的为了计算逻辑调节位置而考虑的运行变量，其中，旋转角或转
数由旋转方向不变的(亦即与转动方向无关的)测量信号中确定。作
为用于该转数不变的测量信号的信号发送器，在合乎目的的实施方案
中使用单霍尔传感器，该单霍尔传感器与和伺服电机的电动机轴联接
的环形磁铁配合作用。
按照本发明的车窗玻璃升降器除了伺服电机外还包括用于控制该
伺服电机的控制单元。该控制单元在这里—在程序技术和/或电路技术
上—设定用来实施上述的方法。该控制单元由此具体来说是被设定用
于：在窗户玻璃通过伺服电机运动时，从伺服电机的运行变量(特别
是旋转角或转数)中查明出窗户玻璃的前面提及的逻辑调节位置。控
制单元还设定用于：在窗户玻璃通过伺服电机被完全或部分地打开和
重新关闭的工作周期结束时实施上述的标准化过程，方式为：
--当在工作周期结束时通过伺服电机驱控窗户玻璃超过达到阻挡
位置后驱控了至少一段预定的阻挡时间，该控制单元将逻辑调节位
置标准化到参考值；以及
--当没有达到阻挡时间时(也就是窗户玻璃通过伺服电机只在一段
未超过阻挡时间的时间段上被驱控时)，该控制单元通过伺服电机
使得窗户玻璃完全或部分地打开。
车窗玻璃升降器优选涉及不能自动化运行(并且特别是也不带防夹
保护)的车窗玻璃升降器。相应地，控制单元优选地设定用于，只在
通过用户互动经由指令发送器产生的调节指令的持续时间内控制伺服
电机来至少关闭窗户玻璃。
控制单元优选地被设定用于，借助旋转方向不变的测量信号确定
电动机轴的旋转角或转数，作为伺服电机的运行参数。为了产生该旋
转方向不变的测量信号，车窗玻璃升降器在合乎目的的实施方案中包
括单霍尔传感器，该单霍尔传感器与和伺服电机的电动机轴联接的环
形磁铁配合作用。
在优选的设计方案中，控制单元至少在核心部分由微控制器构成，
在该微控制器中利用程序技术以运行软件(固件)的形式实现用于执
行按本发明的方法的功能性，使得本方法—必要时在与车辆使用者互
动的情况下—在微控制器中实施所述运行软件时自动执行。但是该控
制单元在本发明的范围中作为代替也可以通过非可编程的电子的元
件、例如ASIC构成，在其中通过电路技术的元器件实现用于执行根
据本发明的方法的功能性。
车窗玻璃升降器优选构成为轨道引导的车窗玻璃升降器。
附图说明
下面借助附图详细地描述本发明的实施例。在附图中：
图1以示意图示出轨道引导的车窗玻璃升降器，包括电动的伺服
电机、控制单元以及经由调节机构与伺服电机联接的车辆窗户玻璃；
图2以示意简化的流程图示出一种用于运行车窗玻璃升降器的方
法；和
图3以按图2的视图示出本方法的一种变型方案。
彼此对应的部件和参数在所有的附图中始终配有相同的附图标
记。
具体实施方式
图1示意地示出一种轨道引导的车窗玻璃升降器1形式的、用于
机动车的(车辆)窗户玻璃2的调节装置。
车窗玻璃升降器1包括电动的伺服电机3，它经由调节机构4这
样机械地与窗户玻璃2联接，使得窗户玻璃2通过伺服电机3能够沿
着移动路径5在两个终端位置、亦即打开位置xO与关闭位置xC之间
可逆地移动。
图1分别用虚轮廓线表示窗户玻璃2位于打开位置xO和关闭位置
xC中。通过实轮廓线示出窗户玻璃2位于在两个终端位置之间的任意
的中间的调节位置x中。在数据技术的意义上，打开位置xO和关闭位
置xC可以理解为恒定的数值参量。在所示的实例中，与窗户玻璃2的
上面的阻挡位置相同地选择的关闭位置xC，在这里例如被赋予数值零
(xC＝0)。打开位置例如被赋予正数值(xC>0)。调节位置x在该情况
中可以理解为变量，该变量可以具有xC与xO之间的数值(xC≤x≤xO)。
调节机构4包括安置在伺服电机3的电动机轴6上的驱动蜗杆7，
它与蜗轮8啮合。在图1中只强烈简化表示的调节机构4作用于滑块
9，该滑块在导轨10上引导并且在该滑块上再固定了窗户玻璃2。
调节装置1还包括控制单元12以及旋转位置传感器13。该旋转
位置传感器13包括抗扭地安置在电动机轴6上的、多极的环形磁铁
14以及与该环形磁铁配合作用的霍尔传感器15。在伺服电机3运行时，
与电动机轴6一起相对于霍尔传感器15旋转的环形磁铁14与霍尔传
感器15配合作用地产生周期性振荡的脉冲信号SH，该脉冲信号通过
霍尔传感器15作为输入参数被输送给控制单元12。控制单元12在这
里通过对脉冲信号SH的(霍尔)脉冲计数而计算出与电动机轴6在调
节过程中旋转的次数成比例的参数，该参数随后被称为旋转角φ。控
制单元12通过将旋转角φ与所存储的初始值x’A相加来计算出窗户玻
璃的与时间有关的调节位置量，该调节位置量后面被称为逻辑调节位
置x’：
![]()
Glg.1中的参数c表示按照经验确定的比例常数。
霍尔传感器15是单霍尔传感器，该单霍尔传感器提供脉冲信号
SH作为旋转方向不变的参数。通过对霍尔脉冲计数确定的旋转角φ由
此—与伺服电机3的旋转方向无关地—具有始终为正的数值。为了确
定逻辑的调节参数x’，控制单元12根据其设定的旋转方向给参数c
预定正的或负的符号。
此外，控制单元12通过给出电动机电流I来控制伺服电机3。在
调节装置1中，由于安全的原因没有应用到关闭位置的自动化运转并
且没有应用防夹保护。因此，控制单元12在窗户玻璃2大空间地运动
到关闭位置的过程中只在车辆使用者操纵相应的操作按键16的时间
段内驱控伺服电机12。但是，控制单元12自动地在没有与车辆使用
者的互动的情况下实施窗户玻璃2的小空间的运动，特别是短程推动。
为了防止因为计数错误导致逻辑调节位置x’与机械调节位置x产
生关键性的偏差，控制单元12在车窗玻璃升降器1的每个工作周期期
间执行借助图2在后面描述的方法。在基本上由微控制器构成的控制
单元12中，利用软件技术实现了用于自动地实施该方法的功能。
本方法的与车窗玻璃升降器1的运行周期对应的循环周期按照图
2以步骤20开始，即，接收由车辆使用者经由操作按键16给出的打
开指令O(图1)，通过该打开指令使伺服电机3开始让窗户玻璃2从
其关闭位置xC上降下来。
在步骤21中，控制单元12通过监控脉冲信号SH来检查，伺服电
机3是否还在旋转。如果是(Y)，步骤21通过控制单元12连续地或
以确定的时间间隔重复。
否则(N)，当伺服电机3停止时，控制单元12在步骤22中检查，
按照逻辑调节位置x’的量，窗户玻璃2是否通过以下的方式已经足够
接近其关闭位置xC，即，车辆使用者在此期间已经通过借助操作按键
16给出关闭指令C(图1)重新关闭窗户玻璃2。控制单元12在这里
具体地检查，逻辑调节位置x’是否未超过预定的阈值。该阈值优选地
这样选择，即，在逻辑调节位置x’与机械的调节位置x足够地一致时，
窗户玻璃2的上边缘与上面的窗户密封件间隔开直至最大4mm。
如果没有满足该条件(N)，控制单元12把这点作为以下的指标，
即，运转的工作周期还没有结束并且跳回到步骤21。
否则(Y)，当控制单元12确定，伺服电机3停止(步骤21)，并
且窗户玻璃2接近其关闭位置xC时(步骤22)，则控制单元12在步骤
23中检查伺服电机3是否还被加载电流(I>0)。
如果是(Y)，则控制单元把这点作为以下的指标，即，窗户玻璃
2已经达到其上面的阻挡位置。在这种情况下，控制单元12在步骤24
中递增一个计数器变量，该计数器变量指明在达到阻挡位置之后流逝
的时间。接着，控制单元在步骤25中检查该计时器变量(和由此在达
到阻挡位置之后流逝的时间)是否已经达到或超过预定的、例如300
毫秒的阻挡时间。如果这不是这样的情况(N)，控制单元12跳回到
步骤21。
否则(Y)，当伺服电机3在阻挡时间的整个持续时间上在停止的
状态下被加载电流，则控制单元12把达到上面的阻挡位置作为被操纵
并且在步骤26中对逻辑调节位置x’进行标准化，方式为:控制单元将
该逻辑调节位置置于零(x’＝0)并且在步骤27中结束该方法周期。
如果在从步骤25跳回之后，在步骤21中执行的检查得出结果为
正(Y)或者在步骤22中执行的检查应得出结果为负(N)，则控制单
元21认为：该阻挡状态是在达到阻挡时间之前被引起的，并且将计时
器变量回置于零。
相反，当在步骤23中执行的检查得出结果为负(N)时，控制单
元12推断出，伺服电机3在达到阻挡时间之前已经被关断，并且因此
在阻挡时间结束之前已结束工作周期。在这种情况下，控制单元12将
计时器变量置于零并且在步骤28中产生打开指令O’(图1)，根据该
打开指令，伺服电机3使窗户玻璃2自动地向打开方向运动。
该打开指令O’由控制单元12保持住，直到由车辆使用者通过操
纵操作按键16给出关闭指令C，或者直至窗户玻璃2已经达到其打开
位置xO。
在步骤29中为此通过控制单元12检查，是否存在关闭指令C。
必要时(Y)控制单元12结束打开指令O’，使得窗户玻璃2沿着关闭
方向运动并且在方法过程中跳回到步骤21。
否则(N)，控制单元12在步骤30中检查，逻辑调节位置x’是否
达到或超过与打开位置xO对应的阈值。必要时(Y)，控制单元12结
束该方法周期而没有其他的动作(步骤27)。窗户玻璃2在这种情况
中由此停放在其打开位置xO中。
否则(n)控制单元12在方法过程中跳回到步骤29。
在图3中示出的本发明的变型方案在步骤20至27的顺序上以及
在步骤28至30的顺序上与按照图2的方法一致。但是与图2不同，
在按照图3的方法变型方案中，在步骤23与28中间连接有两个附加
的步骤31和32。
如果在按图3的方法变型方案中，在步骤23中通过控制单元12
确定出，在阻挡时间结束之前工作周期已经结束，则控制单元12重新
把计时器变量置于零。该控制单元现在在步骤31中递增计数器变量，
该计数器变量在没有标准化的情况下对彼此相继的工作周期的数量进
行计数。
在接着的步骤32中控制单元12检查，该计数器变量是否超过预
定的阈值，该阈值例如被置于数值10。只有当是这种情况(Y)时，
也就是当在多个(例如10个)彼此相继的工作周期上没有执行标准化
时，控制单元12在方法执行中跳到步骤28并且由此通过给出打开指
令O’引起窗户玻璃2的自动打开。
否则(N)，控制单元12结束该方法周期而没有其他的动作(步
骤27)。
所述的方法周期随着车窗玻璃升降器的每一个的工作周期重新实
施。在此如果在多个彼此相继的工作周期上没有达到阻挡时间，那么
就相应地增加该计数变量。一旦在接着的工作周期中达到阻挡时间，
在标准化过程中(步骤26)将计数变量置于零。
本发明借助上述的实施例变得特别清楚，但尽管如此却不限于这
些实施例。而是可以从权利要求和上面的描述中导出本发明的许多的
其他的实施形式。
附图标记清单
1车窗玻璃升降器
2(车辆)窗户玻璃
3伺服电机
4调节机构
5移动路径
6电动机轴
7驱动蜗杆
8蜗轮
9滑块
10导轨
12控制单元
13转动位置传感器
14环形磁铁
15霍尔传感器
16操作按键
20-32步骤
x(机械的)调节位置
xO打开位置
xC关闭位置
x’(逻辑的)调节位置
SH脉冲信号
φ旋转角
I电动机电流
x’A初始角
O打开指令
O’打开指令
C关闭指令