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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsanordnung
zum Öffnen
und Schließen
von schwenkbaren Fahrzeugflügeln
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei solchen Betätigungsanordnungen werden schwenkbare
Fahrzeugflügel
wie Klappen, Deckel, Hauben oder Türen auf Anforderung mittels
Antriebsmechanismen automatisch geöffnet und geschlossen.
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Aus der
DE 196 15 021 A1 ist eine
Betätigungsanordnung
zum Öffnen
und Schließen
von schwenkbaren Fahrzeugflügeln
mit einem Fluidantrieb, einer Steuereinheit und einer Sensoreinheit
bekannt. Die schwenkbaren Fahrzeugflügel sind zwischen einer Ausgangslage
und einer Endlage bewegbar. Die Betätigung des Antriebes zur Bewegung des
Fahrzeugflügels
ist nur dann möglich,
wenn die Verriegelung aufgehoben ist, wobei der Verriegelungszustand über Mikroschalter
detektiert wird.
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Die
DE 197 06 393 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug
mit elektronischer Steuereinrichtung für die Betätigung der Kraftfahrzeugtür mit Kraftfahrzeugtürverschluss.
Die elektronische Steuereinrichtung besitzt eine in der Karosserie
angeordnete und an ein elektrisches Bordnetz im Kraftfahrzeug angeschlossene
karosserieseitige Steuerelektronik sowie eine in der Kraftfahrzeugtür befindliche
und von einem dortigen Akkumulator mit Energie versorgte Türseitige Steuerelektronik.
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Die
DE 40 07 162 A1 beschreibt eine solche Betätigungsanordnung
zum Öffnen
und Schließen von
schwenkbaren Fahrzeugflügeln
mit einem von einer Steuereinrichtung gesteuerten Fluidantrieb,
einem ungesteuerten Fluidantrieb und einer Sensoreinrichtung, wobei
der Fahrzeugflügel
von einer Ausgangslage bis zu einer Endlage von dem gesteuerten Fluidantrieb
und dem ungesteuerten Fluidantrieb angetrieben wird. Die Sensoreinrichtung
umfasst einen Drehzahlsensor, welcher die Drehzahl eines die Hydraulikpumpe
antreibenden Elektromotors erfasst. Bei einem durch ein Hindernis
beim Öffnen
oder Schließen
bewirkten Drehzahlabfall des Elektromotors wird von der Steuereinrichtung
entweder der Bewegungsvorgang abgeschaltet oder die Bewegungsrichtung
umgekehrt.
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Mittels dieser Betätigungsanordnung
werden die bekannten Nachteile von manuell durchzuführenden Öffnungs-
oder Schließvorgängen bei
schwenkbaren Heckdeckeln, wie großer Kraftaufwand und schwere
Erreichbarkeit, wenn sich der Heckdeckel in der obersten Stellung
befindet, behoben Aufgabe der Erfindung ist es, eine Betätigungsanordnung
zum Öffnen
und Schließen
von Fahrzeugflügeln
zu schaffen, bei welcher eine Überbeanspruchung
des gesteuerten Antriebes beim Öffnen
des Fahrzeugflügels
zuverlässig
verhindert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche
kennzeichnen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
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Der Hauptgedanke der Erfindung besteht
darin, sicherzustellen, daß die
Verriegelungseinheit des Fahrzeugflügels vollständig entriegelt ist, bevor
der gesteuerte Fluidantrieb aktiviert wird. Dadurch können Beschädigungen
und Fehlfunktionen vermieden werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung wird
der aktuelle Zustand der Verriegelungseinheit durch Abfragen des
jeweiligen Steuerdrucks für
den Verriegelungszustand oder den Entriegelungszustand. Nur wenn
die Steuereinheit den Steuerdruck des Entriegelungszustands erkennt,
wird der Fluidantrieb aktiviert und der Öffnungsvorgang des Fahrzeugflügels gestartet.
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Bei einer anderen Ausführung wird
die Ausgangslage des Fahrzeugflügels
durch eine Sensoreinrichtung, welche beispielsweise einen Drehwinkelsensor
und/oder einen Sensor im Bereich einer Verriegelungseinheit umfaßt, detektiert.
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Bei einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
wird der aktuelle Öffnungswinkel
zwischen der Ausgangslage und der Endlage mittels einem Drehwinkelsensor
detektiert und ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuereinheit
weitergeleitet.
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Durch die Verwendung eines Drehwinkelsensors
kann der aktuelle Öffnungswinkel
des schwenkbaren Fahrzeugflügels
sehr genau ermittelt werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
wird der aktuelle Öffnungswinkel
des Fahrzeugflügels über die
Stellung eines Antriebshebels vom Drehwinkelsensor detektiert, wobei
der Antriebshebel die Betätigungskraft
des Fluidantriebs über
eine drehfester Verbindung auf einen Hebel eines Scharniers des
Fahrzeugflügels überträgt. Dies ermöglicht eine
geschützte
und kompakte Einbaulage des Drehwinkelsensors.
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Vorzugsweise umfaßt der Fluidantrieb einen gesteuerten
Fluidantrieb mit einem Hydraulikaggregat und einem Hydraulikzylinder,
wobei die Arbeitsrichtung sowie die Einschalt- und Ausschaltzeitpunkte
des gesteuerten Fluidantriebs von der Steuereinheit in Abhängigkeit
von der Auswertung des aktuellen Öffnungswinkels bestimmt werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
wird die Sensoreinrichtung zusätzlich
als Einklemm- und Überlastschutz
beim Auflaufen auf ein Hindernis verwendet. Zu diesem Zweck wertet
die Steuereinheit eine aktuelle Öffnungswinkeländerung im
Verhältnis
zur normalen Öffnungswinkeländerung aus,
wobei die normale Öffnungswinkeländerung
von der Laufzeit der Öffnungs- oder Schließbewegung abhängig ist.
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Wird innerhalb eines vorgegebenen
Zeitfensters keine Öffnungswinkeländerung
erkannt, weil der Fahrzeugflügel
gegen ein Hindernis gelaufen ist, dann wird die Öffnungs- oder Schließbewegung
gestoppt.
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Zusätzlich kann nach dem Stoppen
die Bewegungsrichtung des Fahrzeugflügels umgekehrt werden, wobei
die umgekehrte Bewegungsrichtung des Fahrzeugflügels nach Erreichen der ursprünglichen
Ausgangsposition gestoppt wird.
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Durch die beschriebenen Maßnahmen
kann auf einen zusätzlichen
Sensor für
den Einklemm- und Überlastschutz
verzichtet werden.
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Die Auslösung eines Öffnungs- oder Schließvorgangs
erfolgt durch den Benutzer über
eine Betätigung
von Bedienelementen, wobei der Bewegungsablauf jederzeit durch eine
erneute Betätigung
vom Benutzer gestoppt werden kann. Der Öffnungs- oder Schließvorgang
unterliegt der beschriebenen Überwachung
durch die Steuereinheit in Verbindung mit der Sensoreinheit. Die
Betätigungselemente
zur Auslösung
des Öffnungs-
oder Schließvorgangs
sind beispielsweise im Fahrzeuginnenraum, am Heckdeckel oder auf
einer tragbaren Fernbedienung angeordnet.
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Zusätzlich kann der Öffnungs-
oder Schließvorgang
auch automatisch ausgelöst
werden. Die automatische Auslösung
eines Öffnungsvorgangs durch
die Steuereinheit erfolgt dann, wenn eine Keyless-Go-Karte bei schließendem Heckdeckel
innerhalb des Kofferraums entdeckt wird, wobei die Keyless-Go-Karte
zum schlüssellosen
Zugang und zur schlüssellosen
Inbetriebnahme des Fahrzeugs verwendet wird.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
beschrieben.
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Es zeigt:
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1 Ein
Blockschaltbild der Betätigungsanordnung;
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2 eine
schematische Darstellung eines Steuerungsablaufs des Heckdeckels;
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3 eine
perspektivische Heckansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Betätigungsanordnung für einen
Heckdeckel;
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4 eine
Seitenansicht der Betätigungsanordnung
bei geöffnetem
Heckdeckel;
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5 eine
Seitenansicht der Betätigungsanordnung
in einem vergrößerten Maßstab.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfaßt die Betätigungsanordnung
zum Öffnen
und Schließen
von schwenkbaren Fahrzeugflügeln 3 eine
Steuereinheit 1, einen Fluidantrieb 2, welcher
beispielsweise einen gesteuerte Fluidantrieb 2.1, 2.2 und
einen ungesteuerten Fluidantrieb 2.3, 2.4 umfaßt, eine
Sensoreinrichtung 4, welche einen Drehwinkelsensor und
einen Sensor im Bereich einer Verriegelungseinheit 11 für den Heckdeckel 3 umfaßt, einen
Speicher 5, welcher auch Teil der Steuereinheit 1 sein
kann, und Bedienelemente 6, welche beispielsweise im Fahrzeuginnenraum,
am Heckdeckel oder auf einer tragbaren Fernbedienung angeordnet
sind. Der gesteuerte Fluidantrieb umfaßt ein Hydraulikaggregat 2.1 und
einen Hydraulikzylinder 2.2. Der ungesteuerte Fluidantrieb
umfaßt
ein Gasfederpaar 2.3 und 2.4. Die Verriegelungseinheit 11 für den Heckdeckel 3 weist
in der Regel ein Drehfallenschloß mit Drehfalle und Sperrklinke
auf, wobei die Drehfalle verriegelnd mit einem Schließbolzen
zusammenwirkt. Die Schließzustände der
Verriegelungseinheit 11 werden durch fluidische Schaltmittel
mit unterschiedlichen Steuerdrücken
gewechselt.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Steuerungsablaufs des Heckdeckels 6.
Bei einem Öffnungswunsch,
welcher der Steuereinheit 1 über Bedienelemente 6 übermittelt
wird, steuert Steuereinheit 1 den gesteuerten Fluidantrieb 2.1, 2.1 an,
so daß der
Heckdeckel 6 aus seiner Ausgangslage A in Richtung Endlage
E bewegt wird. Dies ist im Diagramm durch den Pfeil Öffnungsrichtung
OR dargestellt. Vor der Auslösung
der Öffnungsbewegung überprüft die Steuereinheit 1 den
Zustand der Verriegelungseinheit 11. Zu diesem Zweck ruft
die Steuereinheit 1 den augenblicklichen Steuerdruck der
Verriegelungseinheit 11 ab. Wird der Steuerdruck für Entriegeln
erkannt, so wird die Öffnungsbewegung ausgelöst.
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Bei Erreichen eines ersten vom Fahrzeughersteller
vorgegebenen Öffnungswinkels
O1, welcher im Speicher 5 gespeichert ist, schaltet die
Steuereinheit das Hydraulikaggregat 1 ab. Für die letzte Bewegungsphase
der Öffnungsbewegung
zwischen dem ersten vorgegebenen Öffnungswinkel O1 bis zur Endlage
E wird der Heckdeckel 6 nur noch durch das Gasfederpaar 2.3, 2.4 angetrieben.
Der Hydraulikzylinder 2.2 ist in dieser Phase freigegeben,
so daß die Kolbenstange
durch den Antriebshebel 3 weiter in Öffnungsrichtung mitbewegt wird.
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Bei einem Schließungswunsch, welcher der Steuereinheit 1 ebenfalls über die
Bedienelemente 6 übermittelt
wird, schaltet die Steuereinheit 1 das Hydraulikaggregat 2.1 wieder
ein, wobei der Hydraulikzylinder 2.2 jetzt in der umgekehrten
Arbeitsrichtung mit Druck beaufschlagt wird. Hierzu aktiviert die
Steuereinheit 1 entsprechende fluidische Schaltelemente, beispielsweise
ein Mehrwegeventil. Der Heckdeckel 3 wird nun von seiner
Endlage E in Richtung seiner Ausgangslage A bewegt. Dies ist im
Diagramm durch den Pfeil Schließrichtung
SR dargestellt. Bei Erreichen eines zweiten vom Fahrzeughersteller
vorgegebenen Öffnungswinkels
O2, welcher ebenfalls im Speicher 5 abgespeichert ist,
schaltet die Steuereinheit 1 das Hydraulikaggregat 2.1 wieder
ab. In der letzten Bewegungsphase der Schließbewegung zwischen dem zweiten
vorgegebenen Öffnungswinkel O2
und der Ausgangslage A wirkt nur noch die Federkraft des Gasfederpaares 2.3, 2.4 gegen
die Gewichtskraft des Heckdeckels 3. Die Federkraft des Gasfederpaars 2.3, 2.4 ist
jedoch so bemessen, daß die
Gewichtskraft des Heckdeckels 3 ausreicht, die Ausgangslage
A zu erreichen. Der Hydraulikzylinder 2.2 ist in dieser
Phase analog zur Öffnungsbewegung ebenfalls
freigegeben, so daß der
Stangenkopf durch den Antriebshebel 3 weiter in Schließrichtung
bewegt wird.
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Nach Erreichen der Ausgangslage A
aktiviert die Steuereinheit 1 das Hydraulikaggregat 2.1 und den
Hydraulikzylinder 2.2 für
eine vorgegebene Zeitdauer (beispielsweise 5 Sekunden), wobei der
Hydraulikzylinder 2.2 in Schließrichtung mit Druck beaufschlagt
wird. Dadurch wird eine zuverlässige
Abdichtung des Kofferraums erreicht und ein eventuell noch vorhandenes
Scharnierspiel eliminiert. Dieser Ablauf erfolgt in gleicher Weise,
wenn der Heckdeckel manuell geschlossen wird.
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Zu den beschriebenen Öffnungswinkeln
können
auch noch weitere Öffnungswinkel
für eine
Zwischenlage, beispielsweise vom Benutzer, programmiert werden.
Im Diagramm ist ein solcher Öffnungswinkel
Z eingezeichnet, welcher die Begrenzung des Öffnungswinkels darstellt um
eine Kollision mit einem abnehmbaren Dachaufbau, beispielsweise
einer Skibox oder einem Surfbrett, zu verhindern. Ist ein solcher Öffnungswinkel
für eine
Zwischenlage im Speicher 5 abgespeichert, dann wird ein Öffnungsvorgang
des Heckdeckels bei Erreichen dieses Öffnungswinkels Z gestoppt.
Die Programmierung des Öffnungswinkels
erfolgt dabei über
ein Eingabesystem im Fahrzeuginnenraum oder durch einen besonderen
Betätigungsablauf
der Bedienelement. So kann der Programmiervorgang beispielsweise
durch das Betätigen
eines bestimmten Bedienelements für eine vorgegebene Zeitspanne
(z. B. 5 Sekunden) und anschließendes Öffnen des
Heckdeckels bis zum Erreichen des gewünschten Öffnungswinkels und nochmaliges
Betätigen
des Bedienelements für
eine vorgegebene Zeitspanne zur Übernahme
des gewünschten Öffnungswinkels
in den Speicher 5. Zudem können gewünschte Öffnungswinkel in der Werkstatt über ein
Programmiergerät,
welches an den Fahrzeugbus angeschlossen wird in den Speicher 5 eingegeben
werden.
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Zur Erkennung ob ein vorgegebener Öffnungswinkel
erreicht ist, vergleicht die Steuereinheit 1, in regelmäßigen Abständen die
Ausgangssignale der Sensoreinheit 4, welche den aktuellen Öffnungswinkeln
entsprechen, mit den gespeicherten Öffnungswinkeln. Bei Übereinstimmung
wird dann ein gesteuerter Antrieb abgeschaltet, oder die Bewegung
des Fahrzeugflügels
gestoppt.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, umfaßt der gesteuerte
Fluidantrieb ein Hydraulikaggregat 2.1, einen Hydraulikzylinder 2.2 und
einen Antriebshebel 7 und ist im rechten Seitenbereich
des Kofferraums angeordnet. Die Antriebskraft des Hydraulikzylinders 2.2 wird über den
Antriebshebel 7 und eine Achse 8 auf einen Hebel
des rechten Mehrgelenkscharniers 9 übertragen, wobei der Antriebshebel 8 gelenkig
mit dem Stangenkopf des Hydrau likzylinders 2.2 verbunden
ist. Über
die Mehrgelenkscharniere 9 ist der Heckdeckel 3 um
eine horizontale Fahrzeugquerachse schwenkbeweglich an der Karosse
gelagert. Die Entlastung des Heckdeckels 3 erfolgt auf
beiden Seiten des Heckdeckels 3 an den Mehrgelenkscharnieren 9 durch
jeweils einen ungesteuerten Fluidantrieb 2.3, 2.4.
Die ungesteuerten Fluidantriebe 2.3, 2.4 sind
als Gasdruckfedern 2.3, 2.4 ausgeführt und
unter spiegelsymmetrischer Anordnung im rechten bzw. linken Wasserablaufkanal
angeordnet. 3 zeigt den
Heckdeckel in seiner Ausgangslage A (geschlossen).
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4 zeigt
den Heckdeckel 3 in seiner Endlage E (vollständig geöffnet).
Die Teleskope der als ungesteuerter Fluidantriebe 2.3 und 2.4 dienenden Gasfedern 2.3, 2.4 sind
in der vollständig
ausgeschobenen Stellung dargestellt, in der die Gasfedern 2.3, 2.4 den
maximal möglichen Öffnungswinkel
E des Heckdeckels begrenzen und den Anschlag bilden.
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5 zeigt
die Anordnung des Drehwinkelsensors 4 am Scharnierträger 10.
Der Drehwinkelsensor 4 ist über eine Koppelstange 4.1 mit
dem Antriebshebel 7 verbunden, um dessen Stellung fortlaufend
zu erfassen und an die Steuereinheit 1 weiterzuleiten.
Die Steuereinheit 1 wertet diese aktuellen Öffnungswinkel
aus vergleicht diese mit den abgespeicherten vorgegebenen Öffnungswinkeln.
Zudem ermittelt die Steuereinheit 1 eine aktuelle Öffnungswinkeländerung
und vergleicht diese mit der normalen Öffnungswinkeländerung,
welche von der Laufzeit der Öffnungs-
oder Schließbewegung
abhängig
ist. Wird innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters (z. B. 100 ms)
keine Öffnungswinkeländerung
erkannt, so schließt
die Steuereinheit auf ein Hindernis in der Bewegungsrichtung des
Heckdeckels 3 und stoppt den Öffnungsvorgang. Anschließend wird
die Bewegungsrichtung des Heckdeckels 3 umgekehrt und bis zur
Startstellung der unterbrochenen Schließ- oder Öffnungsbewegung ausgeführt.