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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Steuern des Bewegungsablaufs eines Verdecksystems, insbesondere eines
Verdecksystems für
ein Cabriofahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine
Vorrichtung zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ein
System zum Öffnen
und Schließen
eines Faltverdeckes oder beweglichen Fahrzeugdachs bei einem Cabrio-Fahrzeug,
welches auch Positionssensoren aufweist, ist zum Beispiel in der
Deutschen Patentanmeldung
DE
102 01 871 A1 beschrieben.
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Heute
bekannte öffnungsfähige Fahrzeug-Dachsysteme,
nachfolgend kurz als Verdecksysteme bezeichnet, weisen neben dem
eigentlichen Verdeck mindestens einen steuerbaren Antrieb und ein
in seiner Position verstellbares Bauteil auf. In Abhängigkeit
von dem Ansprechen mindestens eines verstellbaren Bauteils wird
damit das Verdeck des Verdecksystems aus einem geschlossenen Zustand automatisch
von einem Dachbereich entfernt, zusammenfaltet bzw. zusammenlegt
und für
einen geöffneten
Zustand in einen Stauraum befördert.
Dies gilt gleichermaßen
für Faltdächer mit
Stoffkomponenten (Soft-Top) wie auch für mehrteilige Hartschalensysteme
(Hard-Top). Typischerweise werden zwei oder mehrere Hartschalen
verwendet, um ein gesam tes Dach abzudecken. Die zugehörigen mechanischen
Verbindungen, Gelenke und Antriebe weisen einen erheblichen Raumbedarf
auf und benötigen daher
nachteiligerweise einen großen
Stauraum. Eine hydraulische Ankopplung, insbesondere der vordersten
Schale, reduziert die Anzahl der benötigten mechanischen Komponenten
erheblich.
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Während des
Entfaltens des Verdecksystems werden gleichzeitig die rein mechanischen Komponenten
zusammen mit den hydraulischen Aktuatoren bewegt. Hierbei muss darauf
geachtet werden, dass die Bewegung der einzelnen Antriebe und Aktuatoren
synchron entsprechend einer vorgegebenen Steuersequenz erfolgt,
um eine Beschädigung der
einzelnen Schalen durch andere Schalen zu vermeiden. Dabei verfährt das
Verdecksystem zwischen einer Startposition, bei der das Verdecksystem
vollständig
entfaltet ist, und einer Endposition, bei der das Verdecksystem
vollständig
im Stauraum untergebracht ist.
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Daneben
existiert bei vielen Verdecksystemen auch eine Zwischenposition.
Aus Wartungsgründen
wird das Verdecksystem in diese Zwischenposition gefahren, um die
einzelnen Gelenke, Verstrebungen und andere Elemente zum Zweck der Wartung
erreichen zu können.
Das Verdecksystem verbleibt in dieser Zwischenposition für die Dauer
der Wartungsarbeiten. Die hydraulischen Aktuatoren geben typischerweise
innerhalb einer solchen Dauer nach, so dass sich die Positionen
der hydraulisch bewegten Hartschalen etwas verändern können. Das mechanische Gestänge und
die daran befestigten Schalen behalten während dieser Dauer im Wesentlichen
ihre Position bei. Die Stellung des hydraulischen Aktuators ist
somit nicht mehr synchron zu der Stellung des mechanischen Gestänges, wie
dies erforderlich ist. Vielmehr sind die Schalen zueinander verschoben.
Daher besteht die Gefahr, dass ausgehend von dieser Position das Verdecksystem
beim vollständigen
Entfalten über
die Fahrzeugkabine bzw. Zusammenfalten in den Stauraum beschädigt wird.
Eine Problematik ergibt sich insbesondere daraus, dass sich diese
eingenommene aktuelle Position des Verdecksystems von der vorgesehenen
und zuvor angefahrenen Zwischenposition mehr oder weniger stark
abweicht. Dies ist im Allgemeinen unerwünscht, da es so ggfs. zu Beschädigungen
der Elemente des Verdecksystems kommen kann.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
verbesserte und insbesondere eine für ein Verdecksystem eines Kraftfahrzeuges
sicherere Positionsbestimmung anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und/oder durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
9 gelöst.
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Demgemäß ist vorgesehen:
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Ein Verfahren zum Steuern
des Bewegungsablaufs eines Verdecksystems mit den folgenden Schritten:
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- (a) Gleichzeitiges Betätigen einer Mehrzahl von Aktuatoren
des Verdecksystems, die dem Verfahren des Verdecksystems in eine
vorgegebene Position dienen;
- (b) Bestimmen von Positionsinformationen mittels einer Mehrzahl
von Positionssensoren des Verdecksystems, wobei die Positionssensoren
die aktuelle Position des Verdecksystems erfassen und abhängig davon
jeweils eine aktuelle Positionsinformation erzeugen;
- (c) Erfassen einer Abweichung einer der Positionsinformationen
zu der überwiegenden
Anzahl der Positionsinformationen;
- (d) Betätigen
eines Teils der Aktuatoren solange, bis die Abweichung unterhalb
eines vorbestimmten Schwellwertes liegt, wobei der Teil der Aktuatoren
dem Positionssensor zugeordnet ist, dessen Positionsinformation
von der überwiegenden
Anzahl der Positionsinformationen abweicht.
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Eine Vorrichtung zum Steuern
des Bewegungsvorgangs eines Verdecksystems, insbesondere mittels eines
Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche,
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- (a) mit Aktuatoren zum Verfahren des Verdecksystems
in eine Position,
- (b) mit einer Mehrzahl von Positionssensoren, die dazu ausgelegt
sind, eine aktuelle Position des Verdecksystems zu erfassen und
abhängig
davon jeweils eine aktuelle Positionsinformation zu erzeugen,
- (c) mit einer Vergleichseinrichtung, die zum Erfassen einer
Abweichung einer der Positionsinformationen zu der überwiegenden
Anzahl der Positionsinformationen eingerichtet ist, und
- (d) mit einer Steuereinrichtung, die einen Teil der Aktuatoren
solange ansteuert, bis die Abweichung unterhalb eines vorbestimmten
Schwellwertes liegt, wobei der Teil der Aktuatoren dem Positionssensor
zugeordnet ist, dessen Positionsinformation von der überwiegenden
Anzahl der Positionsinformationen abweicht.
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Eine
der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Fehlstellung
oder nicht synchrone Position mittels der einzelnen Positionssensoren
zu erfassen. Hierbei wird eine zumindest teilweise vorhandene Redundanz
der einzelnen Positionssensoren genutzt. Mit den Positionssensoren
und den von ihnen bestimmten überwiegenden
Anzahl von Positionsinformationen kann die Position des Verdecks vollständig oder
zumindest weitgehend bestimmt werden. Einzelne Positionsinformationen,
welche mit der überwiegenden
Anzahl der Positionsinformation nicht übereinstimmen, sind daher als
abweichend identifizierbar. Eine Ansteuerung oder Betätigung einzelner
Aktuatoren oder eines Teils der Aktuatoren verändert die Position von nur
einem Teil der Positionssensoren. Entsprechend werden gezielt die
Aktuatoren angesteuert, welche mit dem Positionssensor zugeordnet
sind, dessen Positionsinformation abweichend ist. Der Aktuator wird
so betätigt,
dass er der Fehlstellung entgegengewirkt.
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Durch
das vorstehend beschriebene Verfahren verändert sich die mittlere Position
des Verdeckssystem nicht oder nur in sehr geringem Umfang. Hierdurch
wird eine Beschädigung
durch eine mögliche Kollision
bewegter Elemente vermieden.
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Die
Aktuatoren können
individuell angesteuert werden, um die beweglichen Komponenten mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten und unterschiedlichen Beschleunigungen zu bewegen.
Hierdurch kann gleichzeitig eine Vorwärtsbewegung des Verdecksystems
erreicht werden, wobei zusätzlich eine
Fehlstellung ausgeglichen wird.
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Insbesondere
kann die vorgegebene Position eine Zwischenposition sein. Diese
Zwischenposition wird für
längere
Dauer eingenommen, ist jedoch mechanisch instabil. Vor allem hydraulische
oder pneumatische Aktuatoren verändern
in der Dauer ihre Stellung. Die Zwischenposition kann unter Anderem
der Wartung des Verdecksystems dienen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren
Unteransprüche
oder ergeben sich aus der Beschreibung in Zusammenschau mit der
Zeichnung.
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Nach
einer Ausgestaltung wird das Verdecksystem in die Endposition des
Verdecksystems verfahren, wenn durch Betätigen des Teils der Aktuatoren
die Abweichung der einen Positionsinformation zu der überwiegenden
Anzahl der Positionsinformationen nicht unterhalb eines Schwellwertes
reduzierbar ist. Manche Positionen mit Fehlstellungen der einzelnen
bewegten Komponenten können
unter Umständen
nicht mehr durch gezielte Betätigung
geeigneter Aktuatoren korrigiert werden. Diese Positionen sind zum
Teil vorab bekannt. Hierzu können
geeignete Tabellen abgelegt und im Bedarfsfall die Position mit
der überwiegenden
Anzahl von Positionsinformationen und/oder den abweichenden Positionsinformationen
identifiziert werden. Oder die Positionen mit der nicht kompensierbaren
Fehlstellung werden durch Versuche mit geeignet erscheinenden Betätigungen
der Aktuatoren erkannt. In dem Fall ist es sicherer, das Dach zuerst
in eine definierte Position zu verfahren, wobei unter einer definierten
Position eine Position verstanden wird, in der die Lage sämtlicher
bewegbarer Komponenten eindeutig definiert ist. Eine solche definierte
Position kann dadurch festgelegt sein, dass alle Gelenke gestreckt
oder zusammengeklappt sind; die minimale oder maximale Flüssigkeitsmenge
in die hydraulischen Aktuatoren gepumpt ist.
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Die
definierte Position kann eine erste Endposition in einem aufgeklappten
(Hartschalendach, Klappdach) oder aufgespannten (Faltdach) Zustand des
Verdeckssystems bezeichnen, bei dem das Verdeckssystem oberhalb
einer Fahrgastkabine angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann
die Endposition eine zweite Endposition in einem zusammengeklappten
oder zusammengefalteten Zustand des Verdeckssystems bezeichnet,
bei dem das Verdeckssystem in einem zumindest teilweise geschlossenen
Stauraum, beispielsweise im Kofferraum oder in einem eigens für ein Klapp-
oder Faltdach vorgesehenen Stauraum, untergebracht ist.
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Gemäß einer
Weiterbildung wird die definierte Position aus der ersten Endposition
und der zweiten Endposition derart ausgewählt, dass beim Verfahren des
Verdecksystems in die ausgewählte
Endposition Zwischenpositionen vermieden werden, die mit hoher Genauigkeit
eingenommen werden müssen.
Beim Verfahren von der ersten Endposition zu der zweiten Endposition
existiert typischerweise ein kritischer Punkt, der sehr hohe Anforderungen
an die Positioniergenauigkeit stellt. Werden diese nicht eingehalten,
besteht eine erhebliche Gefahr der Beschädigung des Verdecksystems.
In Abhängigkeit der
aktuellen Position wird daher die anzufahrende Endposition ausgewählt. Die
Bewegungsrichtung ist vorteilhafter Weise von dem kritischen Punkt
abgewandt.
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Nach
einer Ausgestaltung wird ein mechanisches Modell des Verdecksystems
erstellt und ein Zuordnen eines Teils der Aktuatoren zu einem Positionssensor
erfolgt anhand des mechanischen Modells. Das mechanische Modell
umfasst zweckmäßiger Weise
eine Tabelle mit einer Angabe, welcher Aktuator die Position und
Bewegung welches Positionssensors beeinflusst. Vorteilhafter Weise
enthält
das Modell auch eine Beschreibung des Bewegungsablaufs der verknüpften Positionssensoren
bei Ansteuerung dieses individuellen Aktuators.
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Gemäß einer
Ausgestaltung werden die Positionsinformationen mit vorgegebenen
Positionsinformationen des Bewegungsablaufs zum Erfassen einer Abweichung
einer der Positionsinformationen verglichen werden. Die zusätzliche
Information aus dem vorgegebenen Bewegungsablauf wird zur einfacheren
Identifizierung der abweichenden Positionsinformationen herangezogen.
Die Po sition des Verdecksystems kann dabei anhand der überwiegenden Anzahl
der Positionsinformationen bestimmt werden.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und von Figuren erläutert.
In den Figuren zeigen:
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1:
eine Seitenansicht eines Verdecksystems in halbentfaltetem Zustand
und
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2:
ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
in der Seitenansicht ein Cabrio, in dessen Kofferraum ein Hartschalenverdecksystem untergebracht
ist. Das Verdecksystem weist eine vorderste Schale 3, eine
mittlere Schale 2 und eine hintere Schale 1 auf.
In der hinteren Schale 1 kann ein Rückfenster integriert sein.
Eine Antriebseinrichtung 14 in dem Kofferraum betätigt ein
Gestänge
mit einem Haupt-Viergelenk 11. Dieses ist mit der mittleren Schale 2 verbunden
und über
einen Schwenkhebel 12 mit der hinteren Schale 1 verbunden.
Die mittlere Schale 2 und die vordere Schale 3 sind über mehrere hydraulische
Aktuatoren 13 miteinander verbunden. Die Antriebseinrichtung 14 bewegt
das primäre
Gestänge 11,
so dass die drei Schalen 1, 2, 3 aus
dem Kofferraum herausgehoben werden. Ab einer bestimmten Position
des Gestänges 11 bzw.
des Verdecksystems werden die hydraulischen Aktuatoren 13 betätigt, damit
die vordere Schale 3 nach vorne geschoben wird. Diese kritische
Position muss mit sehr hoher Genauigkeit erreicht werden, typischerweise
besteht hierbei nur eine Toleranz von 2 mm. Ansonsten kollidiert
die vordere Schale 3 beim Vorschieben mit einer oder den
beiden anderen Schalen 1, 2. Eine Steuereinrichtung 10 steuert
dazu die An triebseinrichtung und die Aktuatoren 13 nach
einem vorgegebenen Ablauf- oder Zeitplan an. Die Ansteuerung muss
dabei zwischen den verschiedenen Antriebseinrichtungen und den Aktuatoren 13 gemäß diesem
Ablaufplan synchron erfolgen.
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Das
Verdecksystem weist eine Vielzahl von Sensoren 20-26 auf.
Die Sensoren 20, 21 sind an der Fahrzeugkarosserie
angeordnet, die Sensoren 22, 25 an den Schalen
und die Sensoren 26 an dem Gestänge bzw. der Antriebseinrichtung.
Die Sensoren umfassen Bewegungs- oder Lagesensoren 25, 26, die
einen Winkel, eine Winkeländerung,
eine Bewegung oder einen Abstand messen. Ferner können die Sensoren 20, 21, 22 als
Kontaktsensoren ausgebildet sein, welche die Auflage der Schalen
an bestimmten Punkten erfassen. Die Sensoren sind mit einer Auswertungseinrichtung 15 zum Übertragen der
Signale verbunden. Die Übertragung
kann leitungsgebunden oder drahtlos erfolgen. Zweckmäßigerweise
ist die Auswertungseinrichtung 15 in der Steuereinrichtung 10 integriert.
Die Funktion all der beschriebenen Sensoren 20-26 ist
die Position des Verdecks und seiner bewegten Komponenten zu bestimmen,
daher werden sie auch als Positionssensoren bezeichnet.
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Das
Verdeck wird durch eine Antriebseinrichtung und ein oder mehrere
Aktuatoren 13 entlang einer vorbestimmten Bahn bewegt,
d. h. entfaltet bzw. gefaltet. Hierzu werden permanent die Positionssignale
von einer Vielzahl von Sensoren 20-26 ausgewertet.
Aus den Positionssignalen wird die Position des Verdecks zu jedem
Zeitpunkt bestimmt. Das umschließt die individuelle Lage der
einzelnen Schalen 1, 2, 3 gegenüber dem
Fahrzeug und gegenüber
einander. Die Sensoren bestimmen dazu die Position, den Winkel,
die Geschwindigkeit und/oder eine Berührung mit anderen Komponenten,
wie z. B. der Frontscheibe. Anhand der momentanen Position kann
das Steuersystem 10 die Steuerbefehle für die Aktuatoren und die Antriebseinrichtung
bestimmen, um diese synchron zueinander zu bewegen.
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Für Wartungs-
und Reinigungsarbeiten wird das Verdecksystem teilweise entfaltet,
z. B. wie in 1 dargestellt, positioniert.
In dieser Lage verbleibt das Verdecksystem für eine längere Dauer. Dabei verschieben
sich die Zylinder der hydraulischen Aktuatoren und die vordere Schale 3 verschiebt
sich bezüglich
der anderen beiden Schalen 1, 2. Soll nun das
Dach durch das Verdecksystem geschlossen werden, kann möglicherweise
beim Vorschieben der vorderen Schale 3 das Verdeck beschädigt werden. Das
folgende Ausführungsbeispiel
verhindert eine solche Beschädigung.
Zu einem ersten Zeitpunkt (Start) befindet sich das System in einer
beliebigen Position, z. B. in der zuvor angegebenen. Das Verdecksystem
wird unter Verwendung aller Aktuatoren wie üblich in die gewünschte Position
bewegt, z. B. geschlossen (S2). Dabei werden permanent alle verfügbaren Positionssensoren 20-26 überwacht.
Die Positionssignale werden in Positionsinformationen übertragen.
Die Positionsinformationen jedes einzelnen Positionssensors werden
bestimmten Positionen des Verdecks beim Entfalten bzw. Zusammenfalten zugeordnet.
Diese Zuordnung nimmt eine Vergleichseinrichtung 15 vor,
die gleichzeitig auch die einzelnen Positionsinformationen der Mehrzahl
von Positionssensoren 20-26 erfassen kann. Die
Vergleichseinrichtung 15 überprüft, ob die durch die verschiedenen
Positionsinformationen mit festgelegten Positionen übereinstimmen
(S3). Erfolgt hierbei eine wesentliche Abweichung, so ist dies auf
eine nicht-synchrone Bewegung der bewegten Elemente des Verdecksystems
zurückzuführen. Dies
kann insbesondere für
die hydraulische bewegte vordere Schale 3 der Fall sein.
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Eine
Abwandlung vergleicht die Positionsinformationen direkt miteinander
ohne dabei vorbestimmte Positionen heranzuziehen. Für ein synchron bewegtes
Verdeck müssten
alle Positionsinformationen übereinstimmen.
Das Gestänge
und die daran befestigten Positionssensoren bewegen sich synchron.
Entsprechend stimmen deren Positionsinformationen immer überein.
Verschieben sich asynchron die hydraulisch oder pneumatisch bewegten Komponenten
des Verdecks weichen deren Positionsinformationen von den anderen
Positionsinformationen ab. Die hydraulischen oder pneumatischen Aktuatoren
zugehörige
zu den abweichenden Positionsinformationen müssen dann nachgesteuert werden.
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In
einem nachfolgenden Schritt (S4) wird geprüft, ob die Abweichung der Positionen
zueinander ausregelbar ist. Dies ist dann möglich sein, wenn durch Betätigung einzelner
Aktuatoren, z. B. der hydraulischen Aktuatoren, die vordere Schale 3 angehoben,
vorgeschoben oder gedreht werden kann. In diesem Fall werden die
entsprechenden Aktuatoren solange individuell oder in Gruppen betätigt, bis
die Positionsinformationen einer identischen Position entsprechen
(S6). Danach kann mit der Bewegung des Verdecks fortgefahren werden
(S2), bis das Dach in der gewünschten
Endlage ist (S9).
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Nachdem
festgestellt wurde, dass einzelne Positionsinformationen nicht übereinstimmen
(S3) und diese nicht durch Betätigen
einzelner Aktuatoren in Übereinstimmung
gebracht werden können
(S4), wird eine Schutzfunktion ausgeführt (S7). Dazu wird vorzugsweise
das Verdeck vollständig
entfaltet, so dass es über
der Fahrgastzelle angeordnet ist. Dieser Zustand ist mechanisch
eindeutig. Die einzelnen Schalen 1, 2, 3 sind
in eindeutiger und vorgegebener Weise angeordnet und die Positionsinformationen der
verschiedenen Positionssensoren stimmen wieder überein. Ein zweiter solcher
mechanisch eindeutiger Zustand liegt vor, wenn das Verdeck vollständig zusammengelegt
in dem Kofferraum angeordnet ist.
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Eine
Beschädigung
des Verdecks bei dem Ausführen
der Schutzfunktion (S7) kann vorteilhafterweise durch eine günstige Wahl
der Endposition erreicht werden. Die Steuereinrichtung 10 oder
das Steuersystem überwachen,
ob beim Entfalten des Verdecks bereits die kritische Position erreicht
wurde. Falls dies der Fall ist, wird das Verdeck vollständig entfaltet
und ansonsten wieder zusammengelegt und in dem Kofferraum angeordnet.
Mit anderen Worten, das Verdeck wird so gesteuert, dass die kritische
Position nicht durchlaufen wird.
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Eine
individuelle Ansteuerung der einzelnen Aktuatoren umfasst eine getrennte
Ansteuerung des hydraulischen Systems von dem mechanischen System 11, 12,
aber auch eine individuelle Ansteuerung der hydraulischen Aktuatoren
untereinander. Hierzu sind Ventile vorgesehen, die eine Versorgung
der hydraulischen Aktuatoren mit unterschiedlicher Flüssigkeitsmenge
ermöglichen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt. Obwohl die vorliegende
Erfindung vorstehend mit Bezug auf Wartungsarbeiten bei dem Verdecksystem
eines Cabrio-Fahrzeugs
beschrieben wurde, lässt
sich auch für
andere Anwendungen einsetzen.
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Das
Verfahren ist allgemein zur Ansteuerung eines Verdecksystems, beispielsweise
eine Schiebe-/Hebedachsystem oder eines Faltdachsystem oder Hardtopsystem
geeignet. Ebenso ist das Verfahren nicht auf Verdecksysteme im Automobilbereich
beschränkt,
sondern lässt
sich auch anderorts vorteilhaft ein setzen, beispielsweise beim Verstellen von
Markisen und dergleichen.
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Als
Positionssensoren können
sämtliche Sensoren
herangezogen werden, die dazu geeignet und ausgelegt sind, die Position
und Lage von Elementen des Verdecksystems, also des Verdecks, des Antriebs
und des Gestänges,
zu bestimmen. Die Positionsbestimmung kann dabei optisch, akustisch, mechanisch,
induktiv, kapazitiv und dergleichen ausgebildet sein.
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Aktuatoren
können
hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch arbeiten. Aktuatoren
können
auch Motoren jeglicher Art sein.
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- 1,
2, 3
- Schalen
- 10
- Steuereinrichtung
- 11,
12
- Gestänge
- 13
- Aktuatoren
- 14
- Antriebseinrichtung
- 15
- Auswerteeinrichtung
- 16
- Vergleichseinrichtung
- 20-26
- Sensoren
- S1-S7
- Verfahrensschritte