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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.
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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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Aus der Druckschrift
DE 692 08 444 T3 ist ein selbstkorrigierendes, automatisches Faltdach bekannt. Bei diesem Faltdach wird eine Winkelstellung von mechanischen Drehlagern erfasst und eine momentane Stellung des Faltdachs überwacht. Hierbei wird ein Istwert mit einem Sollwert verglichen. Damit kann sichergestellt werden, dass sich das Faltdach korrekt bewegt.
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Aus der Druckschrift
DE 198 45 820 B4 ist ein Verfahren zum Steuern der Stellbewegung von elektrisch angetriebenen Aggregaten eines Kraftfahrzeuges bekannt.
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Aus der Druckschrift
DE 11 2004 001 844 T5 ist ein Verfahren zur Einstellung der Position eines Gegenstandes bekannt, der mittels einer Antriebsanordnung zwischen zwei Endpositionen bewegbar ist.
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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 gesamtes 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 ggf. 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 gelöst.
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Eine Vorrichtung zum Steuern des Bewegungsvorgangs eines Verdecksystems, insbesondere mittels des Verfahrens, umfasst
- (a) Aktuatoren zum Verfahren des Verdecksystems in eine Position,
- (b) eine Mehrzahl von Positionssensoren, die dazu ausgelegt sind, eine aktuelle Position des Verdecksystems zu erfassen und abhängig davon jeweils eine aktuelle Positionsinformation zu erzeugen,
- (c) eine Vergleichseinrichtung, die zum Erfassen einer Abweichung einer der Positionsinformationen zu der überwiegenden Anzahl der Positionsinformationen eingerichtet ist, und
- (d) eine 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 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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Das Verdecksystem wird 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 der Erfindung 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 Position 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.
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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 Antriebseinrichtung 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.
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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 einsetzen, 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.
