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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schließen
eines elektrisch bewegbaren Bauteils, insbesondere einer Heckklappe,
an einem Fahrzeug, wobei das Bauteil zum Schließen in einer Beschleunigungsphase
auf eine Nominalgeschwindigkeit beschleunigt wird, eine Nominalgeschwindigkeit
des Bauteils über eine einstellbare Bewegungszeit und/oder über
einen einstellbaren Bewegungsweg in einer Haltephase gehalten wird
und in einer Bremsphase bis zum Schließen in einer Schließvorrichtung
abgebremst wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Computerprogrammprodukt
sowie auf eine Vorrichtung zum Schließen eines elektrisch
bewegbaren Bauteils, insbesondere einer Heckklappe, in einem Fahrzeug
mit einer Bewegungsmechanik, einem Antrieb, einer Steuerung sowie
Sensoren, die einen geschlossenen und einen offenen Zustand des Bauteils
detektieren.
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Es
sind mechatronische Antriebssysteme zur Betätigung von
Bauteilen, insbesondere Heckklappen, in Fahrzeugen bekannt. Bei
den mechatronischen Systemen gibt es grundsätzlich zwei
verschiedene Konstruktionen. Bei einer ersten Konstruktion wird
das bewegbare Bauteil mittels eines Motors und eines Getriebes über
ein Steuergerät angetrieben, bei einer anderen Konstruktion
wird das Bauteil, d. h. die Heckklappe, hydraulisch oder pneumatisch
angetrieben. Ein Steuergerät steuert ein hydraulisches
oder pneumatisches System mit einer Pumpe, die einen Kolben bewegt,
an.
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Es
ist zudem bekannt, eine Heckklappe beim Schließen und Öffnen
aus ei ner Ruheposition auf eine konstante, so genannte Nominalgeschwindigkeit
zu beschleunigen und kurz vor der Endposition die Geschwindigkeit
auf Null bis zum Endpunkt abzubremsen. Die positive und negative
Beschleunigung kann als Beschleunigungsphase bzw. Bremsphase oder
auch Rampe bezeichnet werden. Zur geschwindigkeitsabhängigen
Dämpfung in einem Endpunkt ist folgender Stand der Technik
bekannt.
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Die
DE 103 39 188 A1 beschreibt
eine Gasfeder mit einer Kolbenstange, die mittels einer Dämpfungseinrichtung
geschwindigkeitsabhängig gedämpft wird. Im Bereich
einer der beiden Endlagen des Hubweges liegt eine stärkere
Dämpfung der Hubbewegung als im Bereich des sonstigen Hubweges
vor.
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Außerdem
ist folgender Stand der Technik bekannt.
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Die
DE 20 2004 006 751
A1 beschreibt eine Verstelleinrichtung für einen
elektronisch gesteuerten Fensterheber, die ein erkennendes Einklemmschutzsystem
umfasst. Das Einklemmschutzsystem weist zwei Sensoren zur Aufnahme
und Bestimmung von zwei verschiedenen Kräften auf, die über
eine Auswerteeinheit ausgewertet werden, so dass ein zu verstellendes
Fenster in Abhängigkeit von der daraus zu bestimmenden
resultierenden Kraft zu stoppen oder umzukehren ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der
Eingangs genannten Art zu schaffen, die das Schließen eines
elektrisch betätigten Bauteils weiter optimiert, in dem
das Schließen möglichst bauteilschonend erfolgt.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch ein Verfahren dadurch gelöst, dass das
Bauteil über mindestens eine reduzierte Geschwindigkeitsstufe abgebremst
wird, die die Bremsphase in zumindest zwei Abbremsphasen aufteilt.
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Zudem
wird erfindungsgemäß die Aufgabe durch eine Vorrichtung
dadurch gelöst, dass die Steuerung einen Geschwindigkeitsregler
zur Ansteuerung von mindestens zwei Geschwindigkeitsstufen am Antrieb
aufweist. Der Geschwindigkeitsregler kann entweder als einfache
Geschwindigkeitssteuerung ausgebildet sein oder bevorzugt als Regler
mit einer Rückkopplung d. h. einer Aufnahme der Ist-Geschwindigkeit
zur Anpassung an die Soll-Geschwindigkeit.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Durch
die Einführung mindestens einer reduzierten Geschwindigkeitsstufe
neben einer eingestellten maximalen Geschwindigkeitsstufe als Nominalgeschwindigkeit
kann in der Bremsphase beispielsweise eine elektrische Heckklappe
möglichst langsam in den Schlossbereich einer Schließvorrichtung
eingefahren werden bei einer gleichzeitig optimierten schnellen
Schließzeit. Die Heckklappe wird also in einer möglichst
geringen Zeit geschlossen und fährt dabei gleichzeitig
langsam in das Schloss, so dass möglichst geringe Schließgeräusche
entstehen und eine Beschädigung an den sich schließenden
Bauteilen, wie der Heckklappe und der Schließvorrichtung
weitestgehend vermieden werden. Die Lebensdauer der Bauteile wird
somit maximal verlängert. Im Gegensatz zum Stand der Technik,
der lediglich die Verschiebung eines Startpunkts der Bremsphase
erlaubt, was gegebenenfalls zu einer unerwünschten langen
Gesamtschließdauer führt, kann nun das Schließen
eines Bauteils, wie beispielsweise einer Heckklappe, individuell
und abhängig von der Kinematik des Bauteils sowie der Bewegungsmechanik
eingestellt werden. Es können im Wesentlichen standardisierte
Bauteile eingesetzt werden, spezielle Gasfedern wie Eingangs beschrieben
sind nicht notwendig. Das Auftreten eines Schwingens einer Heckklappe
in der Abbremsphase (Bremsrampe) wird im Gegensatz zum Stand der
Technik weitestgehend vermieden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform sind deshalb die Zahl
der reduzierten Geschwindigkeitsstufen und der sich daraus ergebenden
Abbremsphasen, insbesondere abhängig vom Bewegungsverhalten
und des Gewichts verhältnisses des Bauteils und der involvierten
Bauteile, frei einstellbar. Das Einführen von mehreren
Geschwindigkeitsstufen hat den Vorteil, dass ein „Schwingen"
einer Heckklappe effektiv verhindert werden kann und ein sogenanntes „anmutiges"
d. h. möglichst langsames Schließen erzielt werden
kann. Die Einstellung berücksichtigt insbesondere den Punkt,
ab dem im Bewegungsweg, die Gewichtskraft des Bauteils gegenüber
der Kraft einer Gasfeder überwiegt.
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Bevorzugt
ist die Höhe der Geschwindigkeit der mindestens einen reduzierten
Geschwindigkeitsstufe frei einstellbar. Die reduzierte Geschwindigkeitsstufe
kann also kurz vor dem Endpunkt eingerichtet sein. Sie kann mittig
im Bremsweg oder nach einer ersten kurzen Abbremsphase vorgesehen
sein. Unter einer reduzierten Geschwindigkeitsstufe wird das Beibehalten
eines bestimmten Bruchteils der Nominalgeschwindigkeit über
eine bestimmte Zeitdauer oder Bewegungsweg verstanden. Eine proportionale Reduzierung
der Geschwindigkeit zum Weg oder zur Schließzeit findet
auf der Geschwindigkeitsstufe nicht statt.
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Bevorzugt
ist der Bremsweg und/oder die Bremsdauer jeder reduzierten Geschwindigkeitsstufe frei
einstellbar. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren
optimiert für jeden Heckklappentyp individuell eingestellt
werden. Das Verfahren kann für eine Vielzahl von verschiedenen
Produkttypen in verschiedenen Modellreihen eingesetzt werden. Außerdem
ist eine individuelle Einstellung angepasst an optimierte Sollwerte
für ein optimales und sanftes Schließen einer
elektrisch betätigbaren Heckklappe möglich.
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Ein
erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt weist
Programmbefehle auf, die eine Steuerung zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Optimierungs- und/oder Ausführungsverfahrens
zum Schließen des elektrisch betätigten Bauteils
veranlassen. Somit wird das Verfahren in einer Steuerung implementiert.
Ein derartiges Computerprogrammprodukt kann ein körperliches
Medium sein, beispielsweise ein Halbleiterspeicher, oder eine Diskette oder
eine CD-ROM. Das Computerprogrammprodukt kann jedoch auch ein nicht-körperliches
Medium sein. Das Computerprogrammprodukt kann auch ein Optimierungsprogramm
zur Ausführung in einer herkömmlichen Steuerung
oder eine virtuelle, modulartige Maschine zur Ausführung
durch einen Prozessor in der Steuerung sein.
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Durch
eine Einführung eines Geschwindigkeitsreglers zur Ansteuerung
von mindestens zwei Geschwindigkeitsstufen am Antrieb kann das Bauteil im
Wesentlichen schwingungsfrei in eine Schließvorrichtung
und somit bauteilschonend einfahren.
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Bevorzugt
umfasst der Geschwindigkeitsregler die Ansteuerung von verschiedenen,
insbesondere stufenlos variablen, Geschwindigkeitsstufen. Daher
können beliebig viele reduzierte Geschwindigkeitsstufen
mit dazwischen liegenden Abbremsphasen bzw. sogenannte Bremsrampen
eingeführt werden, um einen effektiven, sanften Einlauf
einer Heckklappe in einer Schließvorrichtung zu realisieren. Dies
ermöglicht eine maximale Variabilität bezüglich der
Erreichung einer so genannten anmutigen Schließbewegung.
Dabei bleibt die Gesamtschließzeit im Wesentlichen gleich
gegenüber einer herkömmlich zu schließenden
Heckklappe. Die Heckklappe wird sicher geschlossen, so dass eine
Verriegelung der Heckklappe stattfinden kann und die Schließgeschwindigkeit
ausreichend groß ist, um in der Schließvorrichtung
in eine Vorraste und Hauptraste sicher einzuklinken.
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Außerdem
kann das erfindungsgemäße Verfahren mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sowohl in hydraulischen bzw. pneumatischen Öffnungs- und
Schließsystemen als auch in mechatronischen Systemen, die
als Antrieb einen Elektromotor mit Getriebe umfassen, eingesetzt
werden. Es können herkömmliche Gasfedern eingesetzt
werden, aufwendig ausgebildete, angepasste Gasfedern, wie sie Eingangs
beschrieben wurden, sind nicht erforderlich.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerung einen
Zeitgeber auf, um reduzierte Geschwindigkeitsstufen im Schließvorgang
abhängig von eingestellten Zeiten festzulegen.
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Bei
einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung
mit einer Speicher- und Auswerteeinheit ausgebildet. Die Speicher-
und Auswerteeinheit hat den Vorteil, dass definierte Geschwindigkeitsschließprofile
im Speicher festgelegt bzw. niedergelegt sein können, gemäß denen
die Heckklappe angesteuert wird. Die Geschwindigkeitsschließprofile
können individuell und/oder modellabhängig verändert
werden.
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Um
den Ist-Zustand vor allem beim Schließen eines betätigbaren
Bauteils, d. h. einer Heckklappe, festzustellen, ist vorzugsweise
eine Wegmesseinrichtung zur Aufnahme des Bewegungswegs des Bauteils
mit der Steuerung verbunden. Somit kann ab einem erreichten, definierten
Wegpunkt durch Detektion von der Wegmesseinrichtung die Bremsphase
eingeleitet werden, sowie die reduzierten Geschwindigkeitsstufen
abhängig vom Weg ausgeführt werden.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform ist die Wegmesseinrichtung am Antrieb,
insbesondere als magnetischer oder optischer Encoder angeordnet.
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Alternativ
oder zusätzlich, um die tatsächliche Heckklappenposition
festzustellen, kann die Wegmesseinrichtung vorteilhaft an der Bewegungsmechanik
angeordnet sein. Somit können Messungenauigkeiten zwischen
Antrieb und Bewegungsmechanik minimiert werden.
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Zur
Verfeinerung und Optimierung des erfindungsgemäßen
Schließverfahrens kann die Geschwindigkeit, d. h. sowohl
die Nominalgeschwindigkeit als auch die reduzierten Geschwindigkeitsstufen mittels
einer mit der Steuerung verbundenen Geschwindigkeitsmesseinrichtung überprüft
werden. Somit wird bei einem Schließen der Heckklappe das Schließprofil,
wie es in der Speichereinheit niedergelegt ist, genauer abgefahren.
Eventuelle Fehlfunktionen können gegebenenfalls von der
Steuerung schneller festgestellt werden.
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Es
ist überraschenderweise herausgefunden worden, dass eine
Heckklappe mit einem Schließprofil mit mehreren Geschwindigkeitsstufen
und dazwi schen liegenden Abbremsphasen zu einer anmutigen, sicheren
Schließbewegung führt, wobei ein Schwingen der
Heckklappe weitestgehend vermieden werden kann. Dabei ist die Anzahl
der Geschwindigkeitsstufen sowie die Höhe der Geschwindigkeit und
die Dauer abhängig von der Zeit oder des Bewegungswegs
frei wählbar bzw. parametrierbar. Dies schafft eine maximale
Variabilität, die anpassbar an jeden Heckklappentyp bzw.
an jede individuelle Heckklappe ist. Das erfindungsgemäße
Verfahren lässt sich als Computerprogrammprodukt einfach
in einer herkömmlichen Steuerung implementieren.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch
zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und
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2 ein
Weg-Geschwindigkeits-Diagramm eines Schließprofils einer
Heckklappe.
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Die 1 zeigt
in einer vereinfachten schematischen Darstellung eine Vorrichtung
zum Schließen und Öffnen einer elektrisch bewegbaren
Heckklappe 1 an einem Fahrzeug 2 mit einer Bewegungsmechanik 3,
einem Antrieb 4, einer Steuerung 5 sowie Sensoren 6, 7.
Die Sensoren 6, 7 können einen geschlossenen
und einen offenen Zustand der Heckklappe 1 detektieren.
An den Fahrzeuglängsseiten der Heckklappe 1 sind
jeweils Gasfedern 8 angeordnet.
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Auf
Betätigungsbefehle, die an einer Bedienstelle im Fond 9,
einer Bedienstelle 10 an einer Fernsteuerung oder an einer
Bedienstelle 11 an der Heckklappe 1 von einer
Person ausgelöst werden, kann die Heckklappe 1 geöff net
oder geschlossen werden.
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Der
Antrieb 4 verfügt über eine Wegmesseinrichtung
in Form eines Positionswertgebers 12, der gewöhnlich
als optischer oder bevorzugt als magnetischer Encoder mit einem
Hallsensor ausgebildet ist.
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In
der Steuerung 5 ist ein Geschwindigkeitsregler 13 integriert.
Im Geschwindigkeitsregler 13 können verschiedene
Geschwindigkeitsstufen am Antrieb 4 angesteuert werden.
Der Geschwindigkeitsregler 13 steuert den Antrieb 4 mit
einer maximalen, sogenannten Nominalgeschwindigkeit sowie reduzierte
Geschwindigkeiten an. Die Steuerung 5 weist zusätzlich
einen Zeitgeber 14 auf. Mittels dieses Zeitgebers 14 und
dem Positionswertgeber 12 lässt sich die Geschwindigkeit
am Antrieb 4 feststellen. Es können mittels des
Zeitgebers 14 die Geschwindigkeitsstufen zeitabhängig
angesteuert werden. Der Postionswertgeber 14 dient auch
der Ansteuerung der verschiedenen Geschwindigkeiten in mehreren
Geschwindigkeitsstufen abhängig vom Schließweg.
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Zusätzlich
weist die Steuerung 5 eine Speicher- und Auswerteeinheit 15 auf,
in der ein bestimmtes Schließprofil zum Schließen
der Heckklappe 1 gespeichert ist.
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Der
Sensor 6 in einer Schließvorrichtung 16 detektiert,
ob die Heckklappe 1 sicher geschlossen ist und eine Vor-
und Hauptraste sicher eingerastet sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren, das die in der 1 beschriebene
Vorrichtung ausführt, wird beispielhaft an dem in der 2 gezeigten
Weg-Geschwindigkeits-Diagramm im Folgenden beschrieben und dargestellt.
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Die
Abszissenachse s stellt den Schließweg der Heckklappe 1 dar,
wobei S1 der Startpunkt ist, der einer vollständig
geöffneten Heckklappe 1, wie in 1 dargestellt,
entspricht. Ein variabel verstellbarer Wegpunkt S2 entspricht
dem Punkt, in dem die auf eine Nominalgeschwindigkeit Vn beschleunigte Heckklappe 1 gemäß dem
Stand der Technik abgebremst wird, um im End punkt S3 rechtzeitig
zu stoppen und sicher in der Schließvorrichtung 16 zu
schließen.
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Die 2 zeigt
somit in gestrichelter Linie ein Schließprofil gemäß dem
Stand der Technik und im Gegensatz dazu ein Schließprofil
mit voller Linie gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren. Eine Beschleunigungsphase I, auch Rampe genannt, ist beim
Schließen der Heckklappe 1 gemäß dem
Stand der Technik sowie dem erfindungsgemäßen
Verfahren identisch. Die Heckklappe 1 wird anfangs auf eine
Nominalgeschwindigkeit Vn beschleunigt und dann in einer Haltephase
II über einen festgelegten Bewegungsweg gehalten.
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Erfindungsgemäß wird
jedoch in einer Bremsphase III die Heckklappe 1 in mehreren
Geschwindigkeitsstufen V1, V2, V3 abgebremst, so dass kurz vor dem
Endpunkt S3 die Heckklappe 1 anmutig
und sicher in der Schließvorrichtung 16 schließt.
Anmutiges Schließen heißt, dass die Heckklappe
möglichst geräuschlos und langsam schließt,
Beschädigungen an der Schließvorrichtung sowie
an der Heckklappe werden vermieden und somit eine möglichst
lange Lebensdauer aller Bauteile ermöglichen. Gleichzeitig schließt
die Heckklappe 1 auch sicher in der Schließvorrichtung 16 der
Hauptraste rastet ein. Insgesamt ist auch eine optimiert schnelle
Schließzeit, wie Sie vom Anwender gewünscht wird,
gegeben.
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Um
ein Schwingen der Heckklappe 1 effektiv zu verhindern,
sind die mehreren Geschwindigkeitsstufen V1, V2, V3 vorgesehen.
Von einer Geschwindigkeitsstufe zur nächsten ist jeweils
eine Abbremsphase R1, R2, R3 vorgesehen, in denen die Geschwindigkeit
in Abhängigkeit zum Weg s abnimmt. Diese Geschwindigkeitswegabnahme
kann proportional oder eine andere festgelegte Funktion sein.
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Es
können auch beliebig viele Geschwindigkeitsstufen V1, V2,
V3, abhängig von der Kinematik der Heckklappe 1,
vorgesehen sein. Dabei kann auch die Länge jeder einzelnen
Geschwindigkeitsstufe V1, V2, V3 variierbar, d. h. parametrierbar,
eingestellt werden. Die Parametrierung lässt sich in einem Computerprogrammprodukt
implementieren, das von der Steuerung 5 ausgeführt
ist. Die Steuerung 5 ist hierfür mit einer Schnittstelle
zu einem Netzwerk, beispielsweise einem CAN-Bus 17 – Netzwerk,
verbunden: Am CAN-Bus wird eine Eingabevorrichtung angeschlossen, über
die die Steuerung 5 parametrierbar ist. Die Heckklappe 1 ist
somit gezielt abbremsbar und ermöglicht ein schnelles,
sicheres Schließen mit einer maximalen anmutigen Schließbewegung. Die
Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
auch preiswert, da oftmals alle oder fast alle wesentlichen Bauteile
für eine elektrisch betätigbare Heckklappe 1 bereits
für andere, dem Fachmann bekannte, Funktionen vorgesehen
sind. Die Bauteile führen also Mehrfachfunktionen aus.
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Alle
Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte
Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerischen
Darstellungen für die Erfindung als wesentlich verwiesen.
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- 1
- Heckklappe
- 2
- Fahrzeug
- 3
- Bewegungsmechanik
- 4
- Antrieb
- 5
- Steuerung
- 6
- Sensor
- 7
- Sensor
- 8
- Gasfeder
- 9
- Bedienstelle
im Fond
- 10
- Bedienstelle
an der Fernbedienung
- 11
- Bedienstelle
an der Heckklappe
- 12
- Positionswertgeber
- 13
- Geschwindigkeitsregler
- 14
- Zeitgeber
- 15
- Speicher-
und Auswerteeinheit
- 16
- Schließvorrichtung
- 17
- CAN-Bus
- S
- Weg
- S1
- Startpunkt
- S2
- Wegpunkt
- S3
- Endpunkt
- R1,
R2, R3
- Abbremsphase
- Vn
- Nominalgeschwindigkeit
- V1,
V2, V3
- Geschwindigkeitsstufe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10339188
A1 [0004]
- - DE 202004006751 A1 [0006]