DE102011000391B3

DE102011000391B3 - Sensorsystem und Verschlussvorrichtung für ein Verdeck eines Cabriolet-Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102011000391B3
Application number: DE201110000391
Authority: DE
Inventors: Dr. Betz Jochen; Dr. Mohrmann Klaus
Original assignee: Stabil Elektrotechnik GmbH
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2031-01-29

Abstract

Es ist ein Sensorsystem (7) zur Erkennung einer Verriegelungsbereitschaftsstellung eines Verdecks (3) eines Cabriolet-Fahrzeugs offenbart, das zwischen einem einen Fahrgastraum freigebenden Offenzustand und einem den Fahrgastraum überdeckenden Schließzustand überführbar ist und eine Verriegelungsbereitschaftsstellung aufweist, in der das Verdeck (3) mittels einer Verriegelungseinrichtung (6) an einem Karosserierahmenteil (2) verriegelt werden kann. Das Sensorsystem (7) weist eine Magnetbaugruppe (16), die bspw. zur Montage an dem Verdeck (3) eingerichtet ist und einen Magneten (26) zur Erzeugung eines Magnetfeldes trägt, und eine Sensorbaugruppe (17) auf, die bspw. zur Montage dem Karosserierahmenteil (2) eingerichtet ist. Die erfindungsgemäße Sensorbaugruppe (17) weist einen Reedschalter (32), der bei Annäherung des Magneten (26) der Magnetbaugruppe (16) in der Verriegelungsbereitschaftsstellung durch dessen Magnetfeld umgeschaltet wird, und einen zu dem Hauptmagnetfeld gegenläufig polarisierten Hilfsmagneten (17) auf, der ausgelegt und angeordnet ist, um den Reedschalter (32) magnetisch vorzuspannen, so dass die Schalthysterese des Reedschalters (32) minimiert wird. Eine Verschlussvorrichtung (4) für ein Verdeck (3) eines Cabriolet-Fahrzeugs mit einem derartigen Sensorsystem (7) ist ebenfalls offenbart.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verdeck eines Cabriolet-Fahrzeugs, das zwischen einem einen Fahrgastraum freigebenden Offenzustand und einem den Fahrgastraum überdeckenden Schließzustand überführt werden kann, in dem das Verdeck mittels einer Verriegelungseinrichtung an einem Karosserierahmenteil verriegelt werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Sensorsystem, das die Einnahme einer Verriegelungsbereitschaftsstellung des Verdecks in der Nähe der Schließstellung erkennt, um daraufhin die Verriegelung und vollständige Schließung des Verdecks zu veranlassen, sowie eine Verschlussvorrichtung hierfür.
Üblicherweise werden Verdecke für Cabriolet-Fahrzeuge zum vollständigen Verschluss mittels einer Verriegelungseinrichtung an einem Karosserierahmenteil, z. B. an einem Windschutzscheibenrahmen (Windlauf) verriegelt, wodurch das Verdeck weitgehend Luft- und wasserdicht und schallisolierend gegen den Karosserierahmen gezogen und gesichert wird, so dass das Verdeck während der Fahrt durch angreifende Kräfte nicht unbeabsichtigt geöffnet werden kann.
Es sind Verdecksysteme für Cabriolet-Fahrzeuge bekannt, die vollständig manuell zu betätigen sind. Das Umklappen des Verdecks zum Öffnen und Schließen und die Verriegelung an dem Karosserierahmenteil müssen von Hand ausgeführt werden.
Größeren Komfort bieten Cabriolet-Verdecke, die zumindest teilweise automatisiert schließen und öffnen. So sind aus der Praxis Verdecke bekannt, die nach manueller Überführung in die Verriegelungsbereitschaftsstellung automatisch verriegelt werden. Ferner sind auch vollautomatische Systeme bekannt, bei denen sowohl die Bewegung des Verdecks zwischen der Offenstellung und der Verriegelungsbereitschaftsstellung als auch die Verriegelung und Entriegelung des Verdecks an bzw. von dem Karosserierahmenteil in einer durch einen Motor oder Aktuator oder Hydraulik- oder Pneumatikantrieb angetriebenen, durch eine Steuerung gesteuerten Weise erfolgen.
Zur automatischen Verriegelung schwenkt oder fährt z. B. ein an dem Verdeck angebrachtes Verriegelungselement, z. B. ein Verschlusshaken, mit einer gesteuerten Bewegung aus und wird in einem an dem Windschutzscheibenrahmen angebrachten Verriegelungsgegenelement, z. B. einer Öse oder einem sonstigen Hakeneingriff, eingefangen. Während das Verriegelungselement und das Verriegelungsgegenelement in Eingriff gelangen, wird das Verdeck gleichzeitig dichtend festgezogen und verriegelt. Dabei treten hohe Anzugskräfte zwischen dem Verriegelungselement und dem Verriegelungsgegenelement auf. Es sind unterschiedliche Arten von Verriegelungssystemen bekannt, die hier eingesetzt werden können.
Unabhängig davon, ob das Verdeck teil- oder vollautomatisiert schließt, muss erkannt werden, wann das Verdeck die Verriegelungsbereitschaftsstellung einnimmt. Hierzu wird üblicherweise ein Sensor eingesetzt, der bspw. detektiert, wenn das Verriegelungselement eine festgelegte Position in hinreichender Nähe des Verriegelungsgegenelementes erreicht, so dass durch seine gesteuerte Einfangbewegung beide Elemente miteinander in Eingriff gelangen. Der Sensor meldet diesen Zustand dann der Steuerung, die daraufhin den Verriegelungsvorgang (die Einfangbewegung des Verschlusshakens) auslöst.
Für eine gute Funktionsweise und Zuverlässigkeit muss die Einnahme der Verriegelungsbereitschaftsstellung sicher und schnell erkannt werden. Der Sensor muss hinreichend schnell ansprechen, damit der gesteuerte Bewegungsablauf für das Verdeck und die Verriegelungseinrichtung sichergestellt werden kann. Fehldetektionen müssen jedoch vermieden werden. Insbesondere darf das Verriegelungselement, z. B. der Verschlusshaken nach dem ausgelösten Verriegelungsvorgang nicht ins Leere greifen. Das heißt, es tritt eine Fehlfunktion auf, wenn der Verschlusshaken nicht in das vorgesehene Verriegelungsgegenelement trifft. Dies kann insofern eine Herausforderung darstellen, als das Schließen des Verdecks auch während der Fahrt bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit, die sogar beispielsweise 80 km/h betragen kann, und auch bei Gegenwind, problemlos bewirkt werden muss. Die an dem Verdeck angreifenden Luftkräfte, plötzliche Windböen, Erschütterungen, Verzöge an dem Verdeckmaterial, Verformungen an der Tragkonstruktion des Verdecks, eventuelle Verwindungen des Fahrzeugs und sonstige Faktoren können aber die Position des Verschlusshakens in Bezug auf das vorgesehene Verriegelungselement beeinflussen und die Präzision der Detektion der Verriegelungsbereitschaftsstellung beeinträchtigen.
DE 20 2004 005 257 U1 offenbart eine teilautomatisierte Verschlussvorrichtung für ein Verdeck eines Cabriolet-Kraftfahrzeugs mit einem dem Verdeck zugeordneten Verriegelungselement und einem einem Karosserierahmenteil zugeordneten Verriegelungsgegenelement, die mittels einer motorischen Antriebseinheit miteinander in Eingriff bringbar sind, mit einem Griff, mit dem das Verdeck manuell zwischen einer Offen- und einer Verriegelungsbereitschaftsstellung bewegbar ist, und mit einem Sensor, der die Einnahme der Verriegelungsbereitschaftsstellung des Verdecks detektiert und daraufhin ein entsprechendes Sensorsignal an eine Steuereinheit der Antriebseinheit ausgibt. Als Sensor wird ein taktiler Sensor, insbesondere ein Mikroschalter, vorgeschlagen, wobei erwähnt ist, dass auch berührungslos arbeitende Sensoren oder Schalter, bspw. Reedschalter oder optische Sensoren, eingesetzt werden könnten.
Mikroschalter und andere taktile Sensoren, wie sie herkömmlich für die vorliegende Anwendung verwendet werden, haben den Vorteil, dass sie die Verriegelungsbereitschaftsstellung relativ genau erfassen können, weil sie auf eine tatsächliche Berührung ansprechen. Sie werden jedoch zunehmend als optisch störend erachtet. Zudem verursachen Mikroschalter beim Schalten ein Geräusch, das als störend angesehen wird. Außerdem neigen sie zum Verschleiß und können gegebenenfalls beschädigt werden.
Berührungslose Sensoren wären zu bevorzugen, sind aber auch nicht ohne Nachteile. So arbeiten optische Sensoren zwar hochpräzise und unterliegen keinem mechanischen Verschleiß. Sie sind aber verhältnismäßig komplex und kostspielig und benötigen eine aufwendige Verschaltung und Energieversorgung für die Erfassung. Außerdem sind sie stark schmutzempfindlich, so dass eine regelmäßige Reinigung der optischen Flächen notwendig ist.
DE 198 01 852 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Verriegelung eines Verdecks an einem Windschutzscheibenrahmen eines Fahrzeuges, die am vorderen Verdeckabschnitt angeordnete, seitlich außen liegende Verriegelungsorgane aufweist, die im Verriegelungszustand am Windschutzscheibenrahmen angebrachte Aufnahmen hintergreifen. Von den Verriegelungsorganen ist zumindest ein quer verlaufendes Verbindungselement weggeführt, das mit einer mittigen, einen Verschlussgriff aufweisenden Betätigungseinrichtung zusammenwirkt. Zur Bereitstellung von Informationen über den Verriegelungszustand ist ein Reed-Sensor vorgesehen, der am Verdeckverschlussunterteil untergebracht ist und mit einem Magneten zusammenwirkt, der am Gehäuse der seitlich außen liegenden Verriegelungsorgane befestigt ist.
EP 1 256 475 A1 offenbart eine Verriegelungseinrichtung für ein zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbares Dachteil in einem Fahrzeugdach bestehend aus einem verstellbaren Verschlusshaken, der in Verriegelungsstellung in eine Verschlussaufnahme eingreift, wobei drei Sensoren zur Detektierung einer Vorbereitungsstellung des Verschlusshakens zum Einklinken in die Verschlussaufnahme, des Einklinkens des Verschlusshakens in die Verschlussaufnahme bzw. der Verriegelung des Verschlusshakens in der Verschlussaufnahme vorgesehen sind. Ein Sensor zur Detektion des Einklinkens des Verschlusshakens in die Verschlussaufnahme ist als Hallsensor ausgeführt, der mit einem Permanentmagneten zusammenwirkt, wobei auf der dem Permanentmagneten abgewandten Seite des Hallsensors eine ferromagnetische Platte angeordnet ist, die dazu dient, den sensitiv wirksamen Bereich des Hallsensors zu verbreitern, indem Magnetfeldlinien des Permanentmagneten gebündelt und etwa konzentrisch zwischen dem Permanentmagneten und der ferromagnetischen Platte ausgerichtet werden. Hierzu weist die ferromagnetische Platte etwa die gleiche Stirnfläche wie der Permanentmagnet auf, und sie ist auf gleicher Höhe und parallel zu dem Permanentmagneten ausgerichtet.
Es steigt der Wunsch, hier magnetische Sensoren auf Basis von Reedschaltern einzusetzen. Diese haben einen sehr einfachen Aufbau, sind kostengünstig herstellbar und kommen ohne Energieversorgung für die Schalterbetätigung aus. Außerdem sind diese Sensoren unempfindlich gegen Verschmutzung. Ein Reedschalter weist zwei identische, aus ferromagnetischem Material bestehende Kontaktzungen auf, die in einer trockenen Inertgasatmosphäre in einem Glaskolben freitragend eingeschmolzen sind. Die freien Enden der Kontaktzungen werden bei Annäherung eines äußeren Magneten durch die Wirkung dessen Magnetfeldes zueinander gezogen und kommen in Kontakt, wodurch der Reedschalter ohne zusätzlichen Energiebedarf betätigt wird. Allerdings können Reedschalter leicht beschädigt werden. Der Glaskolben und die Kontaktzungen sind für Bruch bzw. Deformation durch äußere Krafteinwirkung sehr empfindlich. Dies kann zu einem Ausfall des Reedschalters führen, der bei der vorliegenden Anwendung unakzeptabel ist. Die Reedschalter müssen durch geeignete Maßnahmen geschützt werden.
Außerdem sind Sensoren mit Reedschaltern wie alle magnetischen Sensoren stark hysteresebehaftet. Bedingt durch eine Vormagnetisierung der Kontaktzungen des Reedschalters und weiterer Sensorkomponenten weichen die Schaltpunkte für das Ein- und Ausschalten des Reedschalters zum Teil erheblich voneinander und von dem vorgegeben Schaltpunkt ab. Zudem steigt generell die Schalthysterese mit dem Schaltabstand. Für die hier relevante Anwendung zur Erfassung der Verriegelungsbereitschaftsstellung des Verdecks sind Schaltabstände von mehreren, z. B. etwa sechs Zentimetern erforderlich. Bei diesen Schaltabständen können die Abweichungen der Schaltpunkte von dem Sollwert aufgrund der Schalthysterese sogar mehr als 15%–20% betragen. Dies übersteigt die Anforderungen, die an die Präzision eines Sensors zur Erfassung der Verriegelungsbereitschaftsstellung eines Verdecks eines Cabriolet-Kraftfahrzeugs gestellt werden. Somit ist davon auszugehen, dass ein einfacher Reedschalter für diese Anwendung nicht geeignet ist.
Ausgehend hiervon ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sensorsystem zur Erfassung der Verriegelungsbereitschaftsstellung eines Verdecks eines Cabriolet-Fahrzeugs zu schaffen, das einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist und das eine hohe Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit ermöglicht. Insbesondere sollte das Sensorsystem berührungslos arbeiten und in der Lage sein, die Verriegelungsbereitschaftsstellung mit hoher Präzision zu erfassen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verschlussvorrichtung für ein Verdeck eines Cabriolet-Fahrzeugs und ein Verdeck mit einem derartigen Sensorsystem zu schaffen.
Diese Aufgaben werden durch ein Sensorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Verschlussvorrichtung nach Anspruch 13 und durch ein Verdeck nach Anspruch 18 gelöst.
Das erfindungsgemäße Sensorsystem ist zur Erkennung einer Verriegelungsbereitschaftsstellung eines Verdecks eines Cabriolet-Kraftfahrzeugs vorgesehen, das zwischen einem einen Fahrgastraum freigebenden Offenzustand und einem den Fahrgastraum überdeckenden Schließzustand überführbar ist und dazwischen, in der Nähe der Schließstellung eine Verriegelungsbereitschaftsstellung aufweist, in der das Verdeck mittels einer Verriegelungseinrichtung an einem Karosserierahmenteil verriegelt werden kann. Das Sensorsystem weist im Wesentlichen eine Magnetbaugruppe und eine Sensorbaugruppe auf. Die Magnetbaugruppe ist zur Montage entweder an dem Verdeck oder an dem Karosserierahmenteil eingerichtet und weist einen Magneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes auf. Die Sensorbaugruppe weist ein Gehäuse auf, das zur Montage an der anderen Komponente von dem Verdeck und dem Karosserierahmenteil eingerichtet ist und in dem in räumlicher Nähe zueinander ein Reedschalter und ein zusätzlicher Hilfsmagnet untergebracht sind. Der Reedschalter ist eingerichtet, um bei Annäherung an den Magneten der Magnetbaugruppe bis in einen der Verriegelungsbereitschaftsstellung entsprechenden Schaltabstand durch dessen Magnetfeld betätigt zu werden, um ein elektrisches Verriegelungsbereitschaftssignal bereitzustellen. Der Hilfsmagnet ist ausgelegt und angeordnet, um ein Hilfsmagnetfeld zu erzeugen, das den Reedschalter mit einem zu dem Hauptmagneten gegenläufigen Magnetfeld magnetisch vorspannt, um den Schaltabstand bzw. seine Betätigung in der Verriegelungsbereitschaftsstellung im Sinne einer Reduktion der Schalthysterese des Reedschalters zu beeinflussen. Der Hilfsmagnet ist zu dem Magneten der Magnetbaugruppe umgekehrt gepolt und erzeugt ein Hilfsmagnetfeld, dessen Feldstärke kleiner ist als die des Hauptmagneten.
Das Sensorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung beseitigt zahlreiche Unzulänglichkeiten der für die vorliegende Anwendung verwendeten herkömmlichen Systeme. Es basiert auf einem Reedschalter bzw. Reedkontakt und arbeitet berührungslos unter Vermeidung taktiler Fühlelemente, die die Ästhetik und Akustik beeinträchtigen und mechanischem Verschleiß unterliegen können. Der Reedschalter ist auch weitgehend verschmutzungsunempfindlich. Das den Reedschalter aufnehmende Gehäuse schützt diesen gegen Beschädigung durch Krafteinwirkung, Vibration und mechanische Schocks von außen. Dieser Schutz kann durch weitere Maßnahmen, wie z. B. das Vergießen des Reedschalters mit einer Vergussmasse noch verbessert werden. Die bei Reedschaltern ungünstige Hysterese wird durch den zusätzlichen Hilfsmagneten hinreichend kompensiert oder reduziert. Der Hilfsmagnet ist in Abhängigkeit von dem Hauptmagneten der Magnetbaugruppe und dem verwendeten Reedschalter und den vorgegebenen Randbedingungen passend gewählt und ausgerichtet, um die Magnetfeldverteilung in der Umgebung des Reedschalters geeignet zu beeinflussen, so dass die Hysterese verringert wird. Versuche haben gezeigt, dass es möglich ist, die Abweichungen der Ein- und Ausschaltpunkte des Reedschalters von dem Sollwert um etwa 50% oder sogar mehr zu reduzieren. Damit wird der Einsatz des Reedschalters für die vorliegende Anwendung und die Nutzung der damit verbundenen Vorteile ermöglicht. Die Nachteile werden hingegen vermieden, so dass ein einfaches und kostengünstiges Sensorsystem geschaffen ist, das eine hohe Präzision bei der Erfassung, hohe Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit ermöglicht.
Der Reedschalter kann in herkömmlicher Bauart, vorzugsweise als Schließer, mit unter Vakuum oder Schutzgas in einem Glaskolben eingeschmolzenen und aus diesem herausgeführten Kontaktzungen, die aus einem ferromagnetischen Material bestehen, ausgebildet sein. Die inneren, freien Enden der federnden Kontaktzungen sind im Abstand zueinander angeordnet und werden durch die Wirkung des Hauptmagnetfeldes zueinander gezogen und miteinander in Kontakt gebracht. Die Kontaktzungen weisen vorzugsweise eine spezielle Beschichtung aus Legierungen und Elementen mit Seltenen Erden auf, um das elektrische Schaltverhalten positiv zu beeinflussen und langfristig sicherzustellen. Der Reedschalter könnte auch als Öffner arbeiten, wobei aber die Schließer-Bauart aufgrund des geringeren Herstellungsaufwands und Energiebedarfs, insbesondere weil der Ruhestrom des Reedschalters null ist, vorgezogen wird, In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Magnetbaugruppe ein Gehäuse auf, in dem der Hauptmagnet befestigt ist und das zur Montage an einem dem Verdeck zugeordneten Verriegelungselement der Verriegelungseinrichtung eingerichtet ist, während das Gehäuse der Sensorbaugruppe zur Montage an dem Karosserierahmenteil eingerichtet ist. Es wird also nur die Magnetbaugruppe gemeinsam mit dem Verdeck bewegt. Die Sensorbaugruppe bleibt ortsfest in Bezug auf die Karosserie.
In einer einfach aufgebauten Ausführungsform ist der Magnet der Magnetbaugruppe ein Dauermagnet, der ein statisches Hauptmagnetfeld einer vorbestimmten Magnetfeldstärke erzeugt. Der Hilfsmagnet ist ebenfalls ein Dauermagnet. Entweder der Hauptmagnet und/oder der Hilfsmagnet könnte prinzipiell aber auch ein Elektromagnet sein. Eine Ausführungsvariante mit einem Elektromagneten in der Magnetbaugruppe hatte bspw. den Vorteil, dass das Magnetfeld neu bei Bewegung des Verdecks aktiviert werden muss und nicht permanent anliegt. Allerdings würde ein Elektromagnet die Komplexität des Systems erhöhen und den Aufwand und die Kosten der Herstellung und des Betriebs vergrößern.
Der Hilfsmagnet ist zu dem Hauptmagneten der Magnetbaugruppe im Wesentlichen umgekehrt gepolt. Er kann auf der gegenüberliegenden Seite des Reedschalters in Bezug auf den Hauptmagneten angeordnet sein. In einer Ausführungsform ist der Hilfsmagnet in definierter Entfernung zu dem Reedschalter in etwa auf Höhe der Mitte der Längserstreckung des Reedschalters angeordnet. Jedenfalls erzeugt der Hilfsmagnet dann ein zu dem Hauptmagnetfeld gegenläufig polarisiertes Hilfsmagnetfeld, dessen Feldstärke vorzugsweise deutlich kleiner ist als die des Hauptmagnetfelds. Obwohl der Hilfsmagnet äußerst nahe, insbesondere viel näher als der vorgegebene Schaltpunkt an dem Reedschalter angeordnet ist, ist er nicht in der Lage, den Reedschalter zu schalten. Der Hilfsmagnet ist wirksam, um die Vormagnetisierung des Reedschalters durch den Hauptmagneten zu reduzieren und das Hauptmagnetfeld an bestimmten Stellen in der Nähe des Reedschalters etwas abzuschwächen, wenn sich der Hauptmagnet in der Nähe des Schaltpunktes befindet, so dass sich stärker ausgeprägte Gradienten des Hauptmagnetfeldes ergeben, die ein präziseres Schalten des Reedschalters und eine Reduktion der Schalthysterese ermöglichen.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann die Schalthysterese auf vorgegebene Maximalwerte begrenzt werden. Hierzu wird die magnetische Feldstärke des Hilfsmagneten in Abhängigkeit von seinem Abstand zu dem Reedschalter, der Empfindlichkeit des Reedschalters und der Magnetfeldstärke des Magneten der Magnetbaugruppe passend gewählt, so dass der Kontakt des Reedschalters in dem gewünschten Schaltabstand innerhalb vorgebbarer Toleranzen sicher schließt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Sensorsystem sofort erkennt, wenn das Verdeck durch äußere Kräfte, wie z. B. Windstöße, unerwartet aus der Verriegelungsbereitschaftsstellung herausgebracht wird. Somit kann die Steuerung sofort erkennen, dass das Verdeck aus der Verriegelungsbereitschaftsstellung herausgebracht wurde und den Prozess des Verriegelungsvorgangs des Verschlusshakens abbrechen, bevor es zu einer Fehlfunktion kommt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse der Sensorbaugruppe an die Form und Größe des Reedschalters und des Hilfsmagneten angepasste Hohlräume auf, die den Reedschalter bzw. den Hilfsmagneten spielarm aufnehmen und vorfixieren. Die Komponenten können in den Hohlräumen einfach montiert werden und sind darin gegen äußere Einwirkung geschützt untergebracht. Zum weiteren Schutz gegen Umgebungseinflüsse können die Hohlräume mit darin aufgenommenem Reedschalter bzw. Hilfsmagneten zusätzlich mit einer Schutzmasse, z. B. einem Polyurethanharz oder dgl., vergossen sein. Das Gehäuse kann vorteilhafterweise aus Kunststoff, insbesondere im Spritzgussverfahren, hergestellt sein.
In einer Ausführungsform weist die Sensorbaugruppe ferner eine mit dem Reedschalter elektrisch verbundene Leiterplatte auf, die eine Steuerelektronik tragen kann, die ein Schalten des Reedschalters erkennt und das Verriegelungsbereitschaftssignal ausgibt. Die Steuerelektronik kann auch entfernt von der Sensorbaugruppe, z. B. in einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Schließung und Öffnung des Verdecks vorgesehen sein. Ferner weist die Sensorbaugruppe mit der Leiterplatte verbundene Anschlussmittel auf, die aus dem Gehäuse herausgeführt und zum Anschluss an die Steuereinrichtung zur Steuerung der Schließung und Öffnung des Verdecks dienen.
Die Sensorbaugruppe kann vorteilhafterweise gemeinsam mit einem Verriegelungsgegenelement der Verriegelungseinrichtung integriert ausgebildet sein. Wenn bspw. das Verriegelungselement der Verriegelungseinrichtung durch einen Haken gebildet ist, kann die Sensorbaugruppe eine Öse oder Öffnung oder dgl. zur Aufnahme des Verriegelungshakens aufweisen. Dies reduziert die Anzahl benötigter Bauteile und reduziert den benötigten Bauraum.
Ferner kann die Sensorbaugruppe auch eine Detektionseinrichtung zur Erkennung eines Verriegelungseingriffs der Verriegelungseinrichtung aufweisen. In einer beispielhaften Ausführungsform weist die Detektionseinrichtung eine an dem Gehäuse der Sensorbaugruppe drehbar gelagerte Welle auf, die durch ein Federmittel in einer Drehrichtung vorgespannt ist und die ein drehfestes Auslöseelement, z. B. in Form eines angeformten Flügels, trägt. Das Auslöseelement kommt während des Verriegelungsvorgangs mit dem Verriegelungselement, bspw. einem Verriegelungshaken, der Verriegelungseinrichtung in Eingriff, wodurch die Welle verdreht wird. Ferner trägt die Welle ein Betätigungselement, das mit der Welle drehfest verbunden und z. B. in Form eines an dieser angeformten Nockens ausgebildet ist. Außerdem weist die Sensorbaugruppe einen Sensor, insbesondere einen taktilen Sensor, z. B. einen Mikroschalter auf, der in Reaktion auf eine Betätigung durch das Betätigungselement ein Verriegelungssignal ausgibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verschlussvorrichtung zum Verschließen eines Verdecks eines Cabriolet-Fahrzeugs geschaffen, das zwischen einem einen Fahrgastraum freigebenden Offenzustand und einem den Fahrgastraum überdeckenden Schließzustand überführbar ist, in dem das Verdeck an einem Karosserierahmenteil verriegelt werden kann, überführbar ist und dazwischen die Verriegelungsbereitschaftsstellung aufweist. Die Verschlussvorrichtung weist eine vorzugsweise motorische Antriebseinrichtung zur Bewegung des Verdecks wenigstens zwischen der Verriegelungsbereitschaftsstellung und der verriegelten Schließstellung, eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Bewegung der Verdecks, eine Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Verdecks an dem Karosserierahmenteil und ein erfindungsgemäßes Sensorsystem auf, wie es vorstehend beschrieben ist. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Sensorsystems kommen auch der Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit der Verschlussvorrichtung zugute.
Die Verriegelungseinrichtung weist vorzugsweise ein Verriegelungselement und ein Verriegelungsgegenelement auf, das mit dem Verriegelungselement in Eingriffsverbindung gelangt, wobei vorzugsweise das Verriegelungselement einen Eingriffhaken und das Verriegelungsgegenelement eine Öse oder Öffnung zur Aufnahme des Eingriffshakens aufweist.
Der Eingriffhaken und die Öse sind vorzugsweise aus Stahl, um den hohen mechanischen Kräften zwischen Haken und Öse standhalten zu können. Dabei ist zu beachten, dass Stahl ein ferromagnetisches Material ist und somit Einfluss auf die Magnetfeldverteilung des Hauptmagneten nehmen kann. Durch geeignete Maßnahmen, insbesondere durch geeignete Auslegung des Reedschalters, des Hauptmagneten und des Hilfsmagneten, kann dieser Einfluss berücksichtigt oder diesem entgegengewirkt werden.
Die Magnetbaugruppe kann an dem Verdeck, vorzugsweise an der Vorderkante des Verdecks in etwa in der Mitte der Quererstreckung des Verdecks angebracht und mit dem Verriegelungselement zu einer Baueinheit integriert sein. Die Sensorbaugruppe kann an dem Karosserierahmenteil vorzugsweise in etwa in der Mitte eines oberen Windschutzscheibenrahmens angebracht und mit dem Verriegelungsgegenelement zu einer Baueinheit integriert sein. Dabei ist die Magnetbaugruppe vorzugsweise in etwa der Sensorbaugruppe gegenüberliegend positioniert.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebseinrichtung und die Steuerungseinrichtung zur vollautomatisieren Öffnung, Schließung und Ver-/Entriegelung des Verdecks eingerichtet. Die Antriebseinheit kann durch einen Elektromotor, einen hydraulischen Antrieb, einen pneumatischen Antrieb oder einen anderen Aktuator realisiert werden.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verdeck eines Cabriolet-Kraftfahrzeugs mit einer Verschlussvorrichtung und einem Sensorsystem, wie sie vorstehend beschrieben sind, geschaffen. Um Wiederholungen zu vermeiden wird hinsichtlich möglicher Ausgestaltungen und damit verbundener Vorteile auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen, der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 ein stark vereinfachtes Blockschaltbild eines Verdecksystems für ein Cabriolet-Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 einen Ausschnitt eines Verdecks eines Cabriolet-Fahrzeugs mit einer Verschlussvorrichtung und einem Sensorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, in schematisierter perspektivischer Darstellung;
3 eine vereinfachte Perspektivdarstellung einer Magnetbaugruppe des Sensorsystems nach 2;
4 eine vereinfachte Perspektivdarstellung einer Sensorbaugruppe des Sensorsystems nach 2;
5 eine vergrößerte perspektivische Ausschnittsansicht der erfindungsgemäßen Sensorbaugruppe; und
6 eine schematisierte Draufsicht von oben auf die Verschlussvorrichtung und das Sensorsystem gemäß der Erfindung im Einsatz zur Erläuterung der Funktionsweise.
1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verdecksystems 1 für ein Cabriolet-Fahrzeug, zu dem ein in Bezug auf einen Karosserierahmenteil 2 bewegbares und an diesem festlegbares Verdeck 3 und eine Verschlussvorrichtung 4 gehören. Das Verdeck 3 lässt sich zwischen einer geschlossenen Stellung, in der es einen hier nicht näher dargestellten Fahrgastraum überdeckt, und einer den Fahrgastraum freigebenden Offenstellung öffnen und verschließen. Zum Schließen und Öffnen des Verdecks 3 dient die Verschlussvorrichtung 4.
In der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist die Verschlussvorrichtung 4 zur vollautomatischen Betätigung des Verdecks 3 eingerichtet. Hierzu weist die Verschlussvorrichtung 4 hier eine Verriegelungseinrichtung 6 zur Verriegelung des Verdecks 3 an dem Karosserierahmenteil 2 in der Schließstellung, ein Sensorsystem 7 zur Erfassung einer relativen Stellung des Verdecks 3, eine Steuereinrichtung 8 und eine Antriebseinrichtung 9 für das Verdeck 3 auf, die miteinander in Funktionsverbindung stehen.
Die Verriegelungseinrichtung 6 weist ein Verriegelungselement 11, das bspw. an dem Verdeck 3 gemeinsam mit diesem bewegbar angebracht ist, und ein Verriegelungsgegenelement 12 auf, das relativ ortsfest, bspw. an dem Karosserierahmenteil 2 angebracht ist und mit dem das Verriegelungselement 11 in Eingriff bringbar ist, um das Verdeck 3 an dem Karosserierahmenteil 2 zu verriegeln bzw. festzulegen. Im verriegelten Zustand ist das Verdeck 3 fest und weitgehend luft- und wasserdicht gegen die Karosserie gedrückt bzw. gezogen und gegen versehentliches Öffnen gesichert.
Das Sensorsystem 7 ist zur Erfassung wenigstens einer Verriegelungsbereitschaftsstellung eingerichtet, in der das Verdeck 3 derart weitgehend geschlossen ist, dass die Elemente 11, 12 der Verriegelungseinrichtung 6 für den Verriegelungsvorgang miteinander in Eingriff gebracht werden können. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist das Sensorsystem ferner dazu eingerichtet, den Verriegelungs- und Entriegelungszustand zu erfassen, also wann die Elemente 11, 12 der Verriegelungseinrichtung 6 miteinander in und außer Eingriff gelangen. Das erfindungsgemäße Sensorsystem 7 ist nachstehend im Zusammenhang mit den 2 bis 6 näher beschrieben.
Die Steuereinrichtung 8 ist zur Steuerung der Betätigung und Bewegung des Verdecks 3 vorgesehen. Insbesondere steuert die Steuereinrichtung 8 die Antriebseinrichtung 9 geeignet an, um das Verdeck 3 zwischen der Offenstellung und der Verriegelungsbereitschaftsstellung zu überführen und mittels der Verriegelungseinrichtung 6 zu verriegeln und umgekehrt. Hierzu steht die Steuereinrichtung 6 auch mit dem Sensorsystem 7 in Kommunikationsverbindung, um von diesem die benötigten Stellungssignale in Bezug auf das Verdeck 3 zu erhalten. Es versteht sich, dass die Steuereinrichtung 8 in jeder beliebigen, vorzugsweise elektronischen oder elektrischen Form, in Hardware und/oder Software, als separate oder in einen der Controller des Fahrzeugs integrierte Einheit, als eine kompakte Baugruppe oder auf unterschiedliche Einheiten verteilt, etc. implementiert sein kann.
Die Antriebseinrichtung 9 ist zum Antrieb der Elemente der Verschlussvorrichtung 4 vorgesehen. Insbesondere weist die Antriebseinrichtung 9 eine in den Figuren nicht gesondert dargestellte Antriebeinheit, vorzugsweise einen Elektromotor, auf, die über (nicht dargestellte) Antriebsverbindungsmittel, wie bspw. ein Untersetzungsgetriebe und andere mechanische Koppelmittel, z. B. mit einem (nicht dargestellten) bewegbaren Gestänge des Verdecks 3 und/oder anderen Elementen der Verschlussvorrichtung 4, einschließlich der Verriegelungselementes 11 antriebsmäßig verbunden ist. Natürlich können hier unterschiedliche Antriebseinrichtungen eingesetzt werden. Z. B. könnte auch eine bspw. hydraulische oder pneumatische Antriebseinheit vorgesehen sein, die Antriebsverbindung könnte auch über Seilzüge, Bowdenzüge oder dgl. erfolgen, es könnten mehrere gesondert ansteuerbare Aktuatoren an bewegbaren Komponenten der der Verschlussvorrichtung 4 vorgesehen sein. Anstelle des Verriegelungselementes 11 könnte auch das Verriegelungsgegenelement 12 angetrieben sein.
Indem nun auf 2 Bezug genommen wird, ist dort ein Ausschnitt eines Cabriolet-Kraftfahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Verdecksystem 1 in schematisierter Perspektive mit Blick vom Fahrgastinnenraum veranschaulicht. Es sind die Innenseiten des Windschutzscheibenrahmens, der den Karosserierahmenteil 2 bildet, und des Verdecks 3 von unten zu sehen, das hier im geschlossenen und durch die Verriegelungseinrichtung 6 an dem Windschutzscheibenrahmen 2 verriegelten Zustand dargestellt ist. Die Verriegelungseinrichtung 6 weist hier einen lediglich angedeuteten Haken 13 auf, der zur Verriegelung in eine Öse 14 eingreift. Der Verriegelungshaken 13 und die Öse 14 sind jeweils in einer Baugruppe in etwa in der Mitte der Verdeckvorderkante bzw. des Windschutzscheibenrahmens 2 angeordnet und in einer Realisierungsform wenigstens zum Teil von einer hier nicht dargestellten Verkleidung verdeckt. Der Verriegelungshaken 13 wird durch die hier nicht näher dargestellte Antriebeinrichtung 9 mittels einer gesteuerten Bewegung mit der Öse 14 in Eingriff gebracht, sobald das Verdeck 3 die Verriegelungsbereitschaftsstellung erreicht.
Zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Funktionsablaufs muss das Erreichen der Verriegelungsbereitschaftsstellung unverzüglich und sicher erkannt werden. Hierzu dient das erfindungsgemäße Sensorsystem 7, das, wie schematisch in den 1 und 2 veranschaulicht, im Wesentlichen eine Magnetbaugruppe 16 und eine Sensorbaugruppe 17 aufweist. Die Magnetbaugruppe 16 ist in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemeinsam mit dem Verriegelungselement 11, z. B. dem Verriegelungshaken 13, an der Verdeckvorderkante angeordnet, während die Sensorbaugruppe 17 gemeinsam mit dem Verriegelungsgegenelement 12, z. B. der Öse 14, an dem Windschutzscheibenrahmen 2 vorgesehen ist. Die Baugruppen 16, 17 sind im Einzelnen in den 3 bis 6 veranschaulicht.
3 zeigt eine vereinfachte Perspektivdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe 16. Wie aus 3 ersichtlich, weist die Magnetbaugruppe 16 ein Gehäuse 18 auf, das in Draufsicht von vorne im Wesentlich U-förmig mit zwei U-Schenkeln 19, 21 ausgebildet ist. In einem der Schenkel 19, 21 (hier dem Schenkel 19) ist eine quer verlaufende Bohrung 22 als Aufnahme für einen Magneten der Magnetbaugruppe 16 eingeformt. Von den Schenkeln 19, 21 ragen Fortsätze 23, 24 nach hinten weg, die hier nicht näher bezeichnete Einrichtungen zur Montage an dem Verdeck 3 tragen. Das Gehäuse 18 ist aus einem unmagnetischen Material, vorzugsweise aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt.
In der Bohrung 22 in dem Gehäuseschenkel 19 ist ein Dauermagnet 26 eingesetzt, der hier eine kreiszylindrische Gestalt aufweist. Der Magnet 26 ist in der Bohrung 22 durch geeignete Mittel, z. B. durch Klebung befestigt und mit einer hier nicht näher dargestellten Vergussmasse, z. B. aus Polyurethan, zum Schutz gegen Umgebungseinwirkungen vergossen. Der Magnet 26 erzeugt ein statisches Magnetfeld, das von der Sensorbaugruppe 17 erfasst wird.
Die Sensorbaugruppe 17 ist in einer vereinfachten Perspektivdarstellung im Ganzen in 4 und ausschnittsweise, etwas vergrößert und schematisiert in den 5 und 6 veranschaulicht. Wie daraus ersichtlich, weist die Sensorbaugruppe 17 ein längliches Gehäuse 27 auf, das ebenfalls aus einem unmagnetischen Material, insbesondere aus Kunststoff vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt ist. Das Gehäuse 27 weist eine erste Längsseite 28, die im Einsatz die der Magnetbaugruppe 16 zugewandte Vorderseite bildet, und eine hierzu parallele zweite Längsseite oder Rückseite 29 auf.
In unmittelbarer Nähe der Vorderseite 28 ist in dem Gehäuse 27 ein Hohlraum 31 ausgebildet, der zur Aufnahme eines Reedschalters 32 der Sensorbaugruppe 17 eingerichtet ist. Insbesondere ist der Hohlraum 31 hinsichtlich seiner Form und Größe an den Reedschalter 32 angepasst. Der Hohlraum 31 weist in seiner Längserstreckung einen breiteren Mittelabschnitt 33 auf, der sich zwischen zwei Endabschnitten 34, 36 geringerer Weite befindet.
Der in dem Hohlraum 31 untergebrachte Reedschalter 32 ist in herkömmlicher Schließer-Bauform mit einem länglichen, im Wesentlichen zylindrischen, geschlossenen Glaskolben 37 ausgebildet, der in dem Mittelabschnitt 33 des Hohlraums 31 spielarm sitzt. In dem Glaskolben sind Kontaktzungen 38, 39 (vgl. 5 und 6) und ein Schutzgas hermetisch eingeschlossen. Die Kontaktzungen 38, 39 sind im Normalzustand in geringem Abstand zueinander angeordnet und werden durch die Wirkung des Dauermagneten 26 der Magnetbaugruppe 16 zueinander angezogen und miteinander verbunden bzw. geschlossen, wenn sich dieser dem Reedschalter 32 hinreichend nähert. Die Kontaktzungen 38, 39 sind aus dem Glaskolben 37 in Längsrichtung nach außen in Form von Kontaktbeinchen 41, 42 herausgeführt, die in den Endabschnitten 34, 36 des Hohlraums 31 spielarm, jedoch klemmfrei aufgenommen sind. Der Hohlraum 31 ist zum Schutz des Reedschalters 32 gegen Umgebungseinwirkungen mit einer Vergussmasse 43, z. B. aus Polyurethan, vergossen. Die Kontaktbeinchen 41, 42 sind typischerweise ebenfalls aus einem ferromagnetischen Material hergestellt, damit das Magnetfeld der Umgebung besser erfasst werden kann.
Das Gehäuse 27 weist ferner eine längliche Aussparung 44 auf, die im Wesentlichen über die gesamte Längserstreckung des Gehäuses 27, parallel und benachbart zu dem Hohlraum 31 angeordnet ist. In der Aussparung 44 ist eine gedruckte Leiterplatte 46 untergebracht, die hier nicht näher dargestellte Leiterbahnen zur Verbindung mit dem Reedschalter 32 trägt. Insbesondere ist die Leiterplatte 46 mit dem Reedschalter 32 über Kontaktstifte 47, 48 elektrisch verbunden, die aus der Leiterplatte 46 vor, in den Hohlraum 31 hineinragen und dort die jeweiligen Kontaktbeinchen 41, 42 abstützen. Ferner weist die Leiterplatte 46 mit der Steuerelektronik verbundene Anschlussmittel auf, die in Form eines elektrischen Leiters 49 aus dem Gehäuse 27 herausgeführt sind und einen Stecker 51 zum Anschuss an die hier nicht näher dargestellte Steuereinrichtung 8 für die Verschlussvorrichtung 4 des Verdecks 3 aufweisen.
Die Steuereinrichtung kann eine Steuerelektronik und/oder Steuerlogik zur Erfassung des Schaltzustandes des Reedschalters 32 aufweisen. Alternativ kann die Steuerelektronik und/oder Steuerlogik zur Erfassung des Schaltzustands des Reedschalters 32 in einem gesonderten Controller untergebracht oder auch auf der Leiterplatte 46 angeordnet oder auf unterschiedliche Einheiten verteilt sein. Der Schaltzustand des Reedschalters 32 kann bspw. anhand dessen Widerstands bzw. Stroms erfasst werden, wobei vorteilhafterweise der Ruhestrom durch den Reedschalter 32 bei geöffneten Kontaktzungen 38, 39 null ist.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorbaugruppe 17 gemeinsam mit dem Verriegelungsgegenelement 12 der Verriegelungseinrichtung 6 (vgl. auch 1 und 2) in einer einzigen Baugruppe integriert. Das Verriegelungsgegenelement 12 ist hier durch eine rechteckige Durchgangsöffnung oder Öse 14 in dem Gehäuse 27 gebildet, die in etwa in dessen Mitte zwischen der Leiterplatte 46 und der Rückseite 29 angeordnet ist. In die Öse 14 greift der Verriegelungshaken 13 zur Verriegelung des Verdecks 3 ein.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist die Sensorbaugruppe 17 ferner eine Detektionseinrichtung 52 zur Detektion einer Eingriffsverbindung zwischen dem Haken 13 und der Öse 14 auf. Zu der Detektionseinrichtung 52 gehören im Wesentlichen eine drehbare Welle 53, die durch die Wirkung des Hakens 13 aus ihrer Ausgangsstellung heraus verdreht wird, und ein Sensor 54, der die Drehstellung der Welle 53 erfasst und in Reaktion darauf ein Verriegelungssignal ausgibt. Der Sensor 54 ist im vorliegenden Fall ein taktiler Sensor in Form eines Mikroschalters, der durch Berührung eine Verdrehung der Welle 53 erfasst.
Die Welle 53 ist in der Nähe der Gehäuserückseite 29 parallel zu dieser angeordnet und auf beiden Seiten der Öse 14 drehbar gelagert. Im mittleren Bereich der Welle 53 ist ein flügelartiges Element 56 mit dieser drehfest verbunden, vorzugsweise einstückig ausgebildet. Das Flügelelement 56 erstreckt sich in der Ausgangsstellung in die Öffnung der Öse 14 hinein und ist im Wesentlichen in der Öffnungsebene angeordnet. Der Verriegelungshaken 13 kommt mit dem Flügelelement 56 in Eingriff und löst dadurch eine Drehbewegung der Welle 53 aus, wofür das Flügelelement 56 ein Auslöseelement bildet.
Die Welle 53 ist durch ein elastisches Mittel 57, das hier durch eine Flachfeder gebildet ist, zu der Ausgangsstellung hin vorgespannt. Hierzu stützt sich die Flachfeder 57 einerseits an dem Gehäuse 27 und andererseits an dem Flügelelement 56 ab.
Ferner weist die Welle 53 in ihrem Endbereich in der Nähe des Sensors 54 ein Nockenelement 58 auf, das mit ihr drehfest verbunden, vorzugsweise einstückig ausgebildet ist und in Radialrichtung vorragt. Wenn die Welle 53 durch die Wirkung des Verriegelungshakens 13 verdreht wird, wirkt das Nockenelement 58 als ein Betätigungselement für den Sensor 54, das den Sensor 54 betätigt, so dass dieser den Verriegelungseingriff des Hakens erfasst und an sie Steuereinrichtung 8 meldet. Zur Kommunikation mit der Steuereinrichtung 8 ist der Sensor 54 durch hier nicht näher dargestellte Mittel mit der Leiterplatte 46 elektrisch verbunden.
Im Einsatz ist, wie bereits erwähnt, die Magnetbaugruppe 16 vorzugsweise mit dem Verriegelungshaken 13 oder sonstigen Verriegelungselement 11 der Verriegelungseinrichtung 6 zu einer gemeinsamen Baugruppe integriert, die bspw. an dem Verdeck 3 montiert und beim Öffnen und Schließen des Verdecks 3 gemeinsam mit diesem durch die Verschlussvorrichtung 4 bewegt wird. Die Sensorbaugruppe 17 ist an dem Windschutzscheibenrahmen 2 oder dgl. montiert und erfasst das Magnetfeld des Magneten 26 der Magnetbaugruppe 16. Die Funktionsweise der Erfindung soll nachstehend vornehmlich anhand der 6 erläutert werden, die das Sensorsystem 7 und die Verschlussvorrichtung 4 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer vereinfachten, ausschnittsweisen Draufsicht zeigt und in der Komponenten, die für die Zwecke der Erläuterung der Funktionsweise weniger relevant sind, zum Teil weggelassen sind, um die Anschaulichkeit zu fördern. Das Sensorsystem 7 und die Verschlussvorrichtung 4 funktionieren wie folgt:
Das Verdeck 3 wird durch die Antriebseinrichtung 9 in durch die Steuereinrichtung 8 gesteuerter Weise geöffnet und geschlossen. Wird das Verdeck 3 bspw. von der Offenstellung zu der Schließstellung hin bewegt, erfasst die Sensorbaugruppe 17, wenn das Verdeck 3 in Bezug auf den Windschutzscheibenrahmen 2 eine derartige Stellung erreicht, dass der Verriegelungsvorgang ausgelöst werden kann. Insbesondere wird, wenn sich die Magnetbaugruppe 16 der Sensorbaugruppe 17 bis zu einem definierten Schaltabstand 61 nähert, der Kontakt des Reedschalters 32 durch den Magneten 26 der Magnetbaugruppe 16 geschlossen. Die Elektronik auf der Leiterplatte 46 erfasst das Umschalten des Reedschalters 32, indem sie bspw. das Einsetzen eines Stromflusses durch diesen erkennt, und meldet die Verriegelungsbereitschaftsstellung an die Steuereinrichtung 8 für das Verdeck 3, die daraufhin den Verriegelungsvorgang auslöst.
Bei dem anschließenden Verriegelungsvorgang wird das Verdeck 3 weiterhin zu dem Windschutzscheibenrahmenteil 2 hin bewegt, während gleichzeitig der Verriegelungshaken 13 geeignet bewegt wird, z. B. in der Ebene senkrecht zur Blattebene der 6 verschwenkt wird, bis er in die Öse 14 eingreift. Nach Eingriffsverbindung zwischen dem Haken 13 und der Öse 14 wird das Verdeck 3 immer stärker gegen den Karosserierahmen gezogen, bis es weitgehend luft-, schall- und wasserdicht positioniert bzw. verriegelt ist. Der Haken 13 ist in 6 in dem Verriegelungszustand im Phantom dargestellt.
Während er in die Öse 14 eingreift, gelangt der Haken 13 mit dem Flügelelement 56 der Welle 53 in Kontakt und löst deren Verdrehung aus. Mit der Welle 53 wird auch das Nockenelement 58 um die Achse der Welle verdreht. Wenn der Haken 13 den Verriegelungszustand erreicht, betätigt das Nockenelement 58 den Mikroschalter 54, der daraufhin ein Verriegelungssignal an die Steuereinrichtung 8 ausgibt, das der Steuerung signalisiert, dass der Haken korrekt positioniert wurde und dann der Schließvorgang des Verdecks 3 beendet werden kann.
Das Öffnen des Verdecks 3 erfolgt ebenfalls vollautomatisch in der umgekehrten Reihenfolge, wie vorstehend skizziert. Der Steuereinrichtung 8 löst daraufhin den Entriegelungsvorgang am Haken aus. Der Haken 13 wird im umgekehrten Sinne bewegt und kommt mit dem Wellenflügelelement 56 außer Eingriff, was durch den Mikroschalter 54 erfasst wird., Somit wird bei dem das Verdeck 3 mit dem Haken 13 und der Magnetbaugruppe 16 in gesteuerter Weise zunehmend von dem Windschutzrahmenteil 2 mit der Sensorbaugruppe 17 und der Öse 14 entfernt. Sobald ein Schaltabstand 62 zwischen dem Magneten 26 und dem Reedschalter 32 erreicht oder überschritten wird, wird der Kontakt des Reedschalters geöffnet. Dieses Umschalten wird als ein die vollständige Entriegelung kennzeichnendes Signal der Steuereinrichtung 8 gemeldet, die daraufhin den Bewegungsablauf zum vollständigen Öffnen des Verdecks 3 auslöst.
Wie aus 6 zu ersehen, weichen die Ein- und Ausschaltpunkte für den Reedschalter 32 voneinander ab. Sie weichen auch von dem für die Verriegelungsbereitschaftstellung vorgegebenen Sollabstand ab. Die Ursache hierfür liegt vor allem in der Hysterese im Zusammenspiel zwischen dem Reedschalter 32 und dem Magneten 26 der Magnetbaugruppe 16, die sich gegenseitig beeinflussen. Vor allem wird der Reedschalter 32 durch den starken Magneten 26 vormagnetisiert, was die Schalthysterese hervorruft und das Schaltverhalten des Reedschalters 32 beeinträchtigt. Eine zu große Schalthysterese kann Fehldetektionen der Verriegelungsbereitschaftsstellung zur Folge haben. Dies z. B., wenn das Signal zur Verriegelungsbereitschaftsstellung einmal gesetzt wurde, aber aufgrund von äußeren Kräften, wie z. B. einem Windstoß, das Verdeck in eine andere Position verschoben wurde und sich nicht mehr in der Verriegelungsbereitschaftsstellung befindet, und diese Tatsache durch eine zu große Schalthysterese des Sensorsystems elektronisch nicht erkannt wird. Die Folge kann eine Fehlfunktion der Verschlussvorrichtung sein, so dass beispielsweise der Verschlusshaken beim Verriegelungsprozess nicht in die Öse trifft und somit der Verschlussprozess des Verdecks abgebrochen werden muss. In ungünstigen Fällen kann es hierbei dazu kommen, dass der Verschlusshaken mit der Verkleidung der Fahrerkabine oder anderen Fahrzeugteilen kollidiert und eine Beschädigung verursacht. Somit ist eine korrekte und präzise Funktionsweise des Verdeckverschlusses bei einer zu großen Schalthysterese des Sensorsystems nicht sichergestellt.
Um den Effekt der zu großen Schalthysterese wenigstens teilweise zu kompensieren, weist das erfindungsgemäße Sensorsystem 7 eine Einrichtung 63 zur Reduktion der Hysterese auf. Die Einrichtung 63 ist im Wesentlichen durch einen Hilfsmagneten 64 gebildet, der in einer Ausnehmung 66 in dem Gehäuse 27 der Sensorbaugruppe 17 untergebracht ist. Der Hilfsmagnet 64 ist in der Nähe des Reedschalters 32 in etwa auf Höhe seiner Mitte bzw. der Kontaktstelle der Kontaktzungen 38, 39 auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 46 angeordnet. Im Einsatz ist der Hilfsmagnet 64 vorteilhafterweise dem Hauptmagneten 26 gegenüberliegend, parallel und axial unversetzt zu diesem (in Bezug auf die Nord-Süd-Achse der Magneten) positioniert. Der Hilfsmagnet 64 erzeugt, wie insbesondere aus 6 hervorgeht, ein Magnetfeld, das zu dem Magnetfeld des Hauptmagneten 26 antiparallel oder gegenläufig polarisiert ist, weshalb der Hilfsmagnet 64 auch als Polarisationsmagnet bezeichnet werden kann. Die Feldstärke des Hilfsmagnetfeldes ist deutlich kleiner als die des Hauptmagnetfelds und ist aufgrund der geringen Feldstärke nicht in der Lage, den Reedschalter 32 zu schalten oder in geschaltetem Zustand zu halten, wenn das Magnetfeld des Hauptmagneten durch Entfernen des Hauptmagneten verringert wird. Die Feldstärke des Hilfsmagneten 64 und sein Abstand zu dem Reedschalter sind in Abhängigkeit von dem gewünschten Schaltabstand, dem Hauptmagneten 26, der Empfindlichkeit des Reedschalters 32 und den Einsatzbedingungen, wie bspw. den magnetischen Eigenschaften der Umgebung, gewählt, um die Hysterese zu minimieren. Der Hilfsmagnet 64 spannt den Reedschalter 32 im zu der Vormagnetisierung durch den Hauptmagneten 26 umgekehrten Sinne magnetisch vor.
In 6 sind zur Erläuterung des Wirkungsprinzips des Hilfsmagneten 64 beispielhafte Feldlinien eingezeichnet, die die Magnetfelder des Hilfs- und des Hauptmagneten 26, 64 repräsentieren sollen. Wie angedeutet, schwächt der Hilfsmagnet 64 das Hauptmagnetfeld des Magneten 26. Insbesondere ist ein mit einer Linie 67 umrissener Bereich zwischen dem Hauptmagneten 26 und dem gegenpoligen Hilfsmagneten 64 ersichtlich, in dem das Magnetfeld relativ schwach ist und sogar nahezu gegen Null geht. Dieser Bereich 67 liegt vorzugsweise in unmittelbarer Umgebung des Reedschalters 32 vor, wenn der Hauptmagnet 26 in etwa den Schaltabstand 61 erreicht. Der Bereich 67 wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um die Schalthysterese zu reduzieren, weil in dem sich daran anschließenden (in 6 mit 68 angezeigten) Bereich der räumliche Gradient des Magnetfeldes stärker ausgeprägt ist als der Gradient einer normalen Feldverteilung im Raum aufgrund eines Dauermagneten. Dies ermöglicht eine präzisere Erkennung des jeweiligen Schaltabstands. Somit kann mit Hilfe des Hilfsmagneten 64 die Hysterese deutlich, auf die Hälfte oder sogar weniger, reduziert werden.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen möglich. Z. B. können prinzipiell die Sensorbaugruppe 17 an dem Verdeck 3 und die Magnetbaugruppe 16 an dem Karosserierahmenteil 2 angebracht sein. Es könnten auch zwei Verriegelungseinrichtungen 6 und Sensorsysteme 7 jeweils am Rand des Verdecks 3 und Karosserierahmenteils 2 vorgesehen sein. Das Sensorsystem 7 kann gesondert von der Verriegelungseinrichtung 6 ausgebildet und an einer anderen Stelle angeordnet sein. Die Verriegelungseinrichtung 6 kann auch andere miteinander in Eingriff bringbare Elemente anstelle des Hakens 13 und der Öse 14 oder zusätzlich zu diesen enthalten. Wie ferner für einen Fachmann ohne weiteres ersichtlich, sind auch weit vielfältige Realisierungsformen für die Antriebseinrichtung 9 und die Steuereinrichtung 8 möglich. Insbesondere könnten diese auch zur teilautomatisierten Schließung und Öffnung des Verdecks 3 eingerichtet sein, so dass das Verdeck 3 bspw. von Hand zu schließen ist, und wenn es die Verriegelungsbereitschaftsstellung erreicht, was durch das Sensorsystem 7 erkannt wird, automatisch motorbetrieben verriegelt wird. Die hier beschriebene vollautomatische Ausführungsform der Verschlussvorrichtung 4 wird aber im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Es ist ein Sensorsystem 7 zur Erkennung einer Verriegelungsbereitschaftsstellung eines Verdecks 3 eines Cabriolet-Fahrzeugs offenbart, das zwischen einem einen Fahrgastraum freigebenden Offenzustand und einem den Fahrgastraum überdeckenden Schließzustand überführbar ist und eine Verriegelungsbereitschaftsstellung aufweist, in der das Verdeck 3 mittels einer Verriegelungseinrichtung 6 an einem Karosserierahmenteil 2 verriegelt werden kann. Das Sensorsystem 7 weist eine Magnetbaugruppe 16, die bspw. zur Montage an dem Verdeck 3 eingerichtet ist und einen Magneten 26 zur Erzeugung eines Magnetfeldes trägt, und eine Sensorbaugruppe 17 auf, die bspw. zur Montage dem Karosserierahmenteil 2 eingerichtet ist.
Die erfindungsgemäße Sensorbaugruppe 17 weist einen Reedschalter 32, der bei Annäherung des Magneten 26 der Magnetbaugruppe 16 in der Verriegelungsbereitschaftsstellung durch dessen Magnetfeld umgeschaltet wird, und einen zu dem Hauptmagnetfeld gegenläufig polarisierten Hilfsmagneten 17 auf, der ausgelegt und angeordnet ist, um den Reedschalter 32 magnetisch vorzuspannen, so dass die Schalthysterese des Reedschalters 32 minimiert wird.
Eine Verschlussvorrichtung 4 für ein Verdeck 3 eines Cabriolet-Fahrzeugs mit einem derartigen Sensorsystem 7 ist ebenfalls offenbart.

Claims

Sensorsystem zur Erkennung einer Verriegelungsbereitschaftsstellung eines Verdecks (3) eines Cabriolet-Fahrzeugs, das zwischen einem einen Fahrgastraum freigebenden Offenzustand und einem den Fahrgastraum überdeckenden Schließzustand überführbar ist und eine Verriegelungsbereitschaftsstellung aufweist, in der das Verdeck (3) mittels einer Verriegelungseinrichtung (6) an einem Karosserierahmenteil (2) verriegelt werden kann, mit einer Magnetbaugruppe (16), die zur Montage entweder an dem Verdeck (3) oder dem Karosserierahmenteil (2) eingerichtet ist und einen Magneten (26) zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist; und mit einer Sensorbaugruppe (17), die ein zur Montage an der anderen Komponente von dem Verdeck (3) und dem Karosserierahmenteil (2) eingerichtetes Gehäuse (27) enthält und ferner aufweist: einen Reedschalter (32), der eingerichtet ist, um bei Annäherung an den Magneten (26) der Magnetbaugruppe (16) in einen der Verriegelungsbereitschaftsstellung entsprechenden Schaltabstand durch dessen Magnetfeld betätigt zu werden, um ein Verriegelungsbereitschaftssignal bereitzustellen; und einen Hilfsmagneten (64), der ausgelegt und angeordnet ist, um ein Hilfsmagnetfeld zu erzeugen, das den Reedschalter (32) magnetisch vorspannt, um den Schaltabstand im Sinne einer Reduktion der Schalthysterese des Reedschalters (32) zu beeinflussen, wobei der Hilfsmagnet (64) zu dem Magneten (26) der Magnetbaugruppe (16) umgekehrt gepolt ist und ein Hilfsmagnetfeld erzeugt, dessen Feldstärke kleiner ist als die des Magneten (26).
Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbaugruppe (16) ein Gehäuse (18) aufweist, in dem der Magnet (26) befestigt ist und das zur Montage an dem Verdeck (3) gemeinsam mit einem Verriegelungselement (11) der Verriegelungseinrichtung (6) eingerichtet ist, während das Gehäuse (27) der Sensorbaugruppe (17) zur Montage an dem Karosserierahmenteil (2) gemeinsam mit einem Verriegelungsgegenelement (12) eingerichtet ist.
Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (26) ein Dauermagnet ist, der ein statisches Hauptmagnetfeld einer vorbestimmten Magnetfeldstärke erzeugt.
Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (64) ein Dauermagnet ist.
Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (64) in definierter Entfernung zu dem Reedschalter (32) auf Höhe der Mitte der Längserstreckung des Reedschalters (32) angeordnet ist.
Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Feldstärke des Hilfsmagneten (64) in Abhängigkeit von seinem Abstand zu dem Reedschalter (32), der Empfindlichkeit des Reedschalters (32) und der Magnetfeldstärke des Magneten (26) der Magnetbaugruppe (16) derart gewählt ist, dass der Kontakt des Reedschalters (26) im Offenzustand des Verdecks (3) geöffnet bleibt und bei Erreichen der Verriegelungsbereitschaftsstellung im gewünschten Schaltabstand geschlossen wird und die Hysterese einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet.
Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (27) der Sensorbaugruppe (17) aus Kunststoff hergestellt ist und eingeformte Hohlräume (31; 66) aufweist, die an die Form und Größe des Reedschalters (32) bzw. des Hilfsmagneten (64) derart angepasst sind, dass sie diese spielarm, klemmfrei aufnehmen und vorfixieren und positionieren.
Sensorsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (31; 66) mit darin aufgenommenem Reedschalter (32) bzw. Hilfsmagneten (64) mit einer Vergussmasse zum Schutz gegen Umgebungseinflüsse vergossen sind.
Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbaugruppe (17) eine mit dem Reedschalter (32) elektrisch verbundene Leiterplatte (46) und mit der Leiterplatte verbundene Anschlussmittel (49, 51) aufweist, die aus dem Gehäuse herausgeführt und zum Anschuss an eine Steuereinrichtung (8) zur Steuerung der Schließung und Öffnung des Verdecks (3) eingerichtet sind.
Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbaugruppe (17) gemeinsam mit einem Verriegelungsgegenelement (12) der Verriegelungseinrichtung (6) integriert ausgebildet ist.
SSensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbaugruppe (17) eine Detektionseinrichtung (52) zur Erkennung eines Verriegelungseingriffs der Verriegelungseinrichtung (6) aufweist.
Sensorsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (52) eine drehbar gelagerte, federvorgespannte Welle (53), ein mit der Welle drehfestes Auslöseelement (56), das mit einem Verriegelungselement (11) der Verriegelungseinrichtung (6) in Eingriff gelangt, um die Welle (53) zu verdrehen, ein mit der Welle (53) drehfestes Betätigungselement (58) und einen taktilen Sensor (54) aufweist, der in Reaktion auf eine Betätigung durch das Betätigungselement (58) ein Verriegelungssignal ausgibt.
Verschlussvorrichtung zum Verschließen eines Verdecks (3) eines Cabriolet-Fahrzeugs, das zwischen einer einen Fahrgastraum freigebenden Offenstellung und einer den Fahrgastraum überdeckenden Schließstellung, in der das Verdeck (3) an einem Karosserierahmenteil (2) verriegelt werden kann, überführbar ist und dazwischen die Verriegelungsbereitschaftsstellung aufweist, mit einer Antriebseinrichtung (9) zur Bewegung des Verdecks (3) wenigstens zwischen der Verriegelungsbereitschaftsstellung und der verriegelten Schließstellung; mit einer Steuereinrichtung (8) zur Steuerung der Bewegung der Verdecks (3); mit einer Verriegelungseinrichtung (6) zur Verriegelung des Verdecks (3) an dem Karosserierahmenteil (2); und mit einem Sensorsystem (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (6) ein Verriegelungselement (11) und ein Verriegelungsgegenelement (12) aufweist, das mit dem Verriegelungselement (11) in Eingriffsverbindung gelangt; die Magnetbaugruppe (16) an dem Verdeck angebracht und mit dem Verriegelungselement (11) zu einer Baueinheit integriert ist; die Sensorbaugruppe (17) an dem Karosserierahmenteil (2) angebracht und mit dem Verriegelungsgegenelement (12) zu einer Baueinheit integriert ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (11) einen Eingriffhaken (13) und das Verriegelungsgegenelement (12) eine Öffnung (14) zur Aufnahme des Eingriffshakens (13) aufweist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbaugruppe (16) an einer Vorderkante des Verdecks (3) in der Mitte der Quererstreckung des Verdecks (3) angebracht ist und die Sensorbaugruppe (17) in der Mitte eines oberen Windschutzscheibenrahmens (2) angebracht ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (9) und die Steuereinrichtung (8) zur vollautomatisierten Öffnung, Schließung, Ver- und Entriegelung des Verdecks (3) eingerichtet sind.
Verdeck (3) eines Cabriolet-Fahrzeugs mit einer Verschlussvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 13 bis 17.