DE102013005063A1 - Einklemmschutz für ein verstellbares Fahrzeugteil - Google Patents

Abstract

Im Zuge eines einfach umsetzbaren Einklemmschutzverfahrens für ein verstellbares Fahrzeugteil (2) wird während der Verstellung des Fahrzeugteils (2) fortlaufend mittels eines Abstandssensors (9) eine Testgröße (C) ermittelt. In einer direkten Einklemmschutzprüfung (22) wird anhand der Testgröße (C) ermittelt, ob ein Hindernis im Verstellweg (X) des Fahrzeugteils (2) erkennbar ist, wobei gegebenenfalls die Verstellung gestoppt oder reversiert wird. In einer indirekten Einklemmschutzprüfung (24) wird anhand derselben Testgröße (C) ermittelt, ob die Bewegung des Fahrzeugteils (2) irregulär verlangsamt oder zum Erliegen gekommen ist, wobei gegebenenfalls die Verstellung gestoppt oder reversiert wird. Ein zugehöriger Einklemmschutz umfasst eine Einklemmschutz-Steuereinheit (8), die zur automatischen Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Einklemmschutzverfahren für ein verstellbares Fahrzeugteil sowie auf einen zugehörigen Einklemmschutz.
• Bei motorisch angetriebenen Stellvorrichtungen für Fahrzeugteile, die gegenüber einem festen Rahmen verstellbar sind, ist aus Sicherheitsgründen ein Einklemmschutz erforderlich, um in einem Einklemmfall, bei dem ein Gegenstand oder ein Körperteil bei der Verstellung des Fahrzeugteils eingeklemmt wird, den motorischen Antrieb zu stoppen und gegebenenfalls zu reversieren. Bei dem verstellbaren Fahrzeugteil handelt es sich hierbei beispielsweise um ein Fahrzeugfenster, einen Fahrzeugsitz, eine Schiebetür, eine Heckklappe, etc. Den mit dem verstellbaren Fahrzeugteil zusammenwirkenden festen Rahmen bildet in der Regel die Karosserie des Kraftfahrzeugs.
• Bei Einklemmschutzsystemen wird herkömmlicherweise zwischen einem indirekten und einem direkten Einklemmschutz unterschieden. Ein indirekter Einklemmschutz erkennt den Einklemmfall anhand einer Überwachung einer Betriebsgröße des das Fahrzeugteil antreibenden Stellmotors, beispielsweise an einem anomalen Anstieg des Motorstroms oder einer anomalen Abnahme der Motordrehzahl. Ein direkter Einklemmschutz umfasst üblicherweise einen oder mehrere Sensoren, die eine für die Anwesenheit bzw. Abwesenheit eines Hindernisses im Verstellweg des Fahrzeugteils charakteristische Messgröße erfassen, sowie eine Auswerteeinheit, die anhand dieser Messgröße entscheidet, ob ein Hindernis im Öffnungsbereich vorliegt und gegebenenfalls entsprechende Gegenmaßnahmen auslöst. Um zu verhindern, dass der Einklemmschutz die Verstellung des Fahrzeugteils erst bei einem unmittelbaren Kontakt des Hindernisses mit dem Fahrzeugteil stoppt oder reversiert, werden bei einem direkten Einklemmschutz häufig berührungslose Sensoren eingesetzt, die ein Hindernis bereits in einem gewissen Abstand zu dem Sensor detektieren. Zu den berührungslosen Sensoren gehören insbesondere sogenannte kapazitive Näherungssensoren.
• Ein kapazitiver Näherungssensor umfasst eine oder mehrere Elektroden, über die ein elektrisches Feld entlang des Verstellwegs des Fahrzeugteils aufgebaut wird. Ein Hindernis im Verstellweg wird durch Überwachung der Kapazität der Elektrodenanordnung erkannt. Hierbei wird ausgenutzt, dass ein Hindernis, insbesondere ein menschliches Körperteil das von dem Sensor erzeugte elektrische Feld und hierüber die messbare Kapazität der Elektrodenanordnung beeinflusst. Alternativ zu kapazitiven Näherungssensoren können andere berührungslos arbeitende Sensoren eingesetzt werden, wie z. B. optische Sensoren oder Ultraschallsensoren.
• Bei einem direkten Einklemmschutz, der mit berührungslosen Sensoren ausgerüstet ist, kann es unter gewissen Umständen dazu kommen, dass ein Hindernis im Verstellweg nicht ordnungsgemäß erkannt wird. Dies ist beispielsweise bei einem optischen Sensor mitunter der Fall, wenn das Hindernis für die verwendete optische Wellenlänge transparent ist. Von einem kapazitiven Näherungssensor werden dagegen Hindernisse häufig nicht erkannt, die aufgrund von elektrisch neutralen Materialeigenschaften das elektrische Messfeld nicht oder nur schwach beeinflussen, beispielsweise Hindernisse aus elektrisch isolierendem Material mit lediglich geringer Permittivität (Dielektrizitätszahl).
• Aus der DE 44 16 803 A1 ist eine Einklemmschutzvorrichtung bekannt, die einen direkten Einklemmschutz und einen indirekten Einklemmschutz kombiniert. Der direkte Einklemmschutz beruht hierbei auf einer Kapazitätsmessung, der indirekte Einklemmschutz dagegen auf einer Messung der Motordrehzahl. Das Ziel ist hierbei, eine Redundanz zur Erkennung des Einklemmfalls zu schaffen, falls der direkte oder der indirekte Einklemmschutz ausfällt. Mittels dieser Einklemmschutzvorrichtung ist ein Einklemmfall auch dann erkennbar, wenn der (funktionstüchtige) direkte Einklemmschutz das Hindernis im Verstellweg nicht detektiert.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einklemmschutz und ein zugehöriges Einklemmschutzverfahren ohne Abstriche an die Sicherheit, mit der ein Einklemmfall erkannt wird, zu vereinfachen.
• Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Einklemmschutzverfahrens erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich eines Einklemmschutzes wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 7. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
• Bei dem erfindungsgemäßen Einklemmschutzverfahren für ein verstellbares Fahrzeugteil (nachfolgend kurz Verstellteil) wird verfahrensgemäß während der Verstellung des Verstellteils fortlaufend mittels eines Abstandssensors eine Testgröße ermittelt. Anhand dieser Testgröße wird zunächst in einer direkten Einklemmschutzprüfung ermittelt, ob ein Hindernis im Verstellweg des Verstellteils erkennbar ist. Gegebenenfalls wird die Verstellung des Verstellteils gestoppt oder reversiert. Verfahrensgemäß wird weiterhin in einer indirekten Einklemmschutzprüfung anhand derselben Testgröße ermittelt, ob die Bewegung des Verstellteils irregulär verlangsamt oder zum Erliegen gekommen ist. Gegebenenfalls wird die Verstellung des Verstellteils gestoppt oder reversiert. Als „irregulär” wird eine Verlangsamung der Bewegung des Verstellteils insbesondere dann erkannt, wenn sie vor Erreichen der Endposition des Verstellweges oder einer vorgegebenen Stoppposition des laufenden Stellvorgangs erfolgt und übliche Schwankungen der Stellgeschwindigkeit übersteigt.
• Die indirekte Einklemmschutzprüfung wird vorzugsweise jeweils zeitlich parallel (gleichzeitig) oder mit geringfügigem zeitlichem Versatz zu der direkten Einklemmschutzprüfung durchgeführt.
• Bei dem Verstellteil handelt es sich vorzugsweise um eine Heckklappe des Fahrzeugs, die motorisch angetrieben ist, um die Kofferraumöffnung, reversibel zu verschließen. Alternativ handelt es sich bei dem Verstellteil um ein Fenster, ein Schiebedach, einen Fahrzeugsitz oder um ein Klappverdeck eines Cabrios, die jeweils motorisch angetrieben sind. Bevorzugt wird das Einklemmschutzverfahren bei einer Schließbewegung des Verstellteils (im Fall des Fahrzeugsitzes bei einer Verstellung desselben nach unten, d. h. in Richtung des Bodens des Fahrzeuginnenraums) durchgeführt, da hierbei eine besonders hohe Einklemmgefahr besteht. Insbesondere im Fall der Heckklappe ist es im Rahmen der Erfindung aber auch denkbar, das Einklemmschutzverfahren zudem bei einer Öffnungsbewegung der Heckklappe durchzuführen. Dadurch kann auf einfache Weise verhindert werden, dass die Heckklappe an ein Hindernis (bspw. ein benachbartes Fahrzeug, eine Parkhauswand) anschlägt oder eine Person oder einen Gegenstand an einem solchen Hindernis einklemmt.
• Bei dem erfindungsgemäßen Einklemmschutzverfahren wird eine besonders hohe Sicherheit bezüglich der Erkennung eines Einklemmfalls – oder mit anderen Worten ein besonders geringes Fehlerrisiko – dadurch erreicht, dass eine direkte Einklemmschutzprüfung redundant mit einer indirekten Einklemmschutzprüfung durchgeführt wird. Die direkte Einklemmschutzprüfung ermöglicht dabei durch die direkte Erfassung des Hindernisses eine besonders frühzeitige Erkennung eines Einklemmfalles. Insbesondere kann der Einklemmfall in vielen Fällen bereits proaktiv erkannt werden, bevor das Verstellteil auf das Hindernis tatsächlich eine erhebliche Klemmkraft ausübt. Die indirekte Einklemmschutzprüfung dient als zusätzliche Absicherung, indem sie auch die Erkennung von Einklemmfällen sicherstellt, die aufgrund ungünstiger Eigenschaften des eingeklemmten Gegenstands in der direkten Einklemmschutzprüfung nicht erkannt werden.
• Der Umstand, dass beide Einklemmschutzprüfungen auf der Auswertung derselben Testgröße beruhen, ermöglicht dabei eine wesentliche Vereinfachung in der Umsetzung des Verfahrens, da zur Erhebung der Testgröße lediglich ein einziger Abstandssensor erforderlich ist. Eine weitere Vereinfachung bei der Umsetzung des Verfahrens wird dadurch ermöglicht, dass Zwischenergebnisse des Verfahrens, insbesondere bei der Berechnung der Testgröße, für beide Einklemmschutzprüfungen herangezogen werden können, so dass diese Zwischenergebnisse nur einfach berechnet werden müssen.
• Um anhand derselben Testgröße einfach und sicher zwischen einem „direkten Einklemmfall” (also einem irregulären Verlauf der Testgröße, die durch die Anwesenheit eines Hindernisses im Verstellweg unmittelbar hervorgerufen wird) und einem „indirekten Einklemmfall” (also einem irregulären Verlauf der Testgröße, die mittelbar über den Einfluss des Hindernisses auf die Bewegung des Verstellteils hervorgerufen wird) unterscheiden zu können, wird die Testgröße vorzugsweise mit einer – insbesondere zeitabhängig vorgegebenen – Referenzgröße verglichen, wobei diese Referenzgröße den zu erwartenden Verlauf der Testgröße im störungsfreien Betrieb, d. h. beim Nichtvorliegen des Einklemmfalls, wiedergibt. Im Zuge der direkten Einklemmschutzprüfung wird dabei die Verstellung gestoppt oder reversiert, wenn die Testgröße eine nach Maßgabe hinterlegter Kriterien signifikant stärkere Zeitabhängigkeit aufweist als die Referenzgröße. Im Zuge der indirekten Einklemmschutzprüfung wird die Verstellung dagegen gestoppt oder reversiert, wenn die Testgröße eine nach Maßgabe hinterlegter Kriterien signifikant schwächere Zeitabhängigkeit aufweist als die Referenzgröße. Als Kriterien für den Vergleich der Zeitabhängigkeit der Testgröße mit der Zeitabhängigkeit der Referenzgröße werden dabei vorzugsweise nachfolgend näher beschriebene Schwellwertvergleiche herangezogen. Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, dass die Referenzgröße wegabhängig vorgegeben ist. In diesem Fall wird die Wegabhängigkeit der Referenzgröße zur Durchführung der direkten und indirekten Einklemmschutzprüfung in eine Zeitabhängigkeit umgerechnet.
• Der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante liegt die Erkenntnis zugrunde, dass einerseits ein indirekter Einklemmfall stets zu einer Verringerung der Zeitabhängigkeit der von einem Abstandssensor ausgegebenen Signale (und somit der daraus abgeleiteten Testgröße) führt, zumal sich mit der einklemmfallbedingten Verlangsamung der Bewegung des Verstellteils stets auch die Umgebungsbedingungen des Abstandssensors langsamer ändern.
• Anderseits bildet ein sich im Verstellweg des Verstellteils befindliches Hindernis stets den nächstliegenden Gegenstand, der von dem Abstandssensor detektierbar ist. Daher muss die Einbringung des Hindernisses in den Verstellweg erkanntermaßen – sofern das Hindernis von dem Abstandssensor direkt detektierbar ist – stets zu einer stärkeren Zeitabhängigkeit der Testgröße führen als im ungestörten Fall zu erwarten wäre, zumal sich der von dem Abstandssensor gemessene Abstand durch das Hindernis zwangsweise verkürzt.
• Die Beziehung der Testgröße zu dem Signal des Abstandssensors kann im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auf vielfach verschiedene Weise definiert werden. Vorzugsweise wird dabei das Signal des Abstandssensors unverändert als Testgröße herabgezogen. Ebenso ist im Rahmen der Erfindung aber denkbar, die Testgröße nach Maßgabe einer linearen oder nicht-linearen Beziehung aus dem Signal des Abstandssensors abzuleiten. Beispielsweise könnte die Testgröße im Rahmen der Erfindung in einer logarithmischen, exponentiellen oder polynomialen (also quadratischen, kubischen, etc.) Beziehung zu dem Signal des Abstandssensors stehen.
• Die Testgröße ist dabei vorzugsweise gleichläufig oder gegenläufig mit dem von dem Abstandssensor gemessenen Abstand korreliert. Als „gleichläufige Korrelation” wird hierbei eine Beziehung der Testgröße zu dem gemessenen Abstand bezeichnet, bei der sich die Testgröße gleichgerichtet mit dem Abstand ändert, bei der die Testgröße also mit zunehmenden Abstand größer, und mit abnehmenden Abstand kleiner wird. Als „gegenläufige Korrelation” wird dagegen eine Beziehung der Testgröße zu dem gemessenen Abstand bezeichnet, bei der sich die Testgröße umgekehrt zu dem Abstand ändert, bei der die Testgröße also mit zunehmenden Abstand kleiner, und mit abnehmenden Abstand größer wird.
• Alternativ hierzu kann die Testgröße im Rahmen der Erfindung auch gleichläufig oder gegenläufig mit der zeitlichen Änderung, insbesondere einer zeitlich gedämpften (gleitend gemittelten) Ableitung des von dem Abstandssensor gemessenen Abstands korreliert sein. Als gleichläufige und gegenläufige Korrelation wird hierbei eine gleichläufige bzw. gegenläufige Änderung der Testgröße zu der Abstandsänderung bezeichnet.
• Die Referenzgröße ist in jedem Fall derart an die jeweilige Definition der Testgröße angepasst, dass sie dem im störungsfreien Betrieb zu erwartenden Verlauf der Testgröße entspricht.
• In bevorzugter Ausbildung des Verfahrens ist die Referenzgröße dabei derart definiert, dass sie einen im Zeitverlauf abnehmenden Betrag aufweist. In diesem Fall wird bei der direkten Einklemmschutzprüfung die Verstellung gestoppt oder reversiert, wenn die Testgröße die Referenzgröße um einen ersten Schwellwert unterschreitet. Bei der indirekten Einklemmschutzprüfung wird die Verstellung dagegen gestoppt oder reversiert, wenn die Testgröße die Referenzgröße um einen zweiten Schwellwert überschreitet.
• Alternativ hierzu ist die Referenzgröße derart definiert, dass sie einen im Zeitverlauf zunehmenden Betrag aufweist. In diesem Fall wird bei der direkten Einklemmschutzprüfung die Verstellung gestoppt oder reversiert, wenn die Testgröße die Referenzgröße um einen ersten Schwellwert überschreitet. Bei der indirekten Einklemmschutzprüfung wird die Verstellung dagegen gestoppt oder reversiert, wenn die Testgröße die Referenzgröße um einen zweiten Schwellwert unterschreitet.
• Der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert können in beiden Fällen unabhängig voneinander auf gleiche oder unterschiedliche Werte festgelegt werden.
• Die Referenzgröße kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise in Testläufen der Verstellung des Verstellteils einmalig ermittelt und für die Durchführung des Einklemmschutzverfahrens in einem Speichermodul unveränderlich hinterlegt sein. Vorzugsweise wird die Referenzgröße im störungsfreien Betrieb aber fortlaufend eingelernt und somit gegebenenfalls veränderlichen Umgebungsbedingungen nachgeführt. Durch diesen Einlernprozess können beispielsweise Einflüsse berücksichtigt werden, die über die Lebensdauer des Verstellteils die Verstellbewegung variabel beeinflussen, wie beispielsweise Temperatur und Alterung der Verstellmechanik.
• Als „Einklemmschutz” wird hier und im Folgenden allgemein eine Vorrichtung zur Durchführung eines Einklemmschutzverfahrens bezeichnet. Der erfindungsgemäße Einklemmschutz umfasst dabei eine Einklemmschutz-Steuereinheit (nachfolgend kurz Steuereinheit), die schaltungs- oder programmtechnisch dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Einklemmschutzverfahren, insbesondere in einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen automatisch durchzuführen.
• Die Steuereinheit kann im Rahmen der Erfindung als nicht-programmierbare elektronische Schaltung ausgebildet sein und hierbei beispielsweise in eine Steuerung eines das Fahrzeugteil antreibenden Stellmotors integriert sein. Die Steuereinheit kann im Rahmen der Erfindung allerdings auch durch einen Mikrocontroller gebildet sein, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Einklemmschutzverfahrens in Form eines Softwaremoduls implementiert ist. Dieses Softwaremodul kann hierbei insbesondere einen Bestandteil einer übergreifenden Steuersoftware (Firmware) der Steuerung des Stellmotors bilden.
• In bevorzugter Ausführung handelt es sich bei dem Abstandssensor um einen kapazitiven Näherungssensor. Dieser Näherungssensor umfasst vorzugsweise eine Elektrodenanordnung mit mindestens einer Sendeelektrode und einer Empfangselektrode, die vorzugsweise nebeneinander an dem Verstellteil oder dem diesem entlang des Verstellwegs gegenüberliegenden Fahrzeugrahmen angeordnet sind. Die Elektrodenanordnung ist insbesondere derart an dem Verstellteil (bzw. dem Fahrzeugrahmen) angeordnet, dass ausgehend von dieser ein elektrisches Messfeld in Richtung des zurückzulegenden Verstellwegs abgestrahlt wird. Die Annäherung eines kapazitiv leitfähigen und geerdeten Gegenstands (bspw. ein Körperteil) in das elektrische Messfeld führt hierbei zu einer Verringerung der zwischen den beiden Elektroden gemessenen Kapazität.
• Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung auch denkbar, die oder jede Sendeelektrode und die oder jede Empfangselektrode in Gegenüberstellung jeweils am Fahrzeugrahmen und dem Verstellteil anzuordnen. Weiterhin kann die Elektrodenanordnung des Abstandssensors im Rahmen der Erfindung auch lediglich eine Elektrode oder mehrere Elektroden desselben Typs enthalten, mittels derer die Kapazität gegen Masse, beispielsweise gegen den geerdeten Fahrzeugrahmen, gemessen wird.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
• 1 in schematischer Seitenansicht ein Fahrzeugheck mit einem verstellbaren Fahrzeugteil, das mit einem Einklemmschutz ausgestattet ist,
• 2 in einem schematischem Blockschaltbild den Einklemmschutz, und
• 3 in einem schematischen Diagramm einen typischen Verlauf einer durch den Einklemmschutz ermittelten Testgröße sowie zweier Schwellwerte zur indirekten und direkten Erkennung eines Einklemmfalls.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• In 1 ist schematisch das Heck 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. An dem Heck 1 ist an einer Oberkante 3 eine Heckklappe 2 verschwenkbar angelenkt. Bei der Heckklappe 2 handelt es sich um ein verstellbares Fahrzeugteil, das zum reversiblen Verschließen einer im Bereich des Hecks 1 angeordneten Kofferraumöffnung 4 vorgesehen ist. Hierfür ist die Heckklappe 2 zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung (jeweils nicht näher dargestellt) entlang eines Verstellwegs X, der in etwa einen Viertelkreis beschreibt, verschwenkbar.
• Die Heckklappe 2 ist zur Verstellung motorisch durch eine Stelleinheit 5 angetrieben. Die Stelleinheit 5 weist dazu in nicht näher dargestellter Weise einen Elektromotor und ein dem Elektromotor nachgeordnetes Getriebe auf, mittels dessen eine Stellkraft über einen Hebelarm 6 auf die Heckklappe 2 übertragen wird.
• Um zu verhindern, dass beim Schließen der Heckklappe 2, d. h. bei der Verstellung von der Offenstellung in die Schließstellung, ein Hindernis, bspw. ein Körperteil einer Person oder ein sonstiger Gegenstand, zwischen der Heckklappe 2 und dem die Kofferraumöffnung 4 umrandenden Fahrzeugrahmen 7 eingeklemmt wird, ist der Stelleinheit 5 ein Einklemmschutz zugeordnet. Der Einklemmschutz umfasst eine Einklemmschutz-Steuereinheit (nachfolgend kurz Steuereinheit 8) und einen kapazitiven Abstandssensor 9. Der Abstandssensor 9 ist über eine Sensorleitung 10 signalübertragungstechnisch mit der Steuereinheit 8 verbunden.
• Die Steuereinheit 8 ist dazu eingerichtet, beim Schließen der Heckklappe 2 unter Durchführung eines nachfolgend näher beschriebenen Einklemmschutzverfahrens ein Hindernis zwischen der Heckklappe 2 und dem Fahrzeugrahmen 7 zu erkennen und ggf. den Motor der Stelleinheit 5 zu stoppen oder zu reversieren. Hierzu ist die Steuereinheit 8 über eine Steuerleitung 11 mit der Stelleinheit 5 verbunden.
• In 2 ist der Einklemmschutz schematisch näher dargestellt. Zur Abstandsmessung zwischen der Heckklappe 2 und dem Fahrzeugrahmen 7 bzw. dem ggf. vorhandenen Hindernis umfasst der kapazitive Abstandssensor 9 eine Sendeelektrode 14 und eine Empfangselektrode 16, die nebeneinander an der Heckklappe 2 angeordnet sind. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird zwischen der Sendeelektrode 14 und der Empfangselektrode 16 ein als Messfeld 18 bezeichnetes elektrisches Wechselfeld (d. h. ein elektrisches Feld, in dem die Feldstärke periodisch das Vorzeichen wechselt) aufgebaut. Die Sendeelektrode 14 und die Empfangselektrode 16 sind hierbei derart an der Heckklappe 2 angeordnet, dass das Messfeld 18 in Schließrichtung 20 des Verstellwegs X, d. h. in Richtung des Fahrzeugrahmens 7 abgestrahlt wird. Die Sendeelektrode 14 und die Empfangselektrode 16 bilden hierbei einen elektrischen Kondensator mit einer Kapazität C. Die Kapazität C wird von dem Abstandssensor 9 erfasst und über die Sensorleitung 10 der Steuereinheit 8 zugeführt.
• Wenn elektrisch leitfähiges und geerdetes Material in den Bereich des Messfelds 18 gelangt, wechselwirkt das Messfeld 18 mit diesem Material, wodurch sich die Kapazität C des Abstandssensors 9 verringert (s. 3). In dem von dem Abstandssensor 9 ausgestrahlten Wechselfeld wirken sowohl der Fahrzeugrahmen 7 als auch der menschliche Körper als elektrisch leitfähiges und geerdetes Material. Elektrisch isolierendes Material mit geringer Permittivität wie beispielsweise trockenes Holz wechselwirkt dagegen nur schwach mit dem Messfeld 18. Ein Hindernis, das aus einem solchen Material gebildet ist, ist folglich für den Abstandssensor 9 „unsichtbar” und folglich nicht direkt detektierbar.
• Um dennoch verhindern zu können, dass ein solches für den kapazitiven Abstandssensor 9 „unsichtbares” Hindernis zwischen der Heckklappe 2 und dem Fahrzeugrahmen 7 eingeklemmt wird, wird durch die Steuereinheit 8 als Testgröße der zeitliche Verlauf der Kapazität C (kurz: Kapazitätsverlauf C(t)) in einer direkten Einklemmschutzprüfung 22 auf einen direkten Einklemmfall und in einer indirekten Einklemmschutzprüfung 24 auf einen indirekten Einklemmfall hin überprüft.
• Ein „direkter Einklemmfall” liegt dabei vor, wenn sich ein Hindernis in dem Verstellweg X zwischen der Heckklappe 2 und dem Fahrzeugrahmen 7 befindet, dass direkt – ohne unmittelbaren Kontakt mit der Heckklappe 2 – durch die Steuereinheit 8 erkannt wird. Ein „indirekter Einklemmfall” liegt in Abgrenzung hierzu dann vor, wenn ein für den Abstandssensor 9 „unsichtbares” Hindernis zwischen der Heckklappe 2 und dem Fahrzeugrahmen 7 eingeklemmt wird und nur mittelbar anhand der dadurch irregulär stoppenden Heckklappenbewegung durch die Steuereinheit 8 erkannt wird.
• Sowohl bei Erkennung eines direkten Einklemmfalls als auch bei Erkennung eines indirekten Einklemmfalls wird über eine Auslöseeinheit 26 der Steuereinheit 8 ein Stoppsignal H an die Stelleinheit 5 ausgegeben, aufgrund dessen die Stellbewegung gestoppt oder reversiert wird.
• Anhand von 3 wird nachfolgend ein von der Steuereinheit 8 durchgeführtes Einklemmschutzverfahren anhand eines Diagramms näher beschrieben, in dem der Verlauf der Kapazität C über der Zeit t aufgetragen ist. Im störungsfreien Betrieb, d. h. beim Nichtvorliegen eines Einklemmfalles, entspricht der gemessene Kapazitätsverlauf C(t) einem mit durchgezogener Linie in 3 eingetragenen Referenzverlauf C_R(t) einer Referenzgröße C_R. Der Referenzverlauf C_R(t) wird im laufenden störungsfreien Betrieb der Stelleinheit 5 von der Steuereinheit 8 eingelernt, wobei die Referenzgröße C_R verzugsweise über mehrere vorausgegangene Stellvorgänge gemittelt wird. Um eine möglichst hohe Wiederholgenauigkeit der Stellvorgänge zu erreichen, wird die Verstellbewegung der Heckklappe 2 vorzugsweise durch eine Steuer- und Regeleinrichtung der Stelleinheit 5 auf ein vorgegebenes Geschwindigkeitsprofil geregelt.
• Die Referenzgröße C_R beschreibt somit den zu erwartenden Wert der zeitabhängigen Kapazität C. Der Referenzverlauf C_R(t) beschreibt dabei konkret die zu erwartende Abnahme der Kapazität C bei einem typischen störungsfreien Schließvorgang der Heckklappe 2, die auf der Annäherung der Heckklappe 2 an den leitfähigen und geerdeten Fahrzeugrahmen 7 beruht.
• Durch ein zwischen die Heckklappe 2 und den Fahrzeugrahmen 7 eingebrachtes Hindernis aus elektrisch leitfähigem, geerdetem Material, insbesondere durch ein menschliches Körperteil, wird ein sprunghafter Abfall der gemessenen Kapazität C verursacht, wie er in 3 exemplarisch als Kapazitätsverlauf C_d(t) abgebildet ist. Der Kapazitätsverlauf C_d(t) der gemessenen Kapazität C fällt hierdurch früher oder steiler ab als der Referenzverlauf C_R(t). Die somit gegenüber dem Referenzverlauf C_R(t) stärkere Zeitabhängigkeit des gemessenen Kapazitätsverlaufs C_d(t) wird von der Steuereinheit 8 dabei in der direkten Einklemmschutzprüfung 22 daran erkannt, dass der gemessene Kapazitätsverlauf C_d(t) den Referenzverlauf C_R(t) um einen vorgegebenen Schwellwert ΔS₁(t) unterschreitet.
• Im Falle eines indirekten Einklemmfalls wird durch das – in diesem Fall für den Abstandssensor 9 unsichtbare – Hindernis die Heckklappenbewegung irregulär vor dem Erreichen der Schließstellung aufgehalten. Hierdurch werden der Abstand zwischen dem Abstandssensor 9 und dem geerdeten Fahrzeugrahmen 7 und die damit korrelierte Kapazität C zeitlich konstant. Der entsprechende Verlauf der Kapazität C ist in 3 als Kapazitätsverlauf C_i(t) dargestellt. Der Kapazitätsverlauf C_i(t) weist mithin gegenüber dem Referenzverlauf C_R(t) eine signifikant schwächere Zeitabhängigkeit auf. Diese wird von der Steuereinheit 8 dabei in der indirekten Einklemmschutzprüfung 24 daran erkannt, dass der gemessene Kapazitätsverlauf C_i(t) den Referenzverlauf C_R(t) um einen vorgegebenen Schwellwert ΔS₂(t) überschreitet.
• Konkret prüft die Steuereinheit 8 im Rahmen der direkten Einklemmschutzprüfung 22 fortlaufend die Bedingung C(t) < S₁(t) = C_R(t) – ΔS₁(t). Glg. 1
• Die Zeitkoordinate im Kapazitätsverlauf C(t) bezeichnet hierbei insbesondere die seit Beginn des laufenden Stellvorgangs verstrichene Zeitspanne. Der Nullpunkt der Zeitkoordinate des Referenzverlaufs C_R(t) wird unter Berücksichtigung der Startposition der Heckklappe 2 zu Beginn des Stellvorgangs kalibriert, so dass auch bei Stellvorgängen aus unterschiedlichen Startpositionen stets entsprechende Werte in dem Kapazitätsverlauf C(t) und dem Referenzverlauf C_R(t) verglichen werden. Der Schwellwert ΔS₁(t) ist hierbei zeitabhängig vorgegeben. Alternativ kann dieser aber auch zeitlich konstant vorgegeben sein.
• Unterschreitet der Kapazitätsverlauf C(t) den Referenzverlauf C_R(t) um den Schwellwert ΔS₁(t) (wie in 3 exemplarisch anhand des Wertes des Kapazitätsverlaufs C_d(t) zum Zeitpunkt t₁ dargestellt), wird durch die Auslöseeinheit 26 das Stoppsignal H an die Stelleinheit 5 ausgegeben (s. 2).
• Parallel zu der direkten Einklemmschutzprüfung 22 prüft die Steuereinheit 8 in einer indirekten Einklemmschutzprüfung 24 (s. 2) die Bedingung C(t) > S₂(t) = C_R(t) + ΔS₂(t). Glg. 2 Überschreitet der Kapazitätsverlauf C(t) den Referenzverlauf C_R(t) um den Schwellwert ΔS₂(t) (wie in 3 anhand des Werts des Kapazitätsverlaufs C_i(t) zum Zeitpunkt t₂ dargestellt), wird durch die Auslöseeinheit 26 ebenfalls das Stoppsignal H an die Stelleinheit 5 ausgegeben (s. 2). Der Schwellwert ΔS₂(t) ist hierbei zeitabhängig vorgegeben. Alternativ kann dieser aber auch zeitlich konstant vorgegeben sein.
• Die Steuereinheit 8 zieht somit zur Prüfung des direkten und als auch des indirekten Einklemmfalls jeweils die Kapazität C als Testgröße heran. In alternativer Ausführung der Steuereinheit 8 kann anstelle des Kapazitätsverlaufs C(t) auch dessen zeitlich gemittelte zeitliche Ableitung herangezogen werden.
• Die Schwellwerte ΔS₁(t) und ΔS₂(t) sind bezüglich des eingelernten Referenzverlaufs C_R(t) derart gewählt, dass im Betrieb eine übliche Schwankungsbreite des Kapazitätsverlaufs C(t) um den Referenzverlauf C_R(t) berücksichtigt ist, so dass eine fehlerhafte Auslösung des Einklemmfalls verhindert wird. Schwankungen können beispielsweise aufgrund temperaturbedingter Leicht- bzw. Schwergängigkeiten der Verstellmechanik oder witterungsbedingten Einflüssen auf das Messverhalten des Abstandssensors 9 auftreten.
• Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.
• Bezugszeichenliste

1

Heck

2

Heckklappe

3

Oberkante

4

Kofferraumöffnung

5

Stelleinheit

6

Hebelarm

7

Fahrzeugrahmen

8

(Einklemmschutz-)Steuereinheit

9

Abstandssensor

10

Sensorleitung

11

Steuerleitung

14

Sendeelektrode

16

Empfangselektrode

18

Messfeld

20

Schließrichtung

22

(direkte) Einklemmschutzprüfung

24

(indirekte) Einklemmschutzprüfung

26

Auslöseeinheit

X

Verstellweg

C

Kapazität

C_R

Referenzgröße

C(t)

Kapazitätsverlauf

C_R(t)

Referenzverlauf

C_d(t)

Kapazitätsverlauf

C_i(t)

Kapazitätsverlauf

ΔS₁(t)

Schwellwert

ΔS₂(t)

Schwellwert

H

Stoppsignal

t

Zeit

t₁

Zeitpunkt

t₂

Zeitpunkt

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 4416803 A1 [0006]

Claims (8)

1. Einklemmschutzverfahren für ein verstellbares Fahrzeugteil (2), wobei während der Verstellung des Fahrzeugteils (2) fortlaufend – mittels eines Abstandssensors (9) eine Testgröße (C) ermittelt wird, – in einer direkten Einklemmschutzprüfung (22) anhand der Testgröße (C) ermittelt wird, ob ein Hindernis im Verstellweg (X) des Fahrzeugteils (2) erkennbar ist, wobei gegebenenfalls die Verstellung gestoppt oder reversiert wird, und – in einer indirekten Einklemmschutzprüfung (24) anhand derselben Testgröße (C) ermittelt wird, ob die Bewegung des Fahrzeugteils (2) irregulär verlangsamt oder zum Erliegen gekommen ist, wobei gegebenenfalls die Verstellung gestoppt oder reversiert wird.
2. Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 1, wobei die Testgröße (C) mit einer Referenzgröße (C_R) verglichen wird, wobei in der direkten Einklemmschutzprüfung (22) die Verstellung gestoppt oder reversiert wird, wenn die Testgröße (C) eine nach Maßgabe hinterlegter Kriterien signifikant stärkere Zeitabhängigkeit aufweist als die Referenzgröße (C_R), und wobei in der indirekten Einklemmschutzprüfung (24) die Verstellung gestoppt oder reversiert wird, wenn die Testgröße (C) eine nach Maßgabe hinterlegter Kriterien signifikant schwächere Zeitabhängigkeit aufweist als die Referenzgröße (C_R).
3. Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 2, wobei die Referenzgröße (C_R) derart definiert ist, dass sie einen im Zeitverlauf abnehmenden Betrag aufweist, wobei in der direkten Einklemmschutzprüfung (22) die Verstellung gestoppt oder reversiert wird, wenn die Testgröße (C) die Referenzgröße (C_R) um mindestens einen ersten Schwellwert (ΔS₁(t)) unterschreitet, und wobei in der indirekten Einklemmschutzprüfung (24) die Verstellung gestoppt oder reversiert wird, wenn die Testgröße (C) die Referenzgröße (C_R) um mindestens einen zweiten Schwellwert (ΔS₂(t)) überschreitet.
4. Einklemmschutzverfahren nach Anspruch 2, wobei die Referenzgröße (C_R) derart definiert ist, dass sie einen im Zeitverlauf zunehmenden Betrag aufweist, wobei in der direkten Einklemmschutzprüfung (22) die Verstellung gestoppt oder reversiert wird, wenn die Testgröße (C) die Referenzgröße (C_R) um mindestens einen ersten Schwellwert (ΔS₁(t)) überschreitet, und wobei in der indirekten Einklemmschutzprüfung (24) die Verstellung gestoppt oder reversiert wird, wenn die Testgröße (C) die Referenzgröße (C_R) um mindestens einen zweiten Schwellwert (ΔS₂(t)) unterschreitet.
5. Einklemmschutzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Testgröße (C) derart definiert ist, dass ihr Betrag gleichläufig oder gegenläufig mit dem Abstand zwischen dem verstellbaren Fahrzeugteil (2) und dem diesem in Verstellrichtung nächsten Gegenstand korreliert.
6. Einklemmschutzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Testgröße (C) derart definiert ist, dass ihr Betrag gleichläufig oder gegenläufig mit der zeitlichen Änderung des Abstandes zwischen dem verstellbaren Fahrzeugteil (2) und dem diesem in Verstellrichtung nächsten Gegenstand korreliert.
7. Einklemmschutz für ein verstellbares Fahrzeugteil (2) mit einer Einklemmschutz-Steuereinheit (8), die zur automatischen Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist.
8. Einklemmschutz nach Anspruch 7, wobei der Abstandssensor (9) ein kapazitiver Näherungssensor ist.

Images