DE102013008748A1 - Verfahren und Stellvorrichtung zur Verstellung eines verstellbaren Fahrzeugteils - Google Patents

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Stellvorrichtung (16) zur Verstellung eines verstellbaren Fahrzeugteils (1) angegeben. Dabei wird ein für die Stellposition (x) des Fahrzeugteils (1) entlang seines Stellwegs (X) charakteristisches Stellpositionsmaß (CI, x') anhand eines von einem Abstandssensor (20) erzeugten ersten Messsignals (S1) bestimmt. Anhand des Stellpositionsmaßes (CI, x') wird die Verstellgeschwindigkeit (V) des Fahrzeugteils (1) geregelt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verstellung eines verstellbaren Fahrzeugteils. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Stellvorrichtung zur Verstellung dieses Fahrzeugteils.
• Häufig werden motorisch verstellbare Fahrzeugteile geschwindigkeitsgeregelt verstellt. Im Zuge der Geschwindigkeitsregelung wird die Verstellgeschwindigkeit des Fahrzeugteils an einen hinterlegten Geschwindigkeits-Sollwert angeglichen. Dieser Geschwindigkeits-Sollwert kann über den gesamten Stellweg konstant sein. Mitunter ist der Geschwindigkeits-Sollwert allerdings in Abhängigkeit von der Stellposition des Fahrzeugteils variierend vorgegeben, um beispielswiese eine verlangsamte Annäherung des Fahrzeugteils an seine Endpositionen zu erreichen. Die Stellposition wird hierbei meist anhand einer Betriebsgröße des Stellmotors, normalerweise der Drehzahl, ermittelt. Hierzu ist dem Stellmotor als Drehzahlsensor herkömmlicherweise ein Hall-Sensor zugeordnet, der mit einem drehfest mit der Motorwelle gekoppelten Ringmagneten zusammenwirkt. Bei dem motorisch verstellbaren Fahrzeugteil handelt es sich beispielsweise um eine Fensterscheibe, das Schiebedach, einen Fahrzeugsitz oder eine Heckklappe des Fahrzeugs.
• Um zu verhindern, dass bei der Verstellung des Fahrzeugteils eine Person oder ein Gegenstand zwischen dem Fahrzeugteil und dem das Fahrzeugteil tragenden Fahrzeugrahmen eingeklemmt und dabei verletzt bzw. beschädigt wird, ist solchen motorisch verstellbaren Fahrzeugteilen üblicherweise eine Einklemmschutzeinrichtung (nachfolgend kurz: Einklemmschutz) zugeordnet. In einer herkömmlichen Ausführung überwacht der Einklemmschutz mittels des Hall-Sensors die Drehzahl des Stellmotors. Der Einklemmschutz schließt dabei aus einer abnormalen Veränderung des Drehzahlverlaufs auf einen Einklemmfall und stoppt oder reversiert in diesem Fall die Verstellung.
• Alternativ hierzu überwacht der Einklemmschutz mittels eines Abstandssensors den zurückzulegenden Stellweg des Fahrzeugteils auf das Vorhandensein eines Hindernisses. Die Verstellung wird dabei gestoppt oder reversiert, wenn von dem Abstandssensor ein Hindernis im Verstellweg erkannt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, gleichwohl aber sicheres Verfahren zur Verstellung eines verstellbaren Fahrzeugteils und eine zugehörige Stellvorrichtung anzugeben.
• Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Verfahrens zur Verstellung eines verstellbaren Fahrzeugteils erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich einer Stellvorrichtung für ein verstellbares Fahrzeugteil 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.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Verstellung eines mittels eines Stellmotors verstellbaren Fahrzeugteils (nachfolgend auch: Verstellteil) vorgesehen. Verfahrensgemäß wird während der Verstellung des Verstellteils ein Stellpositionsmaß (d. h. ein Maß für die Stellposition des Verstellteils entlang seines Stellwegs) anhand eines ersten Messsignals ermittelt, wobei dieses erste Messsignal von einem Abstandssensor erzeugt wird. Anhand dieses mittels des Abstandssensors gewonnenen Stellpositionsmaßes wird die Verstellgeschwindigkeit des Verstellteils geregelt.
• Bei dem Abstandssensor handelt es sich vorzugsweise um einen von dem Stellmotor separaten Sensor, wobei „separat” im Sinne eines Sensors verstanden wird, der ein vom Betrieb des Stellmotors unabhängiges Messsignal liefert. Dieses von dem Abstandssensor ausgegebene erste Messsignal beinhaltet dabei vorzugsweise eine Information über den Abstand des Verstellteils zu dem entlang des Verstellwegs nächstliegenden Objekt. Im störungsfreien Betrieb handelt es sich bei diesem Objekt um den Fahrzeugrahmen, gegen den das Verstellteil bestimmungsgemäß bewegt wird – beispielsweise um die Schließkante der Fahrzeugkarosserie, an der die Heckklappe in ihrer Schließstellung anschlägt. In Falle eines drohenden Einklemmfalls oder sonstigen Kollisionsfalls handelt es bei dem Objekt dagegen regelmäßig um ein Hindernis, also um einen im Stellweg des Verstellteils angeordneten Gegenstand oder Teil eines menschlichen Körpers.
• Ein Abstandssensor der vorstehend beschriebenen Art ist bei einem motorisch verstellbaren Fahrzeugteil häufig bereits herkömmlicherweise vorhanden, um im Rahmen eines Einklemmschutzes eine Testgröße zu erfassen, die für die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Hindernisses im Stellweg des Verstellteils symptomatisch ist. Daher lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei einer ansonsten herkömmlichen Stellvorrichtung ohne hardwaretechnischen Mehraufwand realisieren. Vielmehr ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren sogar eine Vereinfachung der Stellvorrichtung. Denn durch die Verwendung des Abstandssensors für die Geschwindigkeitsregelung wird der üblicherweise zusätzlich vorgesehene Drehzahlsensor obsolet. In besonderes einfacher Ausführung der Stellvorrichtung ist ein solcher Drehzahlsensor daher auch nicht vorhanden.
• Wie nachfolgend näher beschrieben, ist bei einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Stellvorrichtung ein gesonderter Kollisionsschutz (insbesondere Einklemmschutz) nicht zwingend erforderlich. Ein Kollisionsschutz kann im Rahmen der Erfindung aber dennoch vorgesehen sein, beispielsweise um einen drohenden Einklemmfall besonders frühzeitig erkennen und proaktiv verhindern zu können. In diesem Fall wird der Abstandssensor vorzugsweise nicht nur für die Stellgeschwindigkeitsregelung, sondern auch für den Kollisionsschutz herangezogen.
• In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird für die Stellgeschwindigkeitsregelung das Stellpositionsmaß mit einem zeitabhängig hinterlegten Sollwert der Stellposition (nachfolgend: Positionssollwert) verglichen. Der Stellmotor wird dabei derart angesteuert, dass das mittels des Abstandssensors erhobene Stellpositionsmaß der zeitabhängigen Kurve des Positionssollwerts nachgeführt wird. Die Zeitabhängigkeit des Positionssollwerts wird beispielsweise in Form einer Kennwerttabelle oder als Kennlinie in Form einer mathematischen Funktion hinterlegt.
• Die vorstehend beschriebene Variante der Geschwindigkeitsregelung ist vorteilhafterweise besonders einfach durchzuführen, da die Verstellgeschwindigkeit nicht explizit berechnet werden muss. Des Weiteren wird durch das vorstehend beschriebene Verfahren auch auf besonders einfache und effektive Weise ein wirksamer Kollisionsschutz bewirkt, insbesondere ohne dass separate Kollisionserkennungsmaßnahmen vorgesehen werden müssten. Denn zumal das Stellpositionsmaß aus dem Messsignal des Abstandssensors ermittelt wird, wird dieses Stellpositionsmaß auch von einem in den Verstellweg eingebrachten Hindernis beeinflusst. Konkret ändert sich der von dem Abstandssensor gemessene Abstand anormal schnell, wenn ein Hindernis in den Verstellweg eingebracht wird, und somit der Abstandssensor den Abstand zu dem Hindernis anstelle des Abstands zu dem den Stellweg begrenzenden Fahrzeugrahmen misst. Insbesondere geht in diesem Fall der von dem Abstandssensor gemessene Abstand bereits vor dem vollständigen Durchlaufen des Stellwegs gegen Null, wenn sich das Verstellteil an das Hindernis annähert.
• Auf die anomal schnelle Änderung des Stellpositionsmaßes – und somit die scheinbar zu hohe Stellgeschwindigkeit – reagiert die Stellgeschwindigkeitsregelung standardgemäß, indem sie die Stellgeschwindigkeit herunterregelt. Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird die tatsächliche Stellgeschwindigkeit somit automatisch (also ohne gesonderte Maßnahmen zur Kollisionserkennung und -verhinderung) verlangsamt, wenn ein Hindernis in den Verstellweg eingebracht wird. Die Stellbewegung wird infolge der Geschwindigkeitsregelung gänzlich gestoppt, wenn das Verstellteil das Hindernis erreicht, da das Stellpositionsmaß zu diesem Zeitpunkt den Wert annimmt, der im störungsfreien Betrieb den Endpunkt des Verstellwegs markiert. Mit anderen Worten wird die Hindernisposition als Endposition interpretiert und die Verstellung automatisch gestoppt. Somit ist bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren ein kritischer Einklemmfall oder sonstiger Kollisionsfall von Haus aus ausgeschlossen, ohne dass es gesonderter Kollisionsschutzmaßnahmen bedürfte.
• In besonders einfacher Verfahrensausgestaltung wird als Stellpositionsmaß unmittelbar die mittels des Abstandssensors erfasste (Abstands-)Messgröße herangezogen. Abweichend hiervon kann als Stellpositionsmaß aber im Rahmen der Erfindung auch eine Größe herangezogen werden, die zur der Messgröße des Abstandssensors in einer linearen oder nicht-linearen Beziehung steht, wobei eine solche abgeleitete Größe selbstverständlich auch die von dem Abstandssensor erfasste Abstandsinformation transportieren muss. Im Falle eines kapazitiven Abstandssensors werden in diesem Sinne insbesondere die Kapazität des Sensors oder eine hierzu proportionale Größe als Stellpositionsmaß herangezogen. Entsprechend zu der jeweiligen Definition des Positionsmaßes wird in jedem Fall auch der Positionssollwert derart gewählt, dass das Positionsmaß mit dem Positionssollwert vergleichbar ist.
• In einer alternativen Verfahrensvariante wird im Zuge der Stellgeschwindigkeitsregelung aus dem Stellpositionsmaß ein (Geschwindigkeits-)Istwert der Verstellgeschwindigkeit berechnet und mit einem stellpositionsabhängig hinterlegten Geschwindigkeits-Sollwert verglichen. Nach Maßgabe dieses Vergleichs wird der Stellmotor derart angesteuert, dass der (Geschwindigkeits-)Istwert an den Geschwindigkeits-Sollwert angeglichen wird. Bevorzugt wird bei dieser Verfahrensvariante der Geschwindigkeits-Istwert durch zeitliche Differenzierung (d. h. mathematische Ableitungsbildung) des Stellpositionsmaßes ermittelt. Da der Geschwindigkeits-Sollwert als Funktion des Stellpositionsmaßes zur Regelung herangezogen wird, wird die Verstellung bei Anwesenheit eines Hindernisses gleichermaßen wie bei der vorher beschriebenen Verfahrensvariante automatisch beendet, wenn das Verstellteil an dem Hindernis angelangt ist. Auch hier ist ein kritischer Einklemmfall oder sonstiger Kollisionsfall daher von Haus aus ausgeschlossen, ohne dass es gesonderter Kollisionsschutzmaßnahmen bedürfte.
• In einer verfeinerten Verfahrensvariante wird für die Stellgeschwindigkeitsregelung zusätzlich zu dem – von dem Abstandssensor erzeugten – ersten Messsignal ein zweites Messsignal herangezogen, wobei dieses zweite Messsignal von einem dem Stellmotor zugeordneten Drehzahlsensor erzeugt wird. Entsprechend enthält das zweite Messsignal eine Information über die Drehzahl des Stellmotors.
• Im Rahmen der Erfindung kann aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal ein kombiniertes (insbesondere gemitteltes) Stellpositionsmaß berechnet werden, das dann unmittelbar oder mittelbar für die Stellgeschwindigkeitsregelung herangezogen wird. Alternativ können im Rahmen der Erfindung aber auch das erste Messsignal und das zweite Messsignal jeweils als Eingangsgröße für einen jeweils separaten Regler herangezogen werden, wobei die von den beiden Reglern ausgegebenen Stellgrößen kombiniert (insbesondere zur Berechnung einer gemittelten Stellgröße herangezogen) werden. In jedem Fall gehen das erste Messsignal und das zweite Messsignal vorzugsweise mit unterschiedlicher Gewichtung in die Stellgeschwindigkeitsregelung ein.
• Da das – von dem Drehzahlsensor erzeugte – zweite Messsignal nicht von etwaigen Hindernissen im Stellweg beeinflusst ist (zumindest solange ein solches Hindernis noch nicht das Verstellteil berührt), enthält dieses zweite Messsignal eine plausible Information über die tatsächliche Stellposition des Verstellteils. Bei Anwesenheit eines Hindernisses im Verstellweg weicht die aus dem zweiten Messsignal berechenbare Stellposition daher auch regelmäßig von dem aus dem ersten Messsignal abgeleiteten Stellpositionsmaß ab.
• Diese Eigenschaft wird in einer Weiterentwicklung des Verfahrens für eine frühzeitige Beendung oder Reversierung des Stellvorgangs in einem drohenden Einklemmfall oder sonstigen Kollisionsfall herangezogen. Dabei wird aus dem zweiten Messsignal eine Referenzgröße für die Stellposition des Verstellteils abgeleitet. Diese Referenzgröße wird mit dem – aus dem ersten Messsignal oder aus beiden Messsignalen – abgeleiteten Stellpositionsmaß verglichen. Dabei wird die Verstellung gestoppt oder reversiert, wenn die Referenzgröße um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von dem Stellpositionsmaß abweicht. Die Referenzgröße wird vorzugsweise derart aus dem zweiten Messsignal abgeleitet, dass sie im störungsfreien Betrieb (d. h. in Abwesenheit eines Hindernisses im Stellweg) zumindest näherungsweise dem Stellpositionsmaß entspricht und somit mit letzterem unmittelbar vergleichbar ist.
• Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung für das Verstellteil umfasst den zur Bewegung des Verstellteils entlang des Verstellwegs vorgesehenen Stellmotor. Der Stellmotor dient hierbei insbesondere zur Erzeugung einer Stellkraft, die in zweckmäßiger Ausführung über ein Getriebe auf das Verstellteil wirkt. Die Stellvorrichtung umfasst weiterhin den Abstandssensor zur Erfassung des ersten Messsignals. Des Weiteren umfasst die Stellvorrichtung eine Steuer- und Regeleinheit (nachfolgend kurz: Steuereinheit), die schaltungs- oder programmtechnisch dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das vorstehend beschriebene Verfahren zur Verstellung des Verstellteils automatisch durchzuführen.
• Die Steuereinheit kann im Rahmen der Erfindung als nicht-programmierbare elektronische Schaltung ausgebildet sein und hierbei beispielsweise in eine Steuerung des Stellmotors integriert sein. Vorzugsweise ist die Steuereinheit allerdings durch einen Mikrocontroller gebildet sein, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Softwaremoduls implementiert ist. Dieses Softwaremodul kann hierbei insbesondere einen Bestandteil einer übergreifenden Steuersoftware (Firmware) der Steuerung des Stellmotors bilden.
• Bei dem Abstandssensor handelt es sich in bevorzugter Ausführung um einen kapazitiven Näherungssensor. Grundsätzlich kann der Abstandssensor allerdings auch auf einem anderen physikalischen Abstands-Messprinzip, beispielsweise Ultraschall oder Infrarotstrahlung beruhen.
• In einer weiteren Ausführung der Stellvorrichtung weist der Stellmotor zusätzlich den vorstehend beschriebenen Drehzahlsensor zur Erfassung des zweiten Messsignals auf. Bei diesem Sensor handelt es sich vorzugsweise um einen Hallsensor, mittels dessen die Umdrehungen der Stellmotorwelle, an der ein Ringmagnet drehfest angeordnet ist, gezählt werden.
• Grundsätzlich kann es sich bei dem Verstellteil im Rahmen der Erfindung beispielsweise um ein Schiebedach, ein Faltverdeck eines Cabrios, eine Fensterscheibe oder um einen Fahrzeugsitz handeln. In bevorzugter Ausführung handelt es sich bei dem Verstellteil allerdings um eine Heckklappe des Fahrzeugs, die zum reversiblen Verschließen einer Kofferraumöffnung vorgesehen ist. Der Abstandssensor, ist hierbei vorzugsweise an der Heckklappe derart angeordnet, dass bei einer Schließbewegung, d. h. bei einer Verstellung der Heckklappe von einer Offenstellung in eine Schließstellung, in der die Heckklappe an den Fahrzeugrahmen anliegt, der Abstand zwischen der Heckklappe und dem Fahrzeugrahmen erfasst werden kann.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Darin zeigen:
• 1 in schematischer Seitenansicht das Heck eines Fahrzeugs mit einer zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbaren Heckklappe und mit einer Stellvorrichtung zur Verstellung der Heckklappe, wobei die Stellvorrichtung einen elektrischen Stellmotor, einen kapazitiven Abstandssensor sowie eine Steuer- und Regeleinheit umfasst,
• 2 in schematischer Darstellung den kapazitiven Abstandssensor sowie die Steuer- und Regeleinheit, die die Stellgeschwindigkeit der Heckklappe anhand eines von dem Abstandssensor erzeugten Messsignals regelt,
• 3 anhand zweier synchroner Diagramme der Stellposition der Heckklappe bzw. der Kapazität des Abstandssensors gegen die Verstelldauer die Wirkung des von der Steuer- und Regeleinheit durchgeführten Verfahrens zur Verstellung der Heckklappe,
• 4 in Darstellung gemäß 2 den Abstandssensor und ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steuer- und Regeleinheit, sowie
• 5 in Darstellung gemäß 2 wiederum den Abstandssensor mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Steuer- und Regeleinheit.
• Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• In 1 ist schematisch das Heck eines Kraftfahrzeugs mit einer daran angeordneten Heckklappe 1 dargestellt. Die Heckklappe 1 ist um eine Oberkante 2 verschwenkbar an dem Heck angelegt. Bei der Heckklappe 1 handelt es sich um ein verstellbares Fahrzeugteil (Verstellteil), das zum reversiblen Verschließen einer im Bereich des Hecks angeordneten Kofferraumöffnung 4 vorgesehen ist. Die Heckklappe 1 ist hierzu zwischen einer Schließstellung 6 (in der, durch eine Strichlinie angedeutet, die Heckklappe 1 im Wesentlichen vertikal ausgerichtet an dem die Kofferraumöffnung 4 umrandenden Fahrzeugrahmen 8 des Kraftfahrzeugs anliegt) und einer Offenstellung 10 entlang eines Stellwegs X, der in etwa einen Viertelkreis beschreibt, verschwenkbar. In der Offenstellung 10 – ebenfalls durch eine Strichlinie angedeutet – steht die Heckklappe 1 im Wesentlichen waagerecht von dem Heck ab.
• Die Heckklappe 1 ist zur Verstellung zwischen der Schließstellung 6 und der Offenstellung 10 durch eine elektromotorische Antriebseinheit 12 angetrieben. Die Antriebseinheit 12 weist dazu in nicht näher dargestellter Weise einen elektrischen Stellmotor und ein dem Stellmotor nachgeordnetes Getriebe auf, mittels dessen eine Stellkraft über einen Hebelarm 14 auf die Heckklappe 1 übertragen wird. Die Antriebseinheit 12 ist Teil einer übergeordneten Stellvorrichtung 16, die zusätzlich zu der Antriebseinheit 12 eine Steuer- und Regeleinheit (nachfolgend kurz Steuereinheit 18) zur Steuerung und Regelung der Verstellbewegung der Heckklappe 1 entlang des Stellwegs X umfasst. Die Stellvorrichtung 16 umfasst weiterhin einen kapazitiven Abstandssensor 20, der über eine Sensorleitung 22 signalübertragungstechnisch mit der Steuereinheit 18 verbunden ist. Zur Steuerung bzw. Regelung der Verstellbewegung ist die Steuereinheit 18 über eine Steuerleitung 24 mit der Antriebseinheit 12 gekoppelt.
• In 2 sind die Steuereinheit 18 und der Abstandssensor 20 der Stellvorrichtung 16 schematisch näher dargestellt. Der kapazitive Abstandssensor 20 umfasst demnach zur Abstandsmessung zwischen der Heckklappe 1 und dem Fahrzeugrahmen 8 bzw. einem gegebenenfalls dazwischen angeordneten Hindernis eine Sendeelektrode 26 und eine Empfangselektrode 28. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird zwischen der Sendeelektrode 26 und der Empfangselektrode 28 ein als Messfeld 30 bezeichnetes elektrisches Wechselfeld (d. h. ein elektrisches Feld, in dem die Feldstärke periodisch das Vorzeichen wechselt) aufgebaut. Das Messfeld 30 ist in 2 durch angedeutete Feldlinien schematisch dargestellt. Gemäß 1 ist der Abstandssensor 20 derart an der Heckklappe 1 angeordnet, dass das Messfeld 30 von der Heckklappe 1 in Richtung der Schließstellung 6, d. h. in Richtung des Fahrzeugrahmens 8 abgestrahlt wird. Die Sendeelektrode 26 und die Empfangselektrode 28 bilden einen elektrischen Kondensator mit einer Kapazität C. Die Information über den Wert der Kapazität C wird von dem Abstandssensor 20 mittels eines ersten Messsignals S₁ über die Sensorleitung 22 der Steuereinheit 18 zugeführt. Das Messsignal S₁ ist dabei insbesondere durch die Stromstärke des Verschiebungsstroms gebildet, der unter Wirkung des Messfeldes 30 in der Empfangselektrode 28 induziert wird. In der Steuereinheit 18 wird das Messsignal S₁ an ein Auswertemodul 32 übergeben. In dem Auswertemodul 32 wird aus dem Messsignal S₁ fortlaufend ein Istwert der Kapazität C (nachfolgend Kapazitätsistwert C_I) ermittelt.
• Die Kapazität C ist im störungsfreien Betrieb charakteristisch für den Abstand der Heckklappe 1 zu dem Fahrzeugrahmen 8 und somit auch charakteristisch für die jeweils aktuelle Stellposition x der Heckklappe 1 entlang des Stellwegs X. „Charakteristisch” bedeutet hier in dem Folgenden, dass die Kapazität C eine quantitative Information über den Abstand zwischen der Heckklappe 1 und dem Fahrzeugrahmen 8 beinhaltet, so dass sich die Stellposition x (in Abwesenheit von Hindernissen im Verstellweg X) eindeutig aus der Kapazität C berechnen lässt. Aufgrund der Ausbildung des Abstandssensors 20 nach dem sogenannten Sender-Empfänger-Prinzip, nämlich mit nebeneinander an der Heckklappe 1 angeordneten Sende- und Empfangselektroden 26 und 28, ändert sich die Kapazität C gleichläufig zu dem Abstand. Mit anderen Worten nimmt die Kapazität C mit kleiner werdendem Abstand zwischen der Heckklappe 1 und dem Fahrzeugrahmen 8 ebenfalls ab.
• In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Steuereinheit 18 wird der Kapazitätsistwert C_I unmittelbar als Stellpositionsmaß (also als Maß für die Stellposition x) herangezogen. In einem Speichermodul 24 der Steuereinheit 18 ist ein zeitabhängiger, d. h. in Abhängigkeit von einer Verstelldauer t der Verstellung vorgegebener Verlauf eines Kapazitäts-Sollwerts C_S (nachfolgend als Sollwertverlauf C_S(t) bezeichnet) hinterlegt, der mittelbar einen Sollwert für die Stellposition wiedergibt. Als Verstelldauer t ist dabei eine Zeitvariable bezeichnet, die die Zeitspanne nach dem Beginn eines (von der Offenstellung 10 ausgehenden) Schließvorgangs der Heckklappe 1 kennzeichnet.
• Während der Verstellung der Heckklappe 1 wird der ermittelte Kapazitätsistwert C_I sowie der jeweils zeitlich entsprechende Kapazitätssollwert C_S einem Vergleichs- und Regelmodul 36 zugeführt. Das Vergleichs- und Regelmodul 36 ermittelt die Differenz des Kapazitätsistwerts C_I und des Kapazitätssollwerts C_S (nachfolgend Kapazitätsdifferenz ΔC), leitet daraus eine Stellgröße F ab und führt letztere über die Steuerleitung 24 der Antriebseinheit 22 zu. Bei der Stellgröße F handelt es sich um eine Größe, die zur Einstellung der Drehzahl an den Stellmotor oder dessen Motorsteuerung übergegeben wird. Die Stellgröße F ist insbesondere proportional zu der dem Stellmotor zugeführten Motorspannung.
• Anhand von 3 wird nachfolgend das von der Steuereinheit 18 durchgeführte Stellverfahren anhand zweier synchroner Diagramme näher beschrieben. In dem unteren Diagramm ist die Kapazität C des Abstandssensors 20 über der Verstelldauer t aufgetragen. Mit durchgezogener Linie ist hierbei der Sollwertverlauf C_S(t) dargestellt. Der Sollwertverlauf C_S(t) beginnt zum Startzeitpunkt t₀ mit der Auslösung der Verstellbewegung (beispielsweise durch Betätigung eines Schalters zum Schließen der Heckklappe 1) und endet zum Endzeitpunkt t_E, zu dem im störungsfreien Betrieb die Heckklappe 1 in der Schließstellung 8 angelangt ist.
• Der Sollwertverlauf C_S(t) beschreibt den gewünschten Verlauf der Kapazität C und damit mittelbar die gewünschten Verlauf der Verstellgeschwindigkeit. Konkret beschreibt der Sollwertverlauf C_S(t) dabei die gewünschte Abnahme der Kapazität C bei einem typischen störungsfreien Schließvorgang der Heckklappe 1, wobei diese Abnahme auf der Annäherung der Heckklappe 1 an den leitfähigen und geerdeten Fahrzeugrahmen 8 beruht. Durch die vorstehend beschriebene Regelung wird die Drehzahl des Stellmotors, und damit die Verstellgeschwindigkeit der Heckklappe 1 fortlaufend derart angepasst, dass der gemessene Kapazitätsverlauf C_I(t), d. h. der Verlauf des Kapazitätsistwertes C_I über der Verstelldauer t, dem Sollwertverlauf C_S(t) folgt. Somit wird über den Sollwertverlauf C_S(t) mittelbar die Verstellgeschwindigkeit der Heckklappe 1 geregelt. Der Sollwert C_S, den der Sollwertverlauf C_S(t) zum Endzeitpunt t_E annimmt, entspricht dem Kapazitätsistwert C_I des Abstandssensors 20 in der Schließstellung 6 der Heckklappe 1. Entsprechend schaltet das Vergleichs- und Regelmodul 36 den Stellmotor ab, wenn der Kapazitätsistwert diesen Sollwert C_S (C_S = C_S(t_E)) erreicht hat.
• Für den Fall, dass ein Hindernis, insbesondere ein menschliches Körperteil, zwischen die Heckklappe 1 und den Fahrzeugrahmen 8 eingebracht wird, wird der von dem Abstandssensor 20 ermittelte Kapazitätsistwert C_I (abrupt) verringert. Da dieser Kapazitätsistwert C_I als Maß für die Stellposition x herangezogen wird, wird in diesem Fall der Abstand der Heckklappe 1 zu dem Hindernis von der Steuereinheit 18 anstelle des Abstands zwischen der Heckklappe 1 und dem Fahrzeugrahmen 8 bei der Regelung berücksichtigt. Somit wird die Stellposition x fälschlicherweise als geringer, d. h. näher am Fahrzeugrahmen 8 liegend, interpretiert als sie tatsächlich ist. Da der Kapazitätsistwert C_I zu diesem Zeitpunkt nicht mehr dem Sollwert C_S entspricht, wird die Verstellbewegung der Heckklappe 1 verlangsamt, sodass der Kapazitätsverlauf C_I(t) wieder mit dem Sollwertverlauf C_S(t) zur Deckung kommt.
• Die Regelung ist dabei zweckmäßigerweise derart gestaltet, dass die Bewegung der Heckklappe 1 auch bei erheblicher Kapazitätsdifferenz ΔC nicht gänzlich gestoppt oder gar reversiert wird. Die Heckklappe 1 wird somit aufgrund der Regelung langsam an das Hindernis herangefahren. Bei Anschlag der Heckklappe 1 an dem Hindernis wird von dem Vergleichs- und Regelmodul 36 angenommen, dass die Heckklappe 1 ihre Schließstellung 6 erreicht hat (C_S = C_S(t_E)). Demzufolge wird wie im störungsfreien Betrieb der Stellmotor abgeschaltet.
• Zum Endzeitpunkt t_E wird die Heckklappe 1 somit an einer als Hindernisposition x_H bezeichneten Position angehalten. Ein typischer Verlauf der tatsächlichen Stellposition x der Heckklappe 1 in dem vorstehend skizzierten Einklemmfall ist im oberen Diagramm der 3 mit durchgezogener Linie angetragen. Mit gestrichelter Linie ist hier zum Vergleich der typische Verlauf der Stellposition während eines ungestörten Schließvorgangs angetragen.
• In 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Steuereinheit 18 dargestellt. In dem Auswertemodul 32 wird hier ebenfalls aus dem Messsignal S₁ der Kapazitätsistwert C_I ermittelt. Dieser wird anschließend einem Differenziermodul 38 zugeführt, in dem aus dem Kapazitätsistwert C_I durch zeitliche Differenzierung (Ableitung) ein Istwert der Verstellgeschwindigkeit V der Heckklappe 1 (nachfolgend kurz Geschwindigkeitsistwert V_I) ermittelt wird. Der Kapazitätsistwert C_I wird andererseits wiederum als Maß für die Stellposition x der Heckklappe 1 dem Speichermodul 34 zugeführt. In dem Speichermodul 34 ist hier ein Geschwindigkeitssollwert V_S in Abhängigkeit von der Kapazität C, d. h. stellpositionsabhängig, hinterlegt. Der Geschwindigkeitssollwert Vs ist hierbei in Form einer Kennlinie (nachfolgend als Sollwertverlauf V_S(C) bezeichnet) hinterlegt. Der Geschwindigkeitsistwert V_I sowie der dem aktuellen Kapazitätsistwert C_I zugeordnete Geschwindigkeitssollwert V_S werden wiederum dem Vergleichs- und Regelmodul 36 zugeführt. In dem Vergleichs- und Regelmodul 36 wird die Differenz des Geschwindigkeitsistwerts V_I und des Geschwindigkeitssollwerts V_S (nachfolgend Geschwindigkeitsdifferenz ΔV) ermittelt. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeitsdifferenz ΔV wird von dem Vergleichs- und Regelmodul 36 wiederum die Stellgröße F angepasst und über die Steuerleitung 24 der Antriebseinheit 22 zugeführt.
• In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Stellvorrichtung 16 dargestellt. Die Stellvorrichtung 16 umfasst hierbei zusätzlich einen Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehzahl n des Elektromotors der Antriebseinheit 12. Der Drehzahlsensor ist hierbei durch einen Hallsensor 40 gebildet, der mit einem drehfest mit der Motorwelle verbundenen Ringmagneten zusammenwirkt. Der Hallsensor 40 ist auf die Steuereinheit 18 mittels einer zugeordneten Signalleitung 42 aufgeschaltet. Die Information über die Drehzahl n wird in Form eines zweiten Messsignals S₂ einem Auswertemodul 44 der Steuereinheit 18 zugeführt.
• Das Auswertemodul 44 ermittelt aus dem zweiten Messsignal S₂ die Drehzahl n und leitet aus dieser ein Maß für die Stellposition x der Heckklappe 1 ab. Da dieses Maß für die Stellposition x von der Drehzahl n und damit von einer Betriebsgröße des Elektromotors abhängig ist, wird dieses Maß für die Stellposition x im Folgenden als Motorpositionsmaß x'_n bezeichnet.
• Der mittels des Abstandssensors 20 gemessene Kapazitätsistwert C_I wird in dem Auswertemodul 32 wie vorstehend beschrieben aus dem ersten Messsignal S₁ abgeleitet. Ferner wird in dem Auswertemodul 32 anhand des Kapazitätsistwertes C_I ein weiteres Maß für die Stellposition x (nachfolgend als Kapazitätspositionsmaß x'_c bezeichnet) ermittelt. Das Motorpositionsmaß x'_n und das Kapazitätspositionsmaß x'_c sind derart bestimmt, dass sie unmittelbar vergleichbar sind (und somit im störungsfreien Betrieb zumindest näherungsweise stets den gleichen Wert aufweisen).
• Das Motorpositionsmaß x'_n und das Kapazitätspositionsmaß x'_c werden anschließend einem Positionsmodul 46 zugeführt. In dem Positionsmodul 46 wird aus dem Motorpositionsmaß x'_n und dem Kapazitätspositionsmaß x'_c ein gemeinsames Maß für die Stellposition x (nachfolgend Positionsmaß x') ermittelt. Das Positionsmaß x' wird wiederum dem Differenziermodul 38 zur Ableitung des Geschwindigkeitsistwertes V_I zugeführt. Parallel dazu wird das Positionsmaß x' dem Speichermodul 34 zugeführt, in dem der Geschwindigkeitssollwert V_S als Verlauf in Abhängigkeit von der Stellposition x (nachfolgend Geschwindigkeitssollverlauf V_S(x) bezeichnet) hinterlegt ist. Der Geschwindigkeitssollwert V_S und der Geschwindigkeitsistwert V_I werden wiederum dem Vergleichs- und Regelmodul 36 zugeführt, in dem die Geschwindigkeitsdifferenz ΔV ermittelt und in Abhängigkeit davon die Stellgröße F angepasst werden.
• Zusätzlich weist die Steuereinheit 18 des Weiteren ein Kollisionsschutzmodul 48 auf. Dem Kollisionsschutzmodul 48 werden das Motorpositionsmaß x'_n und das Kapazitätspositionsmaß x'_c zugeführt. Das Kollisionsschutzmodul 48 vergleicht diese Größen fortlaufend miteinander und gibt ein Stoppsignal H über eine Steuerleitung 50 an die Antriebseinheit 12 aus, wenn das Kapazitätspositionsmaß x'_c von dem Motorpositionsmaß x'_n um mehr als einen Schwellwert Δx_S abweicht.
• Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
• Bezugszeichenliste

1

Heckklappe

2

Oberkante

4

Kofferraumöffnung

6

Schließstellung

8

Fahrzeugrahmen

10

Offenstellung

12

Antriebseinheit

14

Hebelarm

16

Stellvorrichtung

18

Steuereinheit

20

Abstandssensor

22

Sensorleitung

24

Steuerleitung

26

Sendeelektrode

28

Empfangselektrode

30

Messfeld

32

Auswertemodul

34

Speichermodul

36

Vergleichs- und Regelmodul

38

Differenziermodul

40

Hallsensor

42

Signalleitung

44

Auswertemodul

46

Positionsmodul

48

Kollisionsschutzmodul

50

Steuerleitung

X

Stellweg

x

Stellposition

C

Kapazität

C_I

Kapazitätsistwert

C_S

Kapazitätssollwert

C_S(t)

Sollwertverlauf

C_I(t)

Kapazitätsverlauf

ΔC

Kapazitätsdifferenz

F

Führungsgröße

t

Verstelldauer

t₀

Startzeitpunkt

t_E

Endzeitpunkt

V

Verstellgeschwindigkeit

V_I

Geschwindigkeitsistwert

V_S

Geschwindigkeitssollwert

V_S(x)

Geschwindigkeitssollverlauf

V_I(x)

Geschwindigkeitsverlauf

ΔV

Geschwindigkeitsdifferenz

n

Drehzahl

x'_n

Motorpositionsmaß

x'_c

Kapazitätspositionsmaß

x'

Positionsmaß

H

Stoppsignal

Δx_S

Schwellwert

t_H

Stoppzeitpunkt

x_H

Hindernisposition

Claims (10)

1. Verfahren zur Verstellung eines mittels eines Stellmotors verstellbaren Fahrzeugteils (1), wobei – ein für die Stellposition (x) des Fahrzeugteils (1) entlang seines Stellwegs (X) charakteristisches Stellpositionsmaß (C_I, x') anhand eines von einem Abstandssensor (20) erzeugten ersten Messsignals (S₁) bestimmt wird, und – wobei anhand dieses Stellpositionsmaßes (C_I, x') die Verstellgeschwindigkeit (V) des Fahrzeugteils (1) geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Regelung der Verstellgeschwindigkeit (V) des Fahrzeugteils (1) das Stellpositionsmaß (C_I, x') mit einem zeitabhängig hinterlegten Sollwert (x_S(t)) der Stellposition (x) verglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Regelung der Verstellgeschwindigkeit (V) des Fahrzeugteils (1) aus dem Stellpositionsmaß (C_I, x') ein Geschwindigkeits-Istwert (V_I) der Verstellgeschwindigkeit (V) berechnet wird, und wobei Geschwindigkeits-Istwert (V_I) mit einem stellpositionsabhängig hinterlegten Geschwindigkeits-Sollwert (V_S(x)) verglichen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei für die Regelung der Verstellgeschwindigkeit (V) des Fahrzeugteils (1) zusätzlich ein zweites Messsignal (S₂) herangezogen wird, das von einem dem Stellmotor zugeordneten Drehzahlsensor (40) erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das erste Messsignal (S₁) und das zweite Messsignal (S₂) mit unterschiedlicher Gewichtung für die Regelung der Verstellgeschwindigkeit (V) des Fahrzeugteils (1) berücksichtigt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei aus dem zweiten Messsignal (S₂) eine Referenzgröße (x'_n) für die Stellposition (x) des Fahrzeugteils (1) abgeleitet wird, wobei die Referenzgröße (x'_n) mit dem aus dem ersten Messsignal (S₁) abgeleiteten Stellpositionsmaß (C_I, x') verglichen wird, und wobei die Verstellung gestoppt oder reversiert wird, wenn die Referenzgröße (x'_n) von dem Stellpositionsmaß (C_I, x') um mindestens einen Schwellwert (Δx_S) abweicht.
7. Stellvorrichtung (16) für ein verstellbares Fahrzeugteil (1), – mit einem Stellmotor zur Bewegung des Fahrzeugteils (1) entlang eines Verstellwegs (X), – mit einem Abstandssensor (20) zur Erfassung eines ersten Messsignals (S₁), das eine Information über den Abstand des Fahrzeugteils (8) zu dem das Fahrzeugteil (1) tragenden Fahrzeugrahmen (8) oder zu einem im Stellweg (X) angeordneten Hindernis enthält, und – mit einer Steuer- und Regeleinheit (18), die dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
8. Stellvorrichtung (16) nach Anspruch 7, wobei der Abstandssensor (20) ein kapazitiver Näherungssensor ist.
9. Stellvorrichtung (16) nach Anspruch 7 oder 8, wobei dem Stellmotor ein Drehzahlsensor (40) zur Erfassung eines zweiten Messsignals (S₂) zugeordnet ist, wobei das zweite Messsignal (S₂) eine Information über eine Drehzahl (n) des Stellmotors enthält.
10. Stellvorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei es sich bei dem Fahrzeugteil um eine Heckklappe (1) handelt, und wobei der Abstandssensor (20) an der Heckklappe (1) angeordnet ist.

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