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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb einer Einklemmschutzanordnung für ein motorisch verstellbares Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Einklemmschutzanordnung für ein motorisch verstellbares Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12.
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Der Begriff „Verschlusselement“ ist vorliegend weit zu verstehen. Er umfasst beispielsweise eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Motorhaube, eine Seitentür, eine Laderaumklappe, ein Hubdach o. dgl. eines Kraftfahrzeugs. Im Folgenden steht der Anwendungsbereich der motorischen Verstellung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs im Vordergrund. Dies ist nicht beschränkend zu verstehen.
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Für die motorische Verstellung von Verschlusselementen sind Antriebsanordnungen bekannt, die auf unterschiedlichen Antriebskonzepten beruhen. Beispielsweise haben sich in den letzten Jahren Spindelantriebe für die Verstellung von Heckklappen bewährt (
DE 10 2013 003 830 A1 ).
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Um zu vermeiden, dass es während der motorischen Verstellung des Verschlusselements zu einem Einklemmen von Gegenständen oder Körperteilen eines Bedieners kommt, ist dem Verschlusselement regelmäßig eine Einklemmschutzanordnung zugeordnet. Die Einklemmschutzanordnung wird so betrieben, dass ein Einklemmfall verhindert oder zumindest beseitigt wird.
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Das bekannte Verfahren für den Betrieb einer Einklemmschutzanordnung (
DE 100 47 085 B4 ), von dem die Erfindung ausgeht, betrifft eine Einklemmschutzanordnung mit mindestens einem Einklemmschutzsensor mit zwei länglichen Messelektroden, die bei einer Berührung in Querrichtung des Einklemmschutzsensors miteinander in elektrisch leitendem Kontakt kommen. Die Einklemmschutzanordnung ist mit einer Sensorsteuerung ausgestattet, die während der motorischen Verstellung des Verschlusselements überprüft, ob eine auf einen Einklemmfall hinweisende Berührung des Einklemmschutzsensors stattfindet. In einem solchen Fall wird der Antrieb des Verschlusselements regelmäßig gestoppt oder reversiert.
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Je nach Auslegung des Antriebs des Verschlusselements sowie des Einklemmschutzsensors ist die Kenntnis der aktuellen Umgebungstemperatur im Bereich von Antrieb bzw. Einklemmschutzsensor erforderlich, um einen reproduzierbaren Betrieb zu garantieren. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, die Ansteuerung des Antriebs des Verschlusselements an die aktuelle Umgebungstemperatur anzupassen, so dass sich selbst bei großen Temperaturunterschieden ein reproduzierbarer Bewegungsverlauf des Verschlusselements ergibt. Hierfür ist die Ermittlung der Temperatur räumlich im Bereich von Antrieb und Einklemmschutzsensor erforderlich, was regelmäßig mit einem hardwaretechnischen Mehraufwand und entsprechenden Kosten verbunden ist.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Ermittlung der Umgebungstemperatur im Bereich des Antriebs des Verschlusselements und/oder des Einklemmschutzsensors auf kostengünstige Weise zu ermöglichen.
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Das obige Problem wird bei einem Verfahren für den Betrieb einer Einklemmschutzanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich ist die Erkenntnis, dass die Messelektrode des Einklemmschutzsensors einen temperaturabhängigen elektrischen Messwiderstand bereitstellen kann, so dass aus dem Messwiderstand auf die aktuelle Umgebungstemperatur geschlossen werden kann. Es ist also erkannt worden, dass sich die Umgebungstemperatur bei geeigneter Ansteuerung des Einklemmschutzsensors mit den ohnehin vorhandenen Komponenten der Einklemmschutzanordnung ermitteln lässt.
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Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass mittels der Sensorsteuerung aus der Temperaturabhängigkeit eines elektrischen Messwiderstands ein Wert für die aktuelle Umgebungstemperatur ermittelt wird, wobei zumindest ein Teil des Messwiderstands von der Messelektrode des Einklemmschutzsensors bereitgestellt wird.
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Neben der Tatsache, dass ein separater Temperatursensor mit der vorschlagsgemäßen Lösung nicht erforderlich ist, ergibt sich der Vorteil, dass die Umgebungstemperatur räumlich genau im Bereich der Komponenten ermittelt wird, deren Betrieb temperaturabhängig angepasst werden soll. Eine solche Anpassung kann damit besonders exakt und verzögerungsfrei erfolgen, ohne dass sich ein ungewünschtes, etwa auf eine ungenaue Temperaturermittlung zurückgehendes Einschwingverhalten ergibt.
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Bei den bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 2 bis 6 handelt es sich bei dem Einklemmschutzsensor um einen taktilen Berührungssensor, der nicht nur einen einfachen, kostengünstigen mechanischen Aufbau aufweist, sondern der sich steuerungstechnisch leicht auswerten lässt. Hierfür ist der Einklemmschutzsensor gemäß Anspruch 3 vorzugsweise mit zwei länglichen, nebeneinander her verlaufenden Messelektroden ausgestattet, die zur Erfassung eines Einklemmfalls mittels der Sensorsteuerung daraufhin überwacht werden, ob sie miteinander in elektrisch leitenden Kontakt kommen. Interessant dabei ist die bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 6, nach der die Messelektroden des Einklemmschutzsensors den Messwiderstand für die Ermittlung der Umgebungstemperatur bereitstellen. Diese Doppelnutzung der Messelektroden, nämlich einerseits zur Ermittlung eines Einklemmfalls und andererseits zur Ermittlung der Umgebungstemperatur, führt zu einem besonders einfachen und insbesondere kostengünstigem Aufbau.
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Die Ermittlung der Umgebungstemperatur aus dem Messwiderstand erfolgt gemäß Anspruch 8 vorzugsweise über eine Datenbasis, bei der es sich im einfachsten Fall um eine Look-Up-Tabelle handelt. Andere Möglichkeiten einer solchen Datenbasis sind Kennfelder oder Umrechnungsformeln. Vorteilhaft bei der Verwendung einer solchen Datenbasis ist grundsätzlich, dass eine Anpassung der Datenbasis an sich ändernde Umgebungsbedingungen, die beispielsweise auf Alterungserscheinungen im Einklemmschutzsensor zurückgehen können, möglich ist.
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Im Einzelnen wird gemäß Anspruch 9 vorgeschlagen, dass die Datenbasis in einem Kalibriervorgang an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst wird. Dies kann beispielsweise im Rahmen eines Werkstattaufenthalts erfolgen. Die Kalibrierung ermöglicht eine genaue Ermittlung der Umgebungstemperatur über einen Zeitraum von mehreren Jahren, ohne dass die Bestandteile des Einklemmschutzsensors besonders alterungsbeständig ausgestaltet sein müssen.
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Die vorschlagsgemäße Lösung lässt sich jedoch nicht nur auf einen taktilen Einklemmschutzsensor, sondern auch auf einen als Näherungssensor ausgestalteten Einklemmschutzsensor gemäß Anspruch 11 anwenden. Insbesondere bei der Ausgestaltung des Einklemmschutzsensors als kapazitiver Näherungssensor kann mindestens eine dort vorgesehene Messelektrode zumindest einen Teil der Messkapazität zur Ermittlung der Umgebungstemperatur ausbilden. Es ergeben sich im Ergebnis die gleichen Vorteile wie bei einem oben angesprochenen, taktilen Einklemmschutzsensor.
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Nach einer Lehre gemäß Anspruch 12, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Einklemmschutzanordnung für ein motorisch verstellbares Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs als solche beansprucht, die insbesondere zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs, das mit einer vorschlagsgemäßen Einklemmschutzanordnung für die Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens ausgestattet ist,
- 2 das Kraftfahrzeug gemäß 1 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie II-II und
- 3 die in 2 erkennbare Einklemmschutzanordnung in einem Blockschaltbild.
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Das vorschlagsgemäße Verfahren ist auf den Betrieb einer in der Zeichnung dargestellten Einklemmschutzanordnung 1 gerichtet. Die Einklemmschutzanordnung 1 ist einem motorisch verstellbaren Verschlusselement 2 eines Kraftfahrzeugs zugeordnet. Hinsichtlich der weiten Auslegung des Begriffs „Verschlusselement“ darf auf den einleitenden Teil der Beschreibung verwiesen werden. Vorliegend handelt es sich bei dem Verschlusselement 2 um eine Heckklappe eines Kraftfahrzeugs. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für andere Arten von Verschlusselementen 2 entsprechend.
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Für die motorische Verstellung des Verschlusselements 2 ist ein in 1 lediglich angedeuteter Antrieb 3 vorgesehen. Das Verschlusselement 2 lässt sich mittels des Antriebs 3 im Rahmen eines Öffnungsvorgangs von einer vollständig geschlossenen Stellung in eine vollständig geöffnete Stellung und in einem Schließvorgang von der vollständig geöffneten Stellung in die vollständig geschlossene Stellung verstellen. Die Einklemmschutzanordnung 1 dient der Erfassung eines Einklemmfalls, wenn ein Gegenstand oder ein Körperteil eines Bedieners droht eingeklemmt zu werden oder tatsächlich eingeklemmt wird. Bei der Erfassung eines solchen Einklemmfalls wird der Antrieb 3 des Verschlusselements 2 gestoppt oder reversiert. Dies entspricht der allgemein bekannten, grundsätzlichen Funktion einer in Rede stehenden Einklemmschutzanordnung 1.
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Die Einklemmschutzanordnung 1 ist mit mindestens einem Einklemmschutzsensor 4, hier mit zwei Einklemmschutzsensoren 4,4a, ausgestattet. Die Einklemmschutzsensoren 4,4a erstrecken sich entlang einer Schließkante 2a des Verschlusselements 2, wobei der Einklemmschutzsensor 4 in 1 die rechte Seite des Verschlusselements 2 überstreicht, während der Einklemmschutzsensor 4a in 1 die linke Seite des Verschlusselements 2 überstreicht. Im Folgenden ist lediglich die Rede von dem einen Einklemmschutzsensor 4. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für den, hier und vorzugsweise vom strukturellen Aufbau her identischen Einklemmschutzsensor 4a entsprechend.
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Der Einklemmschutzsensor 4 ist mit mindestens einer länglichen Messelektrode 5,6, hier und vorzugsweise mit zwei länglichen Messelektroden 5,6, ausgestattet. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen taktilen Einklemmschutzsensor 4, wie noch erläutert wird. Zur Ansteuerung des Einklemmschutzsensors 4, hier der Einklemmschutzsensoren 4,4a, weist die Einklemmschutzanordnung 1 eine Sensorsteuerung 7 auf. Die Sensorsteuerung 7 sorgt mit der Ansteuerung des Einklemmschutzsensors 4 dafür, dass Sensorsignale erzeugt werden, die Aufschluss über das Auftreten eines Einklemmfalls nehmen.
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Wesentlich ist nun, dass mittels der Sensorsteuerung 7 aus der Temperaturabhängigkeit eines elektrischen Messwiderstands 8 ein Wert für die aktuelle Umgebungstemperatur ermittelt wird, wobei zumindest ein Teil des Messwiderstands 8, vorzugsweise der gesamte Messwiderstand 8, von der Messelektrode 5,6, hier von den beiden Messelektroden 5,6, bereitgestellt wird. Insoweit werden die Messelektroden 5,6 vorliegend doppelt genutzt, nämlich einerseits zur Erfassung eines Einklemmfalls und andererseits zur Ermittlung der Umgebungstemperatur, wie weiter oben erläutert worden ist.
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Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Einklemmschutzsensor 4 als taktiler Berührungssensor ausgestaltet, wobei mittels der Sensorsteuerung 7 eine Berührung in Querrichtung 9 des Einklemmschutzsensors 4 erfasst wird. Dadurch, dass sich der Einklemmschutzsensor 4 entlang der Schließkante 2a des Verschlusselements 2 erstreckt, lässt sich ein in 2 angedeuteter Einklemmfall, der stets mit einer Berührung in Querrichtung des Einklemmschutzsensors 4 einhergeht, ohne weiteres erfassen.
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Eine Zusammenschau der 2 und 3 zeigt, dass der Einklemmschutzsensor 4 zwei längliche, nebeneinander her verlaufende Messelektroden 5,6 aufweist, die bei einer Berührung in Querrichtung 9 miteinander in elektrisch leitenden Kontakt kommen und dadurch einen elektrischen Eingangswiderstand Re herabsetzen. Ein mit der Berührung des Einklemmschutzsensors 4 in Querrichtung 9 einhergehender Einklemmfall ist in 3 für die Messelektrode 6 in gestrichelter Linie dargestellt. Aus dieser Darstellung geht hervor, dass ein Überschreiten einer vorbestimmten Kraftschwelle durch die in Querrichtung 9 wirkende Berührkraft dazu führt, dass die beiden Messelektroden 5,6 miteinander in elektrisch leitenden Kontakt kommen. Die Herabsetzung des Eingangswiderstands Re lässt sich mittels der Sensorsteuerung 7 in noch zu erläuternder Weise überwachen.
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Der Eingangswiderstand Re ist hier als Widerstand zwischen zwei Elektrodenanschlüssen 10,11 definiert. Dabei ist es so, dass die Elektrodenanschlüsse 10,11 jeweils einer der Messelektroden 5,6 zugeordnet sind, wie in 3 dargestellt ist.
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Bei der in 3 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausgestaltung ist es so, dass die Sensorsteuerung 7 zur Erfassung einer Berührung in Querrichtung 9 des Einklemmschutzsensors 4 an den Elektrodenanschlüssen 10,11 der Messelektroden 5,6 angeschlossen ist. Dabei ist es weiter vorzugsweise vorgesehen, dass die Elektrodenanschlüsse 10,11 jeweils endseitig der jeweiligen Messelektrode 5,6 angeordnet sind. Bei der wiederum in 3 gezeigten Anordnung der Messelektroden 5,6 ergibt sich, dass die Elektrodenanschlüsse 10,11 nebeneinander angeordnet sind, was den steuerungstechnischen Anschluss des Einklemmschutzsensors 4 vereinfacht. Dabei sind die Enden der Messelektroden 5,6, die dem Elektrodenanschluss 10,11 der jeweiligen Messelektrode 5,6 gegenüberliegend angeordnet sind, elektrisch miteinander gekoppelt, hier und vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden. 3 zeigt, dass diese elektrische Verbindung mittels einer elektrischen Brücke 12 realisiert ist.
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Im Ergebnis lässt sich der Einklemmschutzsensor 4 mit nur zwei Elektrodenanschlüssen 10,11 ansteuern. Ein Einklemmfall lässt sich ohne weiteres dadurch ermitteln, dass der Eingangswiderstand Re, der an den Elektrodenanschlüssen 10,11 gemessen werden kann, herabgesetzt wird. In bevorzugter Ausgestaltung gilt ein Einklemmfall dabei als erfasst, wenn der Eingangswiderstand Re unter einen vorbestimmten Schwellwert fällt.
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Die Ermittlung des Eingangswiderstands Re ist in 3 lediglich beispielhaft und in ganz schematischer Darstellung gezeigt. Für die Überwachung eines Einklemmfalls wird eine Spannung VCC über einen von der Sensorsteuerung 7 angesteuerten Schalter 13 an die Elektrodenanschlüsse 10,11 angelegt. Bei der Spannung VCC handelt es sich vorzugsweise um die Versorgungsspannung des Kraftfahrzeugs.
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Ferner sind in 3 angedeutet eine Strommessanordnung 14 zur Ermittlung des durch die beiden Messelektroden 5,6 fließenden elektrischen Stroms und eine Spannungsmessanordnung 15 zur Ermittlung der tatsächlich an die Elektrodenanschlüsse 10,11 angelegten, elektrischen Spannung VCC. Aus dem Quotienten aus der ermittelten Spannung und dem ermittelten Strom ergibt sich der Eingangswiderstand Re. Die Ermittlung des Eingangswiderstands Re wird von der Sensorsteuerung 7 übernommen, die entsprechend steuerungstechnisch mit der Strommessanordnung 14 und der Spannungsmessanordnung 15 gekoppelt ist. Interessant ist nun die Tatsache, dass der identische Messaufbau genutzt werden kann, um einen Wert für die Umgebungstemperatur zu ermitteln. Der Grund hierfür besteht darin, dass der Messwiderstand 8 bei in Querrichtung 9 des Einklemmschutzsensors 4 nicht berührtem Einklemmschutzsensor 4 von dem Eingangswiderstand Re bereitgestellt wird, der sich hier und vorzugsweise aus der Reihenschaltung aus den beiden Messelektroden 5,6 ergibt. Damit wird auch der Messwiderstand 8 bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel durch die Reihenschaltung aus den beiden Messelektroden 5,6 bereitgestellt. Wie noch erläutert wird, lässt sich aus dem Wert für den Messwiderstand 8 auf einfache Weise ein Wert für die Umgebungstemperatur ermitteln.
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Je nach Auslegung ist der Messwiderstand 8, der wie oben angesprochen außerhalb eines Einklemmfalls dem Eingangswiderstand Re entspricht, als NTC-Widerstand, dessen Widerstandswert mit steigender Temperatur absinkt, oder als PTC-Widerstand, dessen Widerstandswert mit steigender Temperatur ansteigt, ausgelegt. Dabei ist der Zusammenhang zwischen Widerstandswert und Temperaturwert vorbehaltlich eventueller Alterungserscheinungen eindeutig, so dass mit dem Widerstandswert stets auf den entsprechenden Temperaturwert rückgeschlossen werden kann.
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Die Ermittlung des Wertes für die Umgebungstemperatur lässt sich besonders einfach umsetzen, wenn in der Sensorsteuerung 7 eine Datenbasis hinterlegt ist, die den Zusammenhang zwischen dem Wert des Messwiderstands 8 und dem dazugehörigen Wert der Umgebungstemperatur repräsentiert. Die Datenbasis ist hier und vorzugsweise als Look-Up-Tabelle realisiert. Sie kann grundsätzlich auch in Form von Kennfeldern oder von Umrechnungsformeln vorliegen. Dadurch lässt sich mittels der Sensorsteuerung 7 zunächst ein Wert für den Messwiderstand 8 und aus dem Wert für den Messwiderstand 8 über die Datenbasis ein Wert für die Umgebungstemperatur ermitteln.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung lässt sich die Datenbasis über die Lebensdauer der Einklemmschutzanordnung 1 an die jeweils tatsächlichen Gegebenheiten, insbesondere an eventuelle Alterungserscheinungen der Einklemmschutzanordnung 1, anpassen. Dabei ist es vorzugsweise so, dass die Datenbasis in einem Kalibriervorgang basierend auf einer Ist-Umgebungstemperatur derart angepasst wird, dass der ermittelte Wert für die Umgebungstemperatur der Ist-Umgebungstemperatur entspricht. Dies kann beispielsweise während eines Werkstattaufenthalts durchgeführt werden, wobei die Ist-Umgebungstemperatur durch ein externes, in der Werkstatt vorhandenes Temperaturmessgerät ermittelt wird.
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Wie weiter oben erläutert, weist die Einklemmschutzanordnung 1 zwei Einklemmschutzsensoren 4,4a auf, die entlang der Schließkante 2a des Verschlusselements 2 verlaufen. Dies kann genutzt werden, um die Zuverlässigkeit bei der Erfassung der Umgebungstemperatur zu erhöhen. Im Einzelnen wird hierzu vorgeschlagen, das mittels der Sensorsteuerung 7 ein erster Wert für die Umgebungstemperatur basierend auf dem Messwiderstand 8 des ersten Einklemmschutzsensors 4 und ein zweiter Wert für die Umgebungstemperatur basierend auf dem Messwiderstand des zweiten Einklemmschutzsensors 4a ermittelt wird, wobei aus den beiden Werten, hier und vorzugsweise durch Mittelung, ein resultierender Wert für die Umgebungstemperatur ermittelt wird. Grundsätzlich kann durch einen Vergleich der beiden ermittelten Werte für die Umgebungstemperatur auch ein Fehlerfall erfasst werden. Ein solcher Fehlerfall liegt beispielsweise vor, wenn die Abweichung der beiden Werte für die Umgebungstemperatur voneinander eine vorbestimmte Schwelle überschreitet.
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Das vorschlagsgemäße Verfahren für den Betrieb einer Einklemmschutzanordnung 1 wurde mit Bezug auf die Zeichnung anhand eines taktilen Einklemmschutzsensors 4 erläutert. In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, dass das vorschlagsgemäße Verfahren auch auf einen Einklemmschutzsensor anwendbar ist, der als Näherungssensor ausgestaltet ist, wobei mittels der Sensorsteuerung 7 die Annäherung eines Körperteils eines Bedieners in Querrichtung des Einklemmschutzsensors erfasst wird. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist ein solcher Einklemmschutzsensor als kapazitiver Näherungssensor mit einer Messkapazität ausgestaltet, wobei die Messelektrode zumindest einen Teil der Messkapazität ausbildet. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es auch hier so, dass der Einklemmschutzsensor vorzugsweise zwei längliche, nebeneinander her verlaufende Messelektroden zur Erzeugung der Messkapazität aufweist. Ein solcher, als Näherungssensor ausgestalteter Einklemmschutzsensor ist in der Zeichnung nicht dargestellt, soll jedoch gleichermaßen Gegenstand der vorschlagsgemäßen Lehre sein.
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Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Einklemmschutzanordnung 1 für ein motorisch verstellbares Verschlusselement 2 eines Kraftfahrzeugs als solche beansprucht, die insbesondere zur Durchführung eines oben angesprochenen, vorschlagsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
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Insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013003830 A1 [0003]
- DE 10047085 B4 [0005]
