DE19952590A1 - Verfahren zur Betätigung des Verdecks eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur Betätigung des Verdecks eines Kraftfahrzeugs

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Abstract

Die Position der beweglichen Hydraulikelemente und damit des Verdecks soll auf einfache Weise mit geringen Kosten zuverlässig und präzise erfaßt werden. DOLLAR A Hierzu wird jedem Hydraulikelement ein als Wegaufnehmer ausgebildeter Sensor zugeordnet, dessen Ausgangssignal von einer Steuereinheit ausgewertet wird.

Description

In bestimmten Fällen wird die Bewegung von beweglichen mechanischen Teilen mittels Hydrauliksystemen realisiert; insbesondere werden solche mechanischen Teile hydraulisch bewegt, für deren Bewegung eine hohe Betätigungskraft erforder­ lich ist und/oder für die nur ein geringes Einbauvolumen zur Verfügung steht. Aus diesen Gründen werden zur Betätigung des Verdecks von Kraftfahrzeugen meist Hydrauliksysteme eingesetzt.
Hydrauliksysteme bestehen aus einer Hydraulikpumpe zur Bereitstellung von Drüc­ ken und einer bestimmten Fördermenge an Hydraulikmedium (bsp. Wasser oder Öl), und einem Verteilungssystem aus mit dem Hydraulikmedium gefüllten Hydrauliklei­ tungen, Verteilern und Hydraulikventilen zur gezielten Umleitung des Hydraulikme­ diums. An die Hydraulikleitungen sind bewegliche Hydraulikelemente angeschlossen (bsp. Hydraulikzylinder), die in der Regel aus einer beweglichen Komponente (bsp. einem Kolben), einer Buchse, einem als Kammer bezeichneten Volumen zwischen der beweglichen Komponente und der Buchse, einer Dichtung und einer Reibbremse bestehen. Zur Ansteuerung der Hydraulikelemente werden die Hydraulikventile mit elektrischen Signalen (Logiksignalen) beaufschlagt, wodurch die Druckverteilung geändert wird, so daß sich die beweglichen Komponenten der Hydraulikelemente in die gewünschte Richtung bewegen.
Zur Steuerung und/oder Kontrolle der Bewegungsabläufe bei der Betätigung des Verdecks des Kraftfahrzeugs sollten dessen aktuelle Position und daher auch die aktuellen Positionen der die Bewegung des Verdecks bewerkstelligenden Hydraulik­ elemente bekannt sein. Hierzu werden üblicherweise Endschalter eingesetzt, die beim Erreichen und/oder beim Überfahren einer bestimmten Position betätigt wer­ den und somit insbesondere die Endposition der Hydraulikelemente erfassen kön­ nen. Hierdurch ist jedoch nur eine ungenaue Positionsbestimmung und damit Ab­ laufsteuerung möglich, zudem ist der Einsatz von Endschaltern mit einem hohen Aufwand, hohen Kosten, einem hohen Platzbedarf (großer Bauraum) und einer hohen Störanfälligkeit verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Betätigung des Verdecks eines Kraftfahrzeugs mit vorteilhaften Eigenschaften bezüglich der Zuverlässigkeit, der Kosten und des Herstellungsaufwands anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentan­ sprüche.
Beim vorgestellten Verfahren werden zur Erfassung der Position (und damit auch der Bewegung) der die Betätigung des Verdecks bewerkstelligenden Hydraulikelemente (Hydraulikzylinder) als Wegaufnehmer ausgebildete Sensoren eingesetzt. Ein derar­ tiger Sensor ist jeweils an einem Hydraulikelement angeordnet oder in einem Hy­ draulikelement integriert, so daß bei jeder Betätigung eines beliebigen Hydraulike­ lements durch den diesem Hydraulikelement zugeordneten Sensor ein entspre­ chendes Sensorsignal erzeugt wird. Der Sensor wird mit einem bestimmten Ein­ gangssignal beaufschlagt, bsp. mit einer vorgegebenen Eingangsspannung oder ei­ ner vorgegebenen Eingangsfrequenz. Bei einer Bewegung des Hydraulikelements wird die Kopplung zwischen Hydraulikelement und Sensor beeinflußt, so daß der Sensor abhängig von der Bewegung des Hydraulikelements ein bestimmtes (analo­ ges oder digitales) Ausgangssignal liefert (bsp. eine bestimmte Ausgangsspannung oder eine bestimmte Ausgangsfrequenz). Anhand dieses Ausgangssignals wird von einer Steuereinheit (ggf. mit Kenntnis der von der Steuereinheit vorgegebenen An­ steuerrichtung für das Hydraulikelement) die Auslenkung und damit die Position des Hydraulikelements und damit auch des Verdecks Teils ermittelt.
Als Sensoren können bsp. kapazitive, magnetische oder magnetostriktive Wegauf­ nehmer eingesetzt werden, die den gesamten möglichen Bereich bei der Bewegung des Hydraulikelements erfassen können. Die Auswertung des Ausgangssignals kann je nach Art des vorgegebenen Eingangssignals auf verschiedene Weise erfolgen; bei einer Ausgangsspannung bsp. durch analoge Auswertung des Spannungspegels der Ausgangsspannung, bei einer Ausgangsfrequenz bsp. durch digitale Auswertung der Zeit zwischen zwei Flanken im Ausgangssignal.
Bei einer Aktivierung der Steuereinheit werden die Sensorsignale eingelesen und während der Aktivierungsphase der Steuereinheit zyklisch ausgewertet; hierdurch sind die genauen Positionen der Hydraulikelemente zu jedem Zeitpunkt der Betäti­ gung des Verdecks bekannt, so daß hieraus auch die Position des Verdecks zu je­ dem Zeitpunkt ermittelt werden kann. Bei Kenntnis der genauen Positionen des Verdecks und/oder der Hydraulikelemente können unzulässige Ansteuerungen oder Bewegungen erkannt werden sowie (ggf. ungewollte) Bewegungsänderungen des Verdecks und/oder von Hydraulikelementen im drucklosen Zustand (d. h. ohne ein Anlegen von Steuersignalen) und mißbräuchliche Betätigungen ermittelt werden. Weiterhin kann aufgrund der kurzen Reaktionszeiten ein sehr präzises Abbild des Verfahrensablaufs gewonnen und eine präzise Ablaufsteuerung oder eine Ablaufre­ gelung vorgenommen werden (bsp. durch Variation der Leistung der Hydraulikpum­ pe) und hiermit der zeitliche Ablauf der Betätigung des Verdecks an bestimmte Vor­ gaben angepaßt werden; bsp. können hierdurch die Endpositionen des Verdecks mit einer gewünschten Geschwindigkeit angefahren werden (bsp. zur Realisierung eines sanften Anlaufs und/oder sanften Stopps des Verdecks) oder Vorgaben für die Ab­ laufgeschwindigkeit der Verdeckverstellung realisiert werden. Bei einer präzisen Ablaufsteuerung (gezielte Ansteuerung der Hydraulikpumpe und gezielte Vorgabe der Verstellgeschwindigkeit der Hydraulikelemente) kann darüber hinaus ein Ein­ klemmschutz und eine Leckageerkennung (Erkennung von Lecks in den Hydrau­ likleitungen des Hydrauliksystems) vorgesehen werden. Das Verfahren ist stö­ runempfindlich, da sich externe äußere Einflüsse (bsp. thermische oder mechani­ sche Einflüsse) zwar auf die Geschwindigkeit der Bewegung der Hydraulikelemente, nicht jedoch auf den auf Grundlage der Ausgangssignale der Sensoren basierenden Verfahrensablauf auswirken.
Beim vorgestellten Verfahren kann vorteilhafterweise die Position bzw. Bewegung mehrerer Hydraulikelemente und damit des Verdecks des Kraftfahrzeugs mit gerin­ gen Kosten auf einfache Weise mit hoher Störunempfindlichkeit zuverlässig und präzise erfaßt werden, und hierdurch eine harmonische Ablaufsteuerung bei der Betätigung des Verdecks realisiert werden.
Das System soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wer­ den.
Hierzu ist in der Figur ein Prinzipschaltbild eines Hydrauliksystems dargestellt.
Gemäß der Figur besteht das Hydrauliksystem 1 aus der von einem Elektromotor 2 angetriebenen Hydraulikpumpe 3 zur Bereitstellung von Drücken und einer be­ stimmten Fördermenge an Hydraulikmedium 4, aus einem Verteilungssystem 5 mit Hydraulikleitungen 6, in denen bsp. ein Hydrauliköl als Hydraulikmedium 4 transpor­ tiert wird, mit Verteilern 7 (Abzweigern) und mit Hydraulikventilen 8 zur gezielten Umleitung des Hydraulikmediums 4 und damit zur gezielten Ansteuerung mehrerer bsp. als Hydraulikzylinder ausgebildeten beweglichen Hydraulikelemente 9. Das Hydraulikmedium 4 ist in einem bsp. als Tank ausgebildeten Vorratsbehälter 15 auf­ bewahrt und wird vom Tank 15 über die Hydraulikpumpe 3 und die Hydraulikleitun­ gen 17, 6 an die beweglichen Hydraulikelemente 9 transportiert und von den be­ weglichen Hydraulikelementen 9 über die Hydraulikleitungen 6 und die Rückleitung 16 wieder dem Tank 15 zugeführt. Die Hydraulikzylinder 9 bestehen bsp. aus einer beweglichen Komponente 10 (bsp. einem Kolben), einer Buchse 11, einer An­ schlagdrossel, einer Dichtung 12 und einer Reibbremse. Die Hydraulikzylinder 9 werden differentiell angesteuert, indem ein Teilbereich 13 der Hydraulikzylinder 9 mit der kleineren wirksamen Fläche ständig an die als gemeinsame Versorgungslei­ tung ausgebildete Hydraulikleitung 17 angeschlossen ist und somit ständig mit dem Versorgungsdruck beaufschlagt wird, wodurch die eingefahrene Position als Vor­ zugslage der Hydraulikzylinder 9 festgelegt wird. Zur Ansteuerung der Hydraulikzy­ linder 9 werden die Hydraulikventile 8 mit elektrischen Signalen (Logiksignalen) be­ aufschlagt, wodurch die Druckverteilung am Hydraulikzylinder 9 geändert wird (ins­ besondere die Druckverteilung zwischen dem Teilbereich 13 der Hydraulikzylinder 9 mit der kleineren wirksamen Fläche und dem Teilbereich 14 der Hydraulikzylinder 9 mit der größeren wirksamen Fläche) und der Hydraulikzylinder 9 somit in die ge­ wünschte Richtung bewegt wird; insbesondere werden die Hydraulikzylinder 9 beim Beaufschlagen der Hydraulikventile 8 mit Steuersignalen aus der Vorzugslage aus­ gefahren und bei Wegnahme der Steuersignale wieder in die Vorzugslage eingefah­ ren.
Für jeden Hydraulikzylinder 9 ist ein als restriktiver Wegaufnehmer ausgebildeter Sensor 18 vorgesehen, der in der hohlgebohrten Kolbenstange des Kolbens 10 des Hydraulikzylinders 9 integriert ist. Die Sensoren 18 werden als Eingangssignal mit einer Eingangsspannung beaufschlagt, bsp. mit der Versorgungsspannung von bsp. 5 V. Bei einer Bewegung der Hydraulikzylinder 9 ändert sich die magnetische Kopp­ lung zwischen dem Sensor 18 und dem Hydraulikzylinder 9, so daß sich das Aus­ gangssignal des Sensors 18 (die Ausgangsspannung des Sensors 18) verändert. Das Ausgangssignal der Sensoren 18 (das Sensorsignal) wird bsp. durch eine am Boden des Kolbens 10 des Hydraulikzylinders 9 angeordnete und mit dem Sensor 18 ver­ bundene Auswerteeinheit oder Steuereinheit analog ausgewertet und hieraus die Bewegung der Hydraulikzylinder 9 ermittelt und damit die Position des Verdecks des Kraftfahrzeugs bestimmt.
Beispielsweise ist zur Betätigung des Verdecks eines Kraftfahrzeugs ein Hydraulik­ system 1 mit 7 Hydraulikzylindern 9 zur Betätigung unterschiedlicher mechanisch beweglicher Teile (Heckdeckel, Kofferraumklappe, Kofferraum etc.), 7 Hydraulikven­ tilen 8 (Magnetventilen) zur sukzessiven Ansteuerung der Hydraulikzylinder 9, eine als Kolbenpumpe ausgebildete Hydraulikpumpe 3 mit einem Maximaldruck von 350 bar und einem als Hydrauliköl ausgebildeten und in Hydraulikleitungen 6 fließenden Hydraulikmedium 4 vorgesehen. Die Hydraulikzylinder 9 besitzen im zweiten Teilbe­ reich 14 einen Durchmesser von 2 cm und im ersten Teilbereich 14 einen Durch­ messer von 1 cm sowie eine Länge von 30 cm. Die Hydraulikzylinder 9 besitzen ein Fassungsvermögen von 100 ml Hydrauliköl 4, wobei für alle Hydraulikzylinder 9 des Hydrauliksystems 1 insgesamt ca. 450-500 ml Hydrauliköl 4 vorgesehen ist. Zur Erfassung der Bewegung und der Bewegungsrichtung der Hydraulikzylinder 9 ist für jeden Hydraulikzylinder 9 ein restriktiver Wegaufnehmer 18 vorgesehen, der jeweils in der hohlgebohrten Kolbenstange des Kolbens 10 des Hydraulikzylinders 9 inte­ griert ist und dessen Ausgangsspannung durch eine am Boden des Kolbens 10 des Hydraulikzylinders 9 angeordnete Auswerteeinheit analog ausgewertet wird. Bsp.
variiert die Ausgangsspannung des Wegaufnehmers 18 zwischen der Versorgungs­ spannung von 5 V (voll eingefahrener Zustand des Kolbens 10 und damit des Hy­ draulikzylinders 9) und 0 V (voll ausgefahrener Zustand des Kolbens 10 und damit des Hydraulikzylinders 9).

Claims (10)

1. Verfahren zur Betätigung des Verdecks eines Kraftfahrzeugs mittels beweglicher Hydraulikelemente (9), dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Position der Hydraulikelemente (9) jedem Hydraulikele­ ment (9) ein als Wegaufnehmer ausgebildeter Sensor (18) zugeordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (18) am Hydraulikelement (9) befestigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (18) im Hydraulikelement (9) integriert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydraulikelement (9) ein Hydraulikzylinder verwendet wird, und daß der Wegaufnehmer (18) in der hohlgebohrten Kolbenstange des Kolbens (10) des Hydraulikzylinders (9) inte­ griert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Wegaufnehmer (18) ein kapazitiver, magnetischer oder magnetostriktiver Wegaufnehmer verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (18) mit einem Eingangssignal beaufschlagt wird, und daß das in Abhängigkeit der Bewegung des Hydraulikelements (9) variierende Ausgangs­ signal des Wegaufnehmers (18) von einer Steuereinheit ausgewertet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Wegaufnehmers (18) analog ausgewertet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegauf­ nehmer (18) mit einer Eingangsspannung als Eingangssignal beaufschlagt wird, und daß der Spannungspegel der Ausgangsspannung des Wegaufnehmers (18) als Ausgangssignal ausgewertet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegauf­ nehmer (18) mit einem Eingangssignal einer bestimmten Eingangsfrequenz be­ aufschlagt wird, und daß die Ausgangsfrequenz des Ausgangssignals des Wegaufnehmers (18) ausgewertet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der Ausgangssignale der Sensoren (18) eine Steuerung und/oder Regelung des Verfahrensablaufs zur Betätigung des Verdecks vorgenommen wird.
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