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Die Erfindung geht aus von einem Verschluss für ein Verdeck eines Cabriolet Fahrzeugs, das zwischen einem einen Fahrgastraum freigebenden Offenzustand und einem den Fahrgastraum überdeckenden Schliesszustand überführt werden kann, in dem das Verdeck mittels einer Verriegelungseinrichtung an einem Karosserierahmen verriegelt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Erkennungssystem, das die Erreichung der Verriegelungsposition des Verdecks erkennt.
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Es sind Verdecksysteme für Cabriolet-Fahrzeuge bekannt, die vollständig manuell zu betätigen sind. Das Umklappen des Verdecks zum Öffnen und Schließen und die Verriegelung an dem Karosserierahmen müssen von Hand ausgeführt werden.
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Es sind weiterhin Cabriolet-Verdecke bekannt, die zumindest teilweise automatisiert schließen und öffnen. Vollautomatische Systeme managen die Bewegung des Verdecks zwischen der Offenstellung und der Verriegelungsposition als auch die Verriegelung und Entriegelung des Verdecks an bzw. von dem Karosserierahmen.
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Zur automatischen Verriegelung schwenkt ein am Verdeck angebrachter Verschlusshaken aus und klinkt in eine an dem Karosserierahmen angebrachten Öse ein. Mit dem Eingriff von Haken und Öse wird das Verdeck gleichzeitig dichtend festgezogen und verriegelt. Dabei treten hohe Anzugskräfte zwischen dem Verriegelungselement und dem Verriegelungsgegenelement auf. Es sind unterschiedliche Arten von Verriegelungssystemen bekannt, die hier eingesetzt werden können.
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Unabhängig davon, ob das Verdeck teil- oder vollautomatisiert schließt, muss erkannt werden, wann das Verdeck die Verriegelungsposition erreicht hat. Hierzu wird üblicherweise ein Erkennungssystem eingesetzt, das berührungslos oder mit Berührung die Position bestimmt. Das Erkennungssystem ist Teil einer Steuerungsfunktion, die die Zustände „entriegelt”, „verriegelt” und „Haken in Eingriff” darstellen kann.
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Für eine gute Funktionsweise und Zuverlässigkeit muss die Einnahme der Verriegelungsposition sicher und schnell erkannt werden. Das Erkennungssystem muss hinreichend schnell ansprechen, damit der gesteuerte Bewegungsablauf für das Verdeck sichergestellt ist.
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DE 198 01 852 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Verriegelung eines Verdecks an einem Windschutzscheibenrahmen eines Fahrzeuges, die am vorderen Verdeckabschnitt angeordnete, seitlich aussen liegende Verriegelungsorgane aufweist, die im Verriegelungszustand am Windschutzscheibenrahmen angebrachte Aufnahmen hintergreifen. Zur Bereitstellung von Informationen über den Verriegelungszustand ist ein Reed-Erkennungssystem vorgesehen, der am Verdeckverschlussunterteil untergebracht ist und mit einem Magneten zusammenwirkt, der am Gehäuse der seitlich aussen liegenden Verriegelungsorgane befestigt ist.
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Erkennungssystemen mit Reedschaltern sind wie alle magnetischen Erkennungssystemen stark hysteresebehaftet. Bedingt durch eine Vormagnetisierung der Kontaktzungen des Reedschalters und weiterer Erkennungssystem Bauteilen weichen die Schaltpunkte für das Ein- und Ausschalten des Reedschalters zum Teil erheblich voneinander und von dem vorgegeben Schaltpunkt ab. Zudem steigt generell die Schalthysterese mit dem Schaltabstand. Für die hier relevante Anwendung zur Erfassung der Verriegelungsposition des Verdecks sind Schaltabstände von mehreren Zentimetern erforderlich. Bei diesen Schaltabständen können die Abweichungen der Schaltpunkte von dem Sollwert aufgrund der Schalthysterese sogar mehr als 15%–20% betragen. Dies entspricht nicht den geforderten Toleranzen.
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Aus der
DE 10 2011 000 391 B3 ist ein Sensorsystem mit Reedschaltern bekannt. Dabei wird zur Vermeidung der Schalthysterese des Sensors ein zweiter Hilfsmagnet verwendet. Die Polarität des Hilfsmagneten ist dabei zum Hauptmagneten des Reedschalters gegenläufig, um so die Schalthysteres zu beeinflussen.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verschluss mit verbesserten Erkennungssystem zur Erfassung der Verriegelungsposition eines Verdecks eines Cabriolet-Fahrzeugs zu schaffen.
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Diese Aufgaben werden durch einen Verschluss mit einem Erkennungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es wird ein Verschluss zum Verschliessen eines Verdecks eines Cabriolet-Fahrzeugs geschaffen, das zwischen einem einen Fahrgastraum freigebenden Offenzustand und einem den Fahrgastraum überdeckenden Schließzustand überführbar ist, in dem das Verdeck an einem Karosserierahmenteil verriegelt werden kann, überführbar ist und dazwischen die Verriegelungsposition aufweist. Der Verschluss weist eine vorzugsweise motorische Antriebseinrichtung zur Bewegung des Verdecks wenigstens zwischen der Verriegelungsposition und der verriegelten Schließstellung, eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Bewegung der Verdecks, eine Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Verdecks an dem Karosserierahmenteil und ein Erkennungssystem auf.
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Der erfindungsgemäße Verschluss enthält ein Erkennungssystem ist zur Erkennung einer Verriegelungsposition eines Verdecks eines Cabriolet-Kraftfahrzeugs, das zwischen einem einen Fahrgastraum freigebenden Offenzustand und einem den Fahrgastraum überdeckenden Schließzustand überführbar ist und dazwischen, in der Nähe der Schließstellung eine Verriegelungsposition aufweist, in der das Verdeck mittels einer Verriegelungseinrichtung an einem Karosserierahmen verriegelt wird.
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Das Erkennungssystem weist im Wesentlichen eine Magnetbaugruppe und eine Erkennungseinheit auf. Die Magnetbaugruppe ist zur Montage entweder an dem Verdeck oder an dem Karosserierahmen eingerichtet und weist einen Magneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes auf. Die Erkennungseinheit weist ein Gehäuse auf, das an der anderen Komponente von Verdeck und dem Karosserierahmen montiert ist und in dem in räumlicher Nähe zueinander ein Reedschalter und ein zusätzlicher Hilfsmagnet untergebracht sind. Der Reedschalter ist eingerichtet, um bei Annäherung an den Magneten der Magnetbaugruppe bis in einen der Verriegelungsposition entsprechenden Schaltabstand durch dessen Magnetfeld betätigt zu werden, um ein elektrisches Verriegelungspositionssignal bereitzustellen. Der Hilfsmagnet ist ausgelegt und angeordnet, um ein Hilfsmagnetfeld zu erzeugen, das den Reedschalter mit einem zu dem Hauptmagneten gleichläufigen Magnetfeld magnetisch vorspannt. Der Hilfsmagnet ist zu dem Magneten der Magnetbaugruppe gleich gepolt und erzeugt ein Hilfsmagnetfeld, dessen Feldstärke gleich oder kleiner ist als die des Hauptmagneten.
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Die bei Reedschaltern ungünstige Hysterese wird durch den zusätzlichen Hilfsmagneten so beeinflusst, dass die Schaltbedingungen auch bei großen Schaltabständen optimal sind. Entgegen dem Stand der Technik zeigt sich überraschenderweise, dass die Verwendung von gleichgepolten Magneten für Magnet und Hilfsmagnet eine vorteilhafte Auswirkung auf den Schaltprozess zeigt.
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Der Hilfsmagnet ist in Abhängigkeit von dem Hauptmagneten der Magnetbaugruppe und dem verwendeten Reedschalter und den vorgegebenen Randbedingungen passend gewählt und ausgerichtet, um die Magnetfeldverteilung in der Umgebung des Reedschalters geeignet zu beeinflussen, so dass die Hysterese verringert wird.
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Ein Reedschalter besteht aus zwei ferromagnetischen Schaltzungen (normalerweise Nickel/Eisenlegierung), die hermetisch dicht verschlossen in ein Glasröhrchen eingeschmolzen sind. Bei Wechslern oder Öffnern ist das Ende einer der Schaltzungen unmagnetisch. Die Schaltzungen überlappen sich und haben einen geringen Abstand von einigen Mikrometern bis ca. 1 mm zueinander. Wirkt ein axiales Magnetfeld auf den Schalter, bewegen sich die beiden Paddel aufeinander zu – der Schalter schließt. Der Kontaktbereich der beiden Schaltzungen ist mit einem sehr harten Metall beschichtet, meist Rhodium oder Ruthenium, aber auch Wolfram und Iridium. Die Kontaktflächen sind für die sehr lange Lebensdauer und die gute Kontaktgabe eines Reedschalters wichtig. Vor dem Einschmelzen wird die vorhandene Luft durch Stickstoff oder eine Inert-Gasmischung mit hohem Stickstoffanteil ersetzt.
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Ist das durch Permanentmagnete oder Spulen erzeugte Magnetfeld stärker als die Federwirkung der Paddel, schließen die beiden Kontakte.
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In einer einfach aufgebauten Ausführungsform die Magnete Dauermagnete. Es sind auch Ausführungsformen mit dem Einsatz mindestens einem Elektromagneten möglich.
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Der Hilfsmagnet ist zu dem Hauptmagneten der Magnetbaugruppe im Wesentlichen gleich gepolt. Er kann auf der gegenüberliegenden Seite des Reedschalters in Bezug auf den Hauptmagneten angeordnet sein. In einer Ausführungsform ist der Hilfsmagnet in definierter Entfernung zu dem Reedschalter in etwa auf Höhe der Mitte der Längserstreckung des Reedschalters angeordnet. Jedenfalls erzeugt der Hilfsmagnet dann ein zu dem Hauptmagnetfeld gleichläufig polarisiertes Hilfsmagnetfeld, dessen Feldstärke gleich oder kleiner ist als die des Hauptmagnetfelds. Obwohl der Hilfsmagnet nahe am Reedschalter angeordnet ist, ist er nicht in der Lage, den Reedschalter zu schalten.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann die Schalthysterese auf vorgegebene Maximalwerte begrenzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse des Erkennungssystems an die Form und Größe des Reedschalters und des Hilfsmagneten angepasste Hohlräume auf, die den Reedschalter bzw. den Hilfsmagneten spielarm aufnehmen und vorfixieren. Die Komponenten können in den Hohlräumen einfach montiert werden und sind darin gegen äußere Einwirkung geschützt untergebracht. Zum weiteren Schutz gegen Umgebungseinflüsse können die Hohlräume mit darin aufgenommenem Reedschalter bzw. Hilfsmagneten zusätzlich mit einer Schutzmasse, z. B. einem Polyurethanharz oder dgl., vergossen sein.
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Das Erkennungselement weist ferner eine mit dem Reedschalter elektrisch verbundene Leiterplatte auf, die eine Steuerelektronik tragen kann, die ein Schalten des Reedschalters erkennt und das Verriegelungspositionssignal ausgibt. Die Steuerelektronik kann auch entfernt vom Erkennungselement z. B. in einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Schließung und Öffnung des Verdecks vorgesehen sein. Ferner weist das Erkennungselement mit der Leiterplatte verbundene Anschlussmittel auf, die aus dem Gehäuse herausgeführt und zum Anschluss an die Steuereinrichtung zur Steuerung der Schließung und Öffnung des Verdecks dienen.
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Die Verriegelungseinrichtung weist vorzugsweise einen Haken und eine Öse auf.
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Der Haken und die Öse sind vorzugsweise aus Stahl, um den hohen mechanischen Kräften zwischen Haken und Öse standhalten zu können. Dabei ist zu beachten, dass Stahl ein ferromagnetisches Material ist und somit Einfluss auf die Magnetfeldverteilung des Hauptmagneten nehmen kann. Durch geeignete Maßnahmen, insbesondere durch geeignete Auslegung des Reedschalters, des Hauptmagneten und des Hilfsmagneten, kann dieser Einfluss berücksichtigt oder diesem entgegengewirkt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebseinrichtung und die Steuerungseinrichtung zur vollautomatisieren Öffnung, Schließung und Ver-/Entriegelung des Verdecks eingerichtet. Die Antriebseinheit kann durch einen Elektromotor, einen hydraulischen Antrieb, einen pneumatischen Antrieb oder einen anderen Aktuator realisiert werden.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen, der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.
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Für die Details des Öffnen und Verschließen eines Verdecks wird auf den Stand der Technik verwiesen.
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Das Erkennungselement ist in einer vereinfachten Perspektivdarstellung im Ganzen in 1 dargestellt. Ein Gehäuse 1 umfasst einen Reedschalter 9 und einen Hilfsmagneten 5 sowie eine Leiterplatte 6. Eine Blattfeder 4 umfasst eine Nocken-Flügelwelle. Ein Kabelbinder 8 bündelt die Zu-und Ableitungen. Eine Steckerabdeckung 2 umfasst einen Stecker.
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2 zeigt das Erkennungselement in Fahrzeuglage. Die Pfeile geben dabei die Ausrichtung der Pole des Hilfsmagneten 5 an. Das obere Pfeilende bezeichnet den Nordpol, das untere den magnetischen Südpol des Hilfsmagneten. Die Polung des Hilfsmagneten 5 ist dabei im Wesentlichen entsprechend der Polung des Hauptmagneten in der Magnetbaugruppe. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass die Polungen der beiden Magnete nicht immer parallel verläuft, sondern auch Abweichungen von mehreren Grad möglich sind. Eine Abdichtung 7 schließt das Gehäuse ab.
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3 stellt einen Schnitt durch das Gehäuse 1 entlang der Achse A-A dar. Der Reedschalter ist im Gehäuse außen angebracht der Hilfsmagnet räumlich nahe zum Schalter. Beide Bauteile sind in Kunststoff vergossen und werden im Kunststoffgehäuse verklipst oder auf andere Weise geeignet verbunden.
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In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist das Erkennungselement ferner eine Detektionseinrichtung zur Detektion einer Eingriffsverbindung zwischen dem Haken und der Öse auf. Zu der Detektionseinrichtung gehören im Wesentlichen die Nocken-Flügelwelle, die durch die Wirkung des Hakens aus ihrer Ausgangsstellung heraus verdreht wird, und ein Sensor, der die Drehstellung der Welle 53 erfasst und in Reaktion darauf ein Verriegelungssignal ausgibt. Der Sensor ist im vorliegenden Fall ein taktiler Erkennungssystem in Form eines Mikroschalters, der durch Berührung eine Verdrehung der Welle erfasst.
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Zur Kommunikation mit der Steuereinrichtung ist der Sensor durch hier nicht näher dargestellte Mittel mit der Leiterplatte elektrisch verbunden.
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Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen möglich. Z. B. können prinzipiell die Erkennungselemente an dem Verdeck und die Magnetbaugruppe an dem Karosserierahmen angebracht sein. Es könnten auch zwei Verriegelungseinrichtungen und Erkennungselemente jeweils am Rand des Verdecks und Karosserierahmenteils vorgesehen sein. Das Erkennungssystem kann gesondert von der Verriegelungseinrichtung ausgebildet und an einer anderen Stelle angeordnet sein. Die Verriegelungseinrichtung kann auch andere miteinander in Eingriff bringbare Elemente anstelle des Hakens und der Öse oder zusätzlich zu diesen enthalten. Wie ferner für einen Fachmann ohne weiteres ersichtlich, sind auch weit vielfältige Realisierungsformen für die Antriebseinrichtung und die Steuereinrichtung möglich. Insbesondere könnten diese auch zur teilautomatisierten Schliessung und Öffnung des Verdecks eingerichtet sein, so dass das Verdeck bspw. von Hand zu schliessen ist, und wenn es die Verriegelungsposition erreicht, was durch das Erkennungssystem erkannt wird, automatisch motorbetrieben verriegelt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19801852 A1 [0007]
- DE 102011000391 B3 [0009]
