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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung einer elektrohydraulischen
Betätigungsvorrichtung
für eine
Klappverdeckeinheit eines Motorfahrzeugs, wobei die Klappverdeckeinheit
ein bewegliches versenkbares Dach umfasst, mit welchen der Fahrgastraum
des Fahrzeugs bedarfsweise vollständig oder teilweise verdeckt
oder geöffnet
werden kann. Das versenkbare Dach kann alle Arten möglicher
Gestaltungen umfassen, zum Beispiel einen flexiblen Stoff, welcher
durch eine bewegliche Bügelstruktur
gehalten wird, oder eine Ausführungsform
mit ein oder mehreren starren versenkbaren Dachelementen.
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Beispiele
hydraulischer Betätigungsvorrichtung
für eine
Klappverdeckeinheit eines Motorfahrzeugs, welche die im Oberbegriff
von Anspruch 1 erwähnten
Merkmale umfassen, sind unter anderem beschrieben in
EP 0 693 389 und
DE 38 26 788 . In diesen bekannten
Betätigungseinrichtungen
sind die Feedback-Einrichtungen, welche eine Information bezüglich der
Bewegungsabfolge der hydraulischen Stellglieder zurückführen, als
Positionssensoren ausgebildet, die an den Stellgliedern in Form
von Schaltern angeordnet sind, welche betätigt werden, wenn das zugehörige Stellglied
eine definierte Position erreicht. Die Positionssensoren sind Grenzpositionssensoren,
welche erfassen, ob das zugehörige
hydraulische Stellglied eine seiner Grenzpositionen erreicht hat.
In den bekannten Vorrichtungen werden die Ausgangssignale dieser
Positionssensoren insbesondere als Feedback-Signale in dem Steuerschaltkreis
zum Steuern der Bewegungsabfolge der verschiedenen Teile der Klappverdeckeinheit,
wie dem versenkbaren Dach selbst, genutzt, welche eine Mehrzahl
von separat betätigbaren
Komponenten und ferner möglicherweise
eine Fahrgastzellenabdeckung, einen Kofferraumdeckel, Riegel, Fenster
oder zum Beispiel einen Überrollbügel des
Fahrzeugs umfassen kann.
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Grenzpositionssensoren
sind zuverlässig und
sehr preiswert. In der Praxis hat jedoch eine bewegliche Komponente
einer Klappverdeckeinheit häufig
keine genau definierte Grenzposition, sondern eher einen Bereich,
in welchem die Grenzposition in Abhängigkeit von zum Beispiel Herstellungstoleranzen
und einem Spiel in der Struktur (Wärme-)Verformung der Komponenten
der Klappverdeckeinheit oder der Komprimierbarkeit von Dichtungen
zwischen dem versenkbaren Dach und der Karosserie oder zwischen
Teilen des versenkbaren Daches variieren kann. Aus diesem Grunde
ist bei Betätigungsvorrichtungen
dieser Art gegenwärtig üblich, einen Grenzpositionssensor
in der Weise anzuordnen, dass der Sensor eine kurze Strecke vor
der Grenzposition aktiviert wird, was tatsächlich zum Beispiel 10 Millimeter
vor dieser Grenzposition in Bewegungsrichtung des Stellgliedes sein
soll. Dieser Grenzpositionssensor bleibt während der weiteren Verstellung des
Stellglieds in Richtung seiner Grenzposition aktiviert. Sobald der
Grenzpositionssensor der Steuereinheit anzeigt, dass das Stellglied
den Grenzpositionssensor aktiviert hat, veranlasst die Steuereinheit dann,
dass das Stellglied für
eine vordefinierte Zeitdauer hydraulisch angeregt bleibt. Diese
Zeitverzögerung
wird in der Weise gewählt,
dass die tatsächliche
Grenzposition unter allen Umständen
erreicht wird. In der Praxis bedeutet dies, dass eine Zeitverzögerung von
zum Beispiel 0,5 Sekunden angenommen wird. In Abhängigkeit
von Zuständen
kann diese Zeitverzögerung
jedoch übermäßig lang
sein. Beispielsweise kann die tatsächliche Grenzposition nach
0,2 Sekunden erreicht werden. Dies bedeutet in der Tat ein Warten
von unnötigen
0,3 Sekunden. Auf dem Markt ist es erwünscht, dass die Bewegungsabfolge
einer Klappverdeckeinheit so schnell wie möglich ausgeführt wird
und in einer glatten Bewegung, die nicht ruckartig ist, wobei ein
Zeitgewinn von ein oder mehreren Sekunden für das vollständige Öffnen oder
Verschließen
des versenkbaren Daches relevant ist. Falls insbesondere eine Komponente,
beispielsweise die versenkbare Dachplatte, der Klappverdeckeinheit
nur dann betätigt
wird, wenn die Bewegung einer weiteren Komponente, zum Beispiel der
Raumabdeckung, abgeschlossen ist, bewirkt die vorerwähnte Situation
eine unerwünschte
Verzögerung
und bedeutet, dass die Bewegung der Klappverdeckeinheit nicht glatt
verläuft.
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In
einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung
für eine
Klappverdeckeinheit eines Motorfahrzeugs ist es auch bekannt, beispielsweise
aus
EP 0 550 952 , ein
oder mehrere Positionssensoren zu verwenden, welche in der Lage
sind, die Position des hyd raulischen Stellgliedes oder der zugehörigen beweglichen
Komponente der Klappverdeckeinheit über einen definiert Bereich
zu erfassen. Positionssensoren dieser Art sind deutlich teurer als
die oben beschriebenen Grenzpositionssensoren und bieten darüber hinaus
keine praktische Lösung
für das
vorerwähnte
Problem. Beispielsweise ist die Frage, ob ein versenkbares Dach
eines Motorfahrzeugs vollständig
geschlossen ist oder nicht, an der Stelle, an welcher das versenkbare
Dach an die Karosserie anschließt,
eine Sache von Millimeter, auch wenn eine komprimierbare Dichtung
etwas Kompensation bietet. Wenn in diesem Fall der Positionssensor
zum Beispiel ein Winkelsensor ist, welcher zwischen zwei schwenkenden
Komponenten der versenkbaren Dachstruktur angeordnet ist, müsste dies
ein genauer Winkelsensor sein, um den relevanten Abstand mit ausreichender
Genauigkeit zu erfassen. Um dennoch in der Lage zu sein, weniger
genaue Sensoren zu verwenden, fällt
in der Praxis die Wahl darauf, eine Grenzposition durch Analysieren
zu erfassen, ob das Feedback-Signal von dem verwendeten Winkelsensor
für eine
definierte Zeitdauer konstant bleibt, so dass sicher ist, dass das
Stellglied und/oder der zugehörige
Teil der Klappverdeckeinheit seine Grenzposition erreicht hat.
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Eine
weitere bekannte Ausführungsform
der Feedback-Einrichtung in einem Steuersystem für eine hydraulisch betätigte Klappverdeckeinheit
eines Motorfahrzeugs ist in
US
5,723,878 beschrieben. In diesem Fall basiert das Feedback
primär
auf dem Messen des tatsächlichen
Drucks in dem Hydrauliksystem. Diese Druckmessung kann möglicherweise in
Kombination mit Grenzpositionssensoren verwendet werden, wie dies
in
US 5,724,878 beschrieben ist.
Dies erfordert jedoch die Verwendung einer qualitativ hochwertigen
Druck-Messeinrichtung im Hinblick auf die geforderte Genauigkeit,
Lebensdauer und Betriebsbedingungen. Eine Druck-Messeinrichtung dieser Art ist viel
zu teuer.
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Die
EP 0 916 535 schlägt spezielle
Stellglieder vor, welche in Kombination mit dieser Druck-Messeinrichtung
verwendet werden können.
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Die
EP-A-0 546 300 offenbart
ein elektrohydraulisches Steuersystem für die lastkompensierte Steuerung
eines Hydraulikmotors, mit welchem wenigstens die Funktion des Absenken
eines allein wirkenden Arbeitszylinders in einem Hubmechanismus in
einer feinstufigen Weise mithilfe eines proportionalen Zweiwege-Drosselventils in
der Bauweise eines Sitzventils gesteuert werden kann. Das proportionale Drosselventil
wird durch ein elektronisches Steuersystem aktiviert, in welchem
die Fließ-Kennwerte
des proportionalen Drosselventils, welche in Abhängigkeit vom Druck variieren,
gespeichert sind und welches in Abhängigkeit von den Steuersignalen
von einem ersten Druckwandler, welcher den Ladedruck im Motor aufnimmt,
ein Aktivierungssignal für
das proportionale Drosselventil aus einem Eingabe-Sollwert für die Größe des Volumenflusses
bildet, so dass die elektronische Lastkompensation mit dem Sitzventil ausgeführt werden
kann. Das Steuersystem ist insbesondere geeignet als Hebe- und Absenkmodul
in einer Steuereinheit für
die Masthydraulik in einem elektrischen Stapelförderer.
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Die
US 5,778,671 offenbart ein
elektrohydraulisches Steuersystem, das einen bidirektionalen Elektromotor
umfasst, der auf die Anlage elektrischer Leistung mit einer Drehung
in eine von zwei Richtungen reagiert, und einer Hydraulikpumpe,
die an den Motor angeschlossen ist und Anschlüsse zum Zuführen eines Hydraulikfluids
in beide der zwei Strömungsrichtungen
in Abhängigkeit
von der Drehrichtung des Elektromotors aufweist. Ein hydraulisches Stellglied
ist an die Pumpe zum Empfang eines Fluids in beiden der zwei Strömungsrichtungen
und zum Durchführen
seiner Arbeit in Abhängigkeit
davon angeschlossen. Eine elektronische Steuereinrichtung legt eine
elektrische Leistung an den Elektromotor an, um so ein gewünschtes
Arbeitsniveau am Stellglied zu erhalten. Die elektronische Steuereinrichtung
umfasst ein oder mehrere Sensoren, die operativ an das Stellglied
zum Anlegen der elektrischen Leistung an den Motor in Abhängigkeit
von der Bewegung des Stellglieds angeschlossen sind. Der bidirektionale
Elektromotor in den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
umfasst einen fluidgekühlten
Motor und das System umfasst Ventile zum Leiten des hydraulischen
Fluids durch das Motorgehäuse
zwischen der Pumpe und dem Stellglied.
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Eine
erste Aufgabe der Erfindung ist, eine verbesserte hydraulische Betätigungseinrichtung
für eine
Klappverdeckeinheit eines Motorfahrzeugs zu schaffen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Steuersystem für eine Klappverdeckeinheit
eines Motorfahrzeugs zu schaffen, in welchem es nicht länger notwendig
ist, festgelegte – und
deshalb übermäßig lange – Zeitverzögerungen
hinzunehmen, so dass die Bewegungsabfolge mit optimaler Geschwindigkeit
implementiert werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Steuersystem für die Klappverdeckeinheit
zu schaffen, welches attraktiv ist hinsichtlich seines Preises und
seiner technischen Implementierung.
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Gemäß einem
Aspekt liefert die Erfindung eine hydraulische Betätigungseinrichtung
für eine Klappverdeckeinheit
eines Motorfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Feedback-Einrichtung eine
Messeinrichtung umfasst, welche so ausgelegt ist, dass diese die
durch den Pumpenmotor verbrauchte elektrische Leistung misst, und
welche ein Feedback-Signal
an die Steuereinheit überträgt.
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Die
Messung gemäß der Erfindung
basiert auf der Einsicht, dass es einfach ist, die durch den Pumpenmotor
verbrauchte elektrische Leistung zu messen. Zum Beispiel angenommen,
dass die elektrische Versorgungsspannung für den Pumpenmotor virtuelle
konstant ist, kann die Intensität
des elektrischen Stromes, der durch den Pumpenmotor hindurch fließt, gemessen
werden. Beispielsweise können
Resistoren mit geringem Widerstand in der elektrischen Leitung zum
Pumpenmotor, der im Allgemeinen ein Niedrigspannungs-Gleichstrommotor
ist, positioniert, wobei der Spannungsabfall an diesen Resistoren
gemessen wird. Das Signal des Spannungsabfalls ist dann repräsentativ
für die
durch den Pumpenmotor verbrauchte elektrische Leistung und wird der
Steuereinheit als Feedback-Signal zugeführt.
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Falls
die Versorgungsspannung für
den Pumpenmotor nicht als konstant angesehen werden kann, dafür zu sorgen,
dass die vorliegende Versorgungsspannung an den Pumpenmotor gemessen wird,
so dass die durch den Pumpenmotor verbrauchte elektrische Leistung
auf der Basis der Versorgungsspannung und der gegenwärtigen Intensität erfasst
werden kann.
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Die
durch den Pumpenmotor verbrauchte elektrische Leistung, mit etwas
Verlust, wird durch die Hydraulikpumpe in eine definierte Abgabe
von Hydraulikfluid bei definiertem Druck umgewandelt. Die Pumpenabgabe
ist konstant für
viele Pumpen und ist auf jeden Fall bekannt. Deshalb bietet das
Messen der gegenwärtigen
Intensität,
die durch den Pumpenmotor hindurch geht, die Möglichkeit einer indirekten Bestimmung
des hydraulischen Drucks, so dass es keine Notwendigkeit gibt, eine
teure Druck-Messeinrichtung zu verwenden.
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Es
sei angemerkt, dass es bekannt ist, zu detektieren, ob die durch
den Pumpenmotor verbrauchte Stromintensität einen gesetzten Maximalwert
im Hinblick auf den Schutz der Steuereinheit und des Pumpenmotors
gegenüber
einem Kurzschluss übersteigt.
Es ist vorstellbar, dass die gleiche gegenwärtige Intensitäts-Messeinrichtung zudem
in der Weise gemäß der Erfindung
als Feedback-Einrichtung
in dem Steuerschaltkreis zum Steuern der Bewegungsabfolge der Klappverdeckeinheit
verwendet wird.
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In
Verbindung mit Betätigungseinrichtungen dieser
Bauart ist zudem bereits bekannt, die Versorgungsspannung zu messen,
zum Beispiel um zu verhindern, dass die Betätigungseinrichtung in Betrieb gesetzt
wird, wenn die Batteriespannung des Motorfahrzeugs niedrig ist.
Die bekannte Einrichtung zum Messen dieser Versorgungsspannung kann
deshalb nun auch zum Bestimmen der durch den Pumpenmotor verbrauchten
elektrischen Leistung und somit als eine Komponente des Steuerschaltkreises
zum Steuern der Bewegungsabfolge der Klappverdeckeinheit verwendet
werden.
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Die
Bestimmung der durch den Pumpenmotor verbrauchten elektrischen Leistung
kann auch dazu verwendet werden, festzustellen, ob die Bewegungsabfolge
der Teile der Klappverdeckeinheit unabsichtlich blockiert ist, zum
Beispiel, weil ein Versuch unternommen wird, die Klappverdeckeinheit
in einer Garage zu schließen
und die versenkbare Dachplatte in Kontakt mit dem Garagendach kommt.
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In
einer möglichen
Ausführungsform
umfasst die Steuereinheit einen Speicher, in welchem ein gewünschtes
Profil des Verhaltens des Feedback-Signals aus der Pumpensleistungs-Messeinrichtung während der
Bewegungsabfolge gespeichert ist, wobei sich das Profil wenigstens
auf einen Abschnitt der Bewegungsabfolge ein oder mehrerer Stellglieder bezieht
und die Steuereinheit so ausgelegt ist, dass sie das gegenwärtige Feedback-Signal
aus der Pumpenleistungs-Messeinrichtung mit dem vordefinierten,
gewünschten
Profil des Feedback-Signals vergleicht. Auf diese Weise ist die
Steuereinheit in der Lage, zum Beispiel die Position zu erfassen,
an welcher ein Stellglied angeordnet ist.
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Das
Verhalten der durch den Pumpenmotor verbrauchten elektrischen Leistung
kann einen (absoluten) Wert beinhalten, kann aber auch in Kombination
damit oder als Alternative die Veränderung in der verbrauchten
elektrischen Leistung während
der Bewegungsabfolge oder eines Abschnitts derselben beinhalten.
Falls zum Beispiel ein Stellglied eine Grenzposition erreicht hat,
wird die durch den Pumpenmotor verbrauchte elektrische Leistung
häufig
zunehmen. Die Steuereinheit kann dann so ausgelegt sein, dass diese
erfasst, ob der Wert der verbrauchten elektrischen Leistung einen
vorbestimmten Wert übersteigt.
Andererseits könnte
eine plötzliche
Zunahme der durch die Pumpe verbrauchten elektrischen Leistung auch
detektiert werden und durch die Steuereinheit verwendet werden,
zum Beispiel um eine Stauung zu verhindern.
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In
einer Ausführungsform
welche in der Praxis vorteilhaft ist, ist für die Steuereinheit vorgesehen, dass
diese so ausgelegt ist, festzustellen – innerhalb einer vor bestimmen
Zeitdauer –,
ob ein sich bewegendes Stellglied eine Grenzposition erreicht hat,
indem detektiert wird, ob das Feedback-Signal von der Messeinrichtung
einen vordefinierten Wert erreicht.
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Es
ist in vorteilhafter Weise möglich,
dafür zu sorgen,
dass die Zeitdauer, in welcher die Steuereinheit versucht, zu erfassen,
ob die Grenzposition eines hydraulischen Stellgliedes erreicht wurde,
startet, nachdem ein Feedback-Signal von einem mit dem Stellglied
verbundenen Positionssensor anzeigt, dass das Stellglied eine vordefinierte
Position erreicht hat. Diese Position kann zum Beispiel kurz vor der
beabsichtigten Grenzposition liegen.
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Es
wird klar, dass die Aspekte der Erfindung, die oben beschrieben
wurden, auch in verschiedenen Kombinationen vorteilhaft verwendet
werden können,
wobei die Kombinationen auch in den Schutzbereich der Erfindung
fallen.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Klappverdeckeinheit für ein Motorfahrzeug
und auf ein Motorfahrzeug, das mit einer Klappverdeckeinheit und
einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung
dafür gemäß der Erfindung
versehen ist.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Betätigungseinrichtungen
gemäß der Erfindung
sind in den Ansprüchen
und in der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben,
in welcher:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Beispiels eines Motorfahrzeugs
mit einer beweglichen Klappverdeckeinheit zeigt;
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2 schematisch
die hydraulische Betätigungseinrichtung
gemäß der Erfindung
zum Betätigen
der Klappverdeckeinheit aus 1 zeigt;
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3 einen
Teil eines Schaltdiagramms einer hydraulischen Betätigungseinrichtung
gemäß der Erfindung
zeigt, und
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4 einen
Querschnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform eines Strömungssensors
für eine
Betätigungseinrichtung
gemäß der Erfindung zeigt.
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Das
in 1 gezeigte Motorfahrzeug 1 ist in der
Bauart ein Cabrio und hat eine bewegliche Klappverdeckeinheit mit
einer versenkbaren Dachplatte 2, welche in der geschlossenen
Position den Fahrgastraum des Fahrzeugs 1 abdeckt und in
einer offenen Position diesen Raum freilegt. In diesem Beispiel
hat die versenkbare Dachplatte 2 einen heckseitigen Teil 2a und
einen frontseitigen Teil 2b, dessen frontseitige Kante
in der geschlossenen Position in einer dichten Weise an dem oberen
Windschutzscheibenrahmen 3 anliegt. Die Bewegung des frontseitigen
Teils 2b leitet sich von der Bewegung des heckseitigen
Teils 2a ab, und zwar über
einen kinematischen Mechanismus, welcher an sich bekannt ist.
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In 1 muss
der frontseitige Teil 2b noch eine Schwenkbewegung ausüben, um
in Anlage an den oberen Windschutzscheibenrahmen 3 zu gelangen.
Ferner umfasst die Klappverdeckeinheit eine hydraulische Riegeleinrichtung
(nicht gezeigt) zum Verriegeln des versenkbaren Dachteils 2b in
Bezug zu dem oberen Windschutzscheibenrahmen 3. Das versenkbare
Dach kann in sehr unterschiedlicher Weise ausgebildet sein, nicht
nur mit einer Abdeckung aus Stoff oder Textilware, sondern auch
aus starren (plattenartigen) Elementen, etc. Ferner kann die Klappverdeckeinheit
auch zum Beispiel eine Ladeflächenabdeckung
oder einen Kofferraum sein. Es ist auch möglich, dass hydraulische Stellglieder
zum Betätigen
eines Überrollbügels, Fensters,
der Sitze, weiterer Riegel, der Kopfstützen und dergleichen, einen
Teil der Betätigungseinrichtung
bilden, je nach Gestaltung des Fahrzeugs, insbesondre der Klappverdeckeinheit.
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Eine
hydraulische Betätigungseinrichtung, wie
sie in 2 gezeigt ist, ist in dem Fahrzeug 1 zum
Zwecke des Betätigen
der versenkbaren Dachplatte 2 und der Riegeleinrichtung
für das
versenkbare Dach in der geschlossenen Position vorgesehen.
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Diese
Betätigungseinrichtung,
die als ein nicht beschränkendes
Beispiel dargestellt ist, umfasst eine Hydraulikpumpe 10 mit
einem zugehörigen elektrischen
Pumpenmotor 11. Die Pumpe 10 ist zum Beispiel
eine (radiale) Kolbenpumpe. Der Pum penmotor 11 ist in diesem
Falle ein mit Niedrigspannung betriebener Gleichstrommotor (12 V)
für hohe
Geschwindigkeiten (zum Beispiel 300 Umdrehungen/Minute) mit einer
umkehrbaren Drehrichtung. In dem folgenden Beispiel wird angenommen,
dass die Spannungsversorgung des Pumpenmotors 11 ausreichend
konstant ist, dass die durch den Pumpenmotor 11 verbrauchte
elektrische Leistung auf der Basis der Stromintensität bestimmt
werden kann, die durch den Motor hindurch geht. Elektrische Leitungen 12,
welche den Motor 11 mit einer elektrischen Spannungsversorgung
verbinden, in der Praxis die Batterie, sind an den Pumpenmotor 11 angeschlossen.
Ferner ist ein Reservoir 13 für ein Hydraulikfluid vorgesehen.
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Um
das versenkbare Dach 2 zu bewegen, ist ein Paar doppelt
wirkender Hydraulikstellglieder 14, 15 vorgesehen,
die parallel verbunden sind. Ein doppelt wirkendes hydraulisches
Stellglied 16 ist zum Zwecke des Antriebs der Riegeleinrichtung
vorgesehen, welche die versenkbare Dachplatte 2 dem oberen
Windschutzscheibenrahmen 3 verbindet.
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Die
Pumpe 10 hat zwei zugehörige
Ansaug/Abgabe-Anschlüsse 17, 18 (je
nach der Pumprichtung). Der Anschluss 17 ist mit einer
Leitung 19 verbunden und der Anschluss 18 ist
mit einer Leitung 20 verbunden. Über ein Ansaug-Drosselventil 21 sind
die Leitungen 19, 20 mit dem Reservoir 13 verbunden.
Die Leitung 19 ist direkt mit den kolbenseitigen Kammern
jedes der Stellglieder 14, 15 verbunden. Ferner
ist die Leitung 19 über
ein elektromagnetisch betätigbares
3/2-Ventil 22 an den basisseitigen Kammern jedes der Stellglieder 14/15 verbunden,
wobei ein Einwegeventil 23 vorgesehen ist, welches in Richtung
der Pumpe 10 schließt.
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Die
Leitung 20 ist über
ein Einwegeventil 25, welches in Richtung zur Pumpe schließt, mit
der kolbenseitigen Kammer des Stellgliedes 16 verbunden. Ferner
ist die Leitung 20 über
ein elektromagnetisch betriebenes 3/2-Ventil 24 mit der
basisseitigen Kammer des Stellgliedes 16 verbunden.
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Eine
Verbindungsleitung 26 mit einem Druckbegrenzungsventil 27 und
einem Überdruckventil 28,
welches in diesem Beispiel manuell betätigt werden kann, ist zwischen
den Leitungen 19 und 20 vorgesehen. Das Druckbegrenzungsventil 27 öffnet die
Verbindung zum Reservoir 13, wenn der hydraulische Druck
einen definierten Druckpegel übersteigt.
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An
dem Stellglied 16 ist ein erster Positionssensor 30 vorgesehen,
welcher in der Weise angeordnet und ausgebildet ist, dass dieser
Sensor 30 betätigt
wird, wenn die durch das Stellglied 16 betätigte Riegeleinrichtung
ihre Riegelposition annimmt.
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An
dem Stellglied 15 sind zwei Grenzpositionssensoren 31, 32 vorgesehen,
welche jeweils in einem gewissen Abstand von der tatsächlichen
Grenzposition des Stellgliedes 15 angeordnet sind.
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Die
hydraulische Betätigungseinrichtung
umfasst ferner eine Steuerschaltung, in welcher eine Steuereinheit 40 vorhanden
ist, welche mit den Ventilen 22, 24 und dem Pumpenmotor 11 gekoppelt
ist und welche die Wirkung dieser Komponenten zum Zwecke des Ausführens einer
definierten Bewegungsabfolge der Stellglieder 14, 15 und 16 steuert.
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Die
Sensoren 30, 31, 32 sind aktiv (über Mittel,
welche nicht gezeigt sind) mit der Steuereinheit 40 verbunden
und bilden eine Feedback-Einrichtung zum Liefern von Information
betreffend der Bewegungsabfolge der Stellglieder 14, 15, 16 zurück an die
Steuereinheit 40. Die Steuereinheit 40 umfasst vorzugsweise
einen Mikroprozessor.
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Die
Feedback-Einrichtung umfasst ferner eine schematisch angegebene
Messeinrichtung 41, welche so ausgelegt ist, dass diese
die elektrische Stromintensität
misst, die durch den Pumpenmotor 11 verbraucht wird. Die
Messeinrichtung 41 überträgt das Feedback-Signal
an die Steuereinheit 40, wobei dieses Signal durch die
Steuereinheit 40 dazu verwendet wird, die Bewegungsabfolge
der Stellglieder 14, 15, und 16 zu nutzen.
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Um
die Spannungsversorgung auf den Pumpenmotor 11 zu schalten,
ist ein elektrisch betätigbares
Relais oder eine schaltbare Halbleiterkomponente vorzugsweise in
dem gleichen Gehäuse
wie die Steuereinheit 40 angeordnet. In der Praxis kann
beim normalen Betrieb der durch den Pumpenmotor 11 verbrauchte
Strom etwa 30 bis 40 A betragen. In diesem Falle ist die Pumpen-Strommesseinrichtung 41 hinter
dem Relais im gleichen Gehäuse
vorgesehen.
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Beispielsweise
kann die Pumpen-Strommesseinrichtung 41 in vorteilhafter
Weise wie folgt verwendet werden, um die Bewegungsabfolge der Klappverdeckeinheit
zu steuern.
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Angenommen,
dass die versenkbare Dachplatte 2 geschlossen ist und an
dem oberen Windschutzscheibenrahmen 3 verriegelt ist. Dann
wird, wenn das versenkbare Dach 2 geöffnet wird, zuerst das Stellglied 16 betätigt, derart,
dass seine Kolbenstange ausfährt.
Dadurch wird die Riegeleinrichtung ihre Riegelposition verlassen,
was durch den Sensor 30 erfasst wird. Wenn der Sensor 30 erfasst,
dass dies erfolgt ist, wird die Steuereinheit 40 deshalb merken,
dass sich das Stellglied 16 in seine ausgefahrene Position
bewegt. Um zu verhindern, dass die Stellglieder 14, 15 das
versenkbare Dach 2 in Bewegung setzen, bevor die Riegeleinrichtung
vollständig gelöst ist,
ist es wünschenswert,
so lange zu warten, bis das Stellglied 16 seine voll ausgefahrene
Position erreicht hat. Um festzustellen, dass dies eingetreten ist,
wird der Strom, welcher durch den Pumpenmotor 11 verbraucht
worden ist, unter Verwendung der Pumpen-Strommesseinrichtung 41 gemessen.
Dies wird gemacht, weil, wenn das Stellglied 16 voll ausgefahren
worden ist, der hydraulische Druck in dem System ansteigen wird,
mit dem Ergebnis, dass der durch den Pumpenmotor 11 verbrauchte
Strom ebenfalls relativ schnell ansteigen wird. Die Steuereinheit 40 vergleicht
dann das Feedback-Signal von der Pumpen-Strommesseinrichtung 41 mit
einem vorbestimmten Wert. Falls dieser Wert überstiegen wird, hat das Stellglied 16 seine
ausgefahrene Grenzposition erreicht. Die Betätigung der Stellglieder 14, 15 kann
dann beginnen, damit das versenkbare Dach 2 geöffnet wird.
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Während der
Betätigung
der Stellglieder 14, 15 kann die Messung des durch
den Pumpenmotor 11 verbrauchten Strom wiederum dazu verwendet werden,
die Bewegungsabfolge zu steuern. Wenn zum Beispiel das versenkbare
Dach 2 geöffnet
wird, wird der Sensor 32 ein Signal an die Steuereinheit 40 übertragen,
und zwar kurz bevor das versenkbare Dach 2 vollständig geöffnet worden
ist. Diese Steuereinheit 40 kann detektieren, ob der durch
den Pumpenmotor 11 verbrauchte Strom einen definierten Wert übersteigt,
und zwar aufgrund dessen, dass die weitere Bewegung der Stellglieder 14, 15 verhindert wird,
weil das versenkbare Dach an einem Anschlag in einem Speicherraum
des Fahrzeugs ruht. Die Pumpe 10 kann dann ausgeschaltet
werden.
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Es
ist auch vorstellbar, dass der durch den Pumpenmotor 11 verbrauchte
Strom während
der gesamten Bewegungsabfolge der Klappverdeckeinheit gemessen wird,
anstelle während
einer oder mehrerer Teilzeiten dieses gesamten Bewegungsablaufs,
wie oben beschrieben.
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Es
ist auch vorstellbare, dass die Steuereinheit 40 einen
Speicher umfasst, in welchem eine Kurve oder Tabelle oder dergleichen
des gewünschten Feedback-Signals
von der Pumpen-Strommesseinrichtung 41 gespeichert ist,
wobei in diesem Falle das tatsächliche
Feedback-Signal mit dieser Kurze oder dergleichen verglichen wird.
Auf diese Weise ist es auch möglich,
eine Information über
die Position der beweglichen Komponenten des versenkbaren Dachs zu
erhalten, insbesondere, weil der für das Bewegen der Klappverdeckeinheit
während
der Bewegungsabfolge benötigte
Druck nicht konstant ist, sondern stattdessen variiert.
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Anstelle
oder in Kombination mit der Bestimmung des Wertes der durch den
Pumpenmotor 11 verbrauchten Stromintensität, ist es
auch möglich,
zu analysieren, ob sich die verbrauchte Stromintensität einer
spezifischen Veränderung
unterzieht.
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Wenn
zum Beispiel eine Grenzposition durch das Stellglied 16 erreicht
wird, ist es möglich,
zu erfassen, dass die Stromintensität damit beginnt, relativ schnell
anzusteigen. Durch Erfassung der Veränderung ist es möglich, dass
die Steuereinheit 40 feststellt, dass die Grenzposition
offensichtlich erreicht worden ist.
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Es
wird deutlich, dass es auch möglich
ist, dafür
zu sorgen, dass die Versorgungsspannung des Pumpenmotor 11 gemessen
wird, so dass der durch den Motor 11 verbrauchte Strom
selbst beim Vorliegen einer schwankenden Versorgungsspannung bestimmt
werden kann.
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Wie
oben ausgeführt,
kann die Pumpe 10 ein oder mehrere Pumpenelemente umfassen,
zum Beispiel Kolben im Falle einer Kolbenpumpe, welche in der Lage
sind, eine Pumpbewegung für
den Zweck des Pumpens von Hydraulikfluid auszuführen. Der zugehörige elektrische
Pumpenmotor 11 hat eine Drehwelle (nicht gezeigt), welche
an die Pumpe 10 gekoppelt ist. Bei jeder Pumpbewegung pumpen
die Pumpenelemente nur eine kleine Fluidmenge, so dass eine große Anzahl
von Pumpbewegungen benötigt
wird, um ein Stellglied zu bewegen.
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In
der Praxis dreht die Welle des Motors 11 in Betätigungseinrichtungen
dieser Bauart häufig
mit hoher Geschwindigkeit (zum Beispiel 3000 Umdrehungen/Minute).
Die Dauer der Betätigung
für ein vollständiges Öffnen oder
Schließen
einer Klappverdeckeinheit liegt üblicherweise
zwischen 15 und 45 Sekunden, so dass wenigstens einige Hundert Umdrehungen
der Motorwelle der Pumpe 10 für eine vollständige Bewegungsabfolge
der Klappverdeckeinheit benötigt
werden.
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Es
ist in vorteilhafter Weise möglich,
eine Detektionseinrichtung, welche mit der Steuereinheit 40 für die Bewegungsabfolge
verbunden ist, für
den Zweck eines direkten oder indirekten Erfassens von durch die
Pumpenelemente ausgeführten
Pumpbewegungen vorzusehen. Dies geht deshalb, weil jede Pumpbewegung
repräsentativ
ist für
einen kleinen des gesamten Bewegungsablaufs der Klappverdeckeinheit.
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In
einer Ausführungsform,
welche in der Praxis von Vorteil ist, ist die Feedback-Einrichtung so ausgelegt,
dass die Umdrehungen der Welle des Pumpenmotors und/oder die Umdrehungen
einer drehbaren Komponente der Pumpe, welche damit verbunden ist,
erfasst. Dies kann zum Beispiel durch Anordnungen von ein oder mehreren
Magneten auf der Motorwelle und durch Erfassen des Durchgangs derselben
mithilfe ein oder mehrerer Magnetfeldsensoren erfolgen. Eine einfache
Weise zum Steuern der Bewegungsabfolge der Klappverdeckeinheit sorgt dafür, dass
eine spezifische Anzahl von Umdrehungen der Motorwelle für einen
Teil des Bewegungsablaufs notwendig ist, so dass durch Zählen dieser
Umdrehungen ermöglicht
wird, auf dem aktuellen Stand hinsichtlich des Anteils zu bleiben,
der bereits erfolgt ist. Falls zum Beispiel auf halbem Wege durch
einen ersten Teil des Bewegungsablaufs, zum Beispiel dem Öffnen der
Lageraumabdeckung, ein weiterer Teil des Bewegungsablaufs, zum Beispiel
das Verschließen
der versenkbaren Dachplatte, initiiert werden kann, ist es leicht,
festzustellen, dass dieser Ausgangspunkt durch Zählen der Umdrehungen der Welle
des Pumpenmotors erreicht worden ist. In diesem Falle ist es von
Vorteil, die Steuereinheit mit einem Lernmodus zu versehen, in welchem
die Anzahl von Umdrehungen der Motorwelle, welche tatsächlich benötigt wird,
durchgehend mit einer Anzahl von Umdrehungen verglichen, wird, welche
in dem Speicher der Steuereinheit erwartet wird, und in welche,
falls notwendig, die Information im Speicher angepasst werden kann.
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Als
eine Alternative zum Erfassen der Anzahl von Umdrehungen der Motorwelle,
könnte
eine direkte Erfassung der Pumpbewegungen die durch ein oder mehrere
der Pumpenelemente ausgeführt
werden, beispielsweise stattfinden. Beispielsweise ist ein Pumpenelement
magnetisch und kann seine Bewegung unter Verwendung eines Magnetfeldsensors
erfasst werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Feedback-Einrichtung so ausgelegt ist, dass diese
Umdrehungen des Pumpenmotors auf der Basis von Schwankungen in der
elektrischen Leistung des Pumpenmotors, insbe sondere der durch die
Kohlenstoffbürsten
des Pumpenmotors verursachten Spannungsspitzen erfasst. Diese Lösung erfordert
keine separaten Merkmale die an der Pumpe oder am Pumpenmotor vorgesehen
sein müssen,
und die für
diesen Zweck benötige
Einrichtung kann in vorteilhafter Weise in dem gleichen Gehäuse aufgenommen
werden, wie die Steuereinheit für
den Bewegungsablauf.
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In
einer hydraulischen Betätigungseinrichtung
für eine
Klappverdeckeinheit eines Motorfahrzeugs, zum Beispiel wie in 2 gezeigt,
ist auch möglich,
dafür zu
sorgen, dass die Feedback-Einrichtung, die mit der Steuereinheit
verbunden ist und verwendet wird, um Informationen betreffend den
Bewegungsablauf eines Stellgliedes zurück an die Steuereinheit zu
liefern, so ausgelegt ist, dass diese erfasst, ob ein Hydraulikfluid
von der Pumpe 10 zum Reservoir 13 über das
Druckbegrenzungsventil 27 strömt. Falls zum Beispiel diese
Stellglieder 14, 15, wenn die Stellglieder 14, 15 betätigt werden,
eine Grenzposition erreichen, ist es nicht möglicht, dass weiteres Fluid
an die Stellglieder 14, 15 durch die arbeitende Pumpe 10 geliefert
wird. Folglich steigt der hydraulische Druck schnell, bis sich das
Druckbegrenzungsventil 27 öffnet. Das Öffnen dieses Ventils 27 ist
deshalb ein Anzeichen dafür,
dass die Grenzposition erreicht worden ist, was als ein Feedback-Signal
durch die Steuereinheit 40 genutzt werden kann, und, falls geeignet,
in Kombination mit anderen Parametern, wie zum Beispiel die durch
den Pumpenmotor 11 verbrauchte elektrische Leistung oder
Signale von ein oder mehreren Positionsaufnehmern.
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Beispielsweise
ist das Druckbegrenzungsventil 27 selbst mit einem Sensor
versehen, welches die Position des beweglichen Ventilkörpers des Druckbegrenzungsventils 27 detektiert.
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In
einer Variante, welche in 2 nicht
gezeigt ist, ist ein hydraulischer Strömungssensor, zum Beispiel in
der Art, die mit Bezug auf 4 erläutert wird
und so ausgelegt ist, dass diese das Vorhandensein einer Strömung eines
Hydraulikfluids zum Reservoir 13 über das Druckbegrenzungsventil 27 erfasst,
vorgesehen.
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Im
Kontext des Feedback an die Steuereinheit, die für den Bewegungsablauf der Klappverdeckeinheit
verantwortlich ist, ist es auch möglich, dass der hydraulische
Strömungssensor
an einer anderen Stelle angeordnet ist als der oben beschriebenen, wobei
der Sensor so ausgelegt ist, das Vorhandensein einer Strömung eines
hydraulischen Fluids an dieser Stelle zu erfassen.
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Es
ist zum Beispiel möglich,
dafür zu
sorgen, dass der Strömungssensor
so ausgebildet ist, dass dieser eine Strömung eines hydraulischen Fluids
von der Pumpe 10 zu ein oder mehreren der Stellglieder 14, 15, 16 oder
von oder mehreren der Stellglieder 14, 15, 16 zum
Reservoir 13 erfasst. Falls der Strömungssensor dann erfasst, dass
die Strömung
insgesamt eliminiert worden ist oder beachtlich abgesenkt ist, bedeutet
dies, dass sich das zugehörige Stellglied
nicht länger
bewegt und möglicherweise seine
Grenzposition erreicht hat.
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Die
Verwendung eines Strömungssensors im
Kontext der Steuerung des Bewegungsablaufs einer Klappverdeckeinheit
ist insbesondere vorteilhaft, wenn während des Betriebs der Betätigungseinrichtung
der hydraulische Druck nahe dem Maximaldruck ist, der durch das/die
Druckbegrenzungsventil(e) der Betätigungseinrichtung definiert
ist. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn ein Stellglied im
regenerativen Modus betrieben wird. In Anwendungen dieses Typs liefert
beispielsweise die Messung der durch die Pumpe verbrauchten elektrischen
Energie wenig Information. Auch während des regenerativen Betriebs eines
Stellgliedes ist es bereits möglich,
dass die Strömung
zum Reservoir über
das Druckbegrenzungsventil stattfindet, so dass ein Detektieren
der Pumpenbewegungen auch keine ausreichende Information liefert.
In solchen Fällen
liefert eine Strömungsmessung
die gewünschte
Information.
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Es
ist möglich,
dass ein Strömungssensor
an jedem Abgabeanschluss 17, 18 der Pumpe 10 positioniert
ist. Diese Sensoren können
dann auch dazu verwendet werden, den Betrieb der Pumpe 10 zu überwachen.
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3 zeigt
schematisch die Tatsache, dass ein Druckbegrenzungsventil 50 zwischen
dem Abgabeanschluss 51 der Pumpe 52 und dem Reservoir 54 vorgesehen
ist, wobei das Ventil 50 öffnet, wenn der hydraulische
Druck einen definierten Wert übersteigt.
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Eine
Leitung 55, die zu einem Ventilblock 56 führt, ist
mit dem Abgabeanschluss 51 verbunden, und die Leitungen,
die zu dem einen oder den mehreren Stellgliedern führen, sind
mit dieser Leitung 55 verbunden. Ein Strömungssensor 57,
von dem eine beispielhafte Ausführungsform
im Detail in 4 gezeigt ist, ist in die Leitung 55 aufgenommen.
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4 zeigt
ein Gehäuse 60 aus
Aluminium oder einem anderen nicht magnetischen Material, mit einer
Einlassbohrung 61 und einer Auslassbohrung 62,
welche durch eine Verbindungsbohrung 63 miteinander verbunden
sind. Ein hin und her beweglicher Gleitkörper 64 mit einem
Durchgang 65 ist in der Verbindungsbohrung 63 aufgenommen.
Der Durchgang 65 ist mit einer Öffnung 66 versehen.
Die Rückstellfeder 67 drückt den
Gleitkörper 64 in
Richtung der Einlassbohrung 61. Falls ein Hydraulikfluid über die
Einlassbohrung 61 zugeführt
wird, ist dieses Fluid in der Lage, über die Auslassbohrung auszuströmen, wobei
die Strömung
durch den Durchgang 65 hindurch erfolgt. Der hydraulische
Widerstand, der durch die Öffnung 66 erzeugt
wird, veranlasst den Gleitkörper 64,
verschoben zu werden, entgegen der Feder 67, in Richtung
der Auslassbohrung 62. Der Gleitkörper 64 ist in diesem
Falle aus einem magnetischen Material, zum Beispiel Stahl. Ein Magnetfeldsensor 69,
zum Beispiel ein Hall-Sensor, erfasst die Verschiebung des Gleitkörpers 64 unter
dem Einfluss der Strömung
durch die Öffnung 66.
Falls die Strömung
abfällt,
kehrt die Feder 67 des Gleitkörpers 64 zurück, was
durch den Sensor 69 erfasst wird.
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Im
Falle einer hydraulischen Betätigungseinrichtung
für eine
Klappverdeckeinheit eines Motorfahrzeugs, ist es auch möglich, falls
geeignet, in Kombination mit ein oder mehreren der oben beschriebenen
Maßnahmen,
die Feedback-Einrichtung, die mit der Steuereinheit verbunden ist,
mit einem Temperatursensor zu versehen und die Steuereinheit so
auszulegen, dass diese den Bewegungsablauf als Funktion der gemessenen
Temperatur aktiviert.
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Wie
oben erwähnt,
kann die Umgebungstemperatur, in welcher sich ein Motorfahrzeug
mit beweglicher Klappverdeckeinheit befindet, wesentlich variieren,
von gut unter Null bis sehr heiß.
Die Komponenten, welche für
die Betätigung
der Klappverdeckeinheit verantwortlich sind und die Komponenten
der Klappverdeckeinheit werden bei unterschiedlichen Temperaturen
unterschiedlich arbeiten. Zum Beispiel ist es leicht, sich vorzustellen,
dass mehr Kraft benötigt
wird, um ein versenkbares Dach zu öffnen, wenn das Fahrzeug kalt
ist, als wenn das Fahrzeug warm wäre. Dieser Effekt kann zum
Beispiel im Falle eines Daches mit einer Abdeckung aus Stoff oder
Textilmaterial durch die Steifigkeit dieses Stoffes oder Textilmaterials
verursacht werden. Ferner kann die Temperatur des Hydraulikfluids
der hydraulischen Betätigungseinrichtung
einen Einfluss haben, da diese Viskosität beeinflusst.
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Die
Erfindung sorgt dafür,
dass die Steuereinheit die Temperatur berücksichtigt, wenn sie die Betätigungseinrichtung
steuert. Damit das der Fall ist, könnte die Umgebungstemperatur
gemessen werden, wobei diese Temperatur zum Beispiel unter Verwendung
eines Temperatursensors gemessen werden kann, der bereits in Verbindung
mit zum Beispiel dem Bereitstellen einer Temperaturanzeige am Armaturenbrett
oder für
den Zweck der Steuerung der Klimaanlage des Motorfahrzeugs vorhanden
ist. In einer sehr einfachen Variante würde die Steuereinheit für den Bewegungsablauf
der Klappverdeckeinheit nur die Zustände „Kalt" und „Warm" erkennen. In diesem Fall könnte, wenn
es kalt ist, eine durch den Elektromotor der Pumpe verbrauchte größere Leistung
als akzeptabel angenommen werden oder eine extra lange Zeitspanne
für jede
Teilbewegung könnte zugelassen
werden.
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Im
Kontext der Messung der durch den Pumpenmotor verbrauchten Leistung
und/oder im Kontext des Einflusses der Temperatur auf die Viskosität des Hydraulikfluids
wird vorzugsweise dafür
gesorgt, dass ein Temperatursensor, welcher mit der Steuereinheit
für den
Bewegungsablauf gekoppelt ist, am Elektromotor der Hydraulikpumpe
angeordnet ist.
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Es
wird vorzugsweise dafür
gesorgt, dass ein Temperatursensor, welcher mit der Steuereinheit
für den
Bewegungsablauf gekoppelt ist, in oder an den Windungen des Pumpenmotors
aufgenommen ist. Dies soll deshalb sein, weil die Starttemperatur
der Windungen auch einen Einfluss auf den elektrischen Widerstand
dieser Windungen hat und somit auf die durch die Pumpe verbrauchte
elektrische Leistung. Andererseits kann der gleiche Temperatursensor auch
verwendet werden, um den Pumpenmotor gegenüber einer Überhitzung zu schützen.