用于在车辆中使用的开放式车顶组件及其操作方法与流程

本发明涉及一种用于在车辆的车顶中使用的开放式车顶组件。

背景技术：

已知用于在车辆的车顶中使用的开放式车顶组件。特别地，在已知的开放式车顶组件中，提供可运动地布置的封闭构件，所述封闭构件用于选择性地覆盖车顶中的开口或至少部分地暴露这样的开口。可以提供电动马达，并且所述电动马达操作地联接至所述封闭构件，用于使所述封闭构件在封闭位置与打开位置之间运动，在所述封闭位置中，所述开口被覆盖，在所述打开位置中，所述开口至少部分地暴露。进一步，可以提供控制单元，所述控制单元操作地联接至所述电动马达，用于控制所述封闭构件的位置和运动。

在正常行驶状态下，所述控制单元被构造成维持对所述电动马达的控制并且因此维持对所述封闭构件的控制。这样的控制包含但不限于在静止状态中(例如在完全打开位置)中以及在运动状态中(例如当从打开位置运动至封闭位置时)控制位置。因此，所述控制单元被构造成确保所述封闭构件不会不受控制地运动。

在特殊情况下，例如在车辆的碰撞期间，封闭构件的惯性可能引起异常高的力。这样的力可能导致对开放式车顶组件的损坏，例如对设置于电动马达与封闭构件之间的驱动系统的损坏，因为这样的驱动系统需要吸收这样的力。而且，可能需要在驱动系统中进行额外的措施，以防止所述封闭构件可能脱离所述驱动系统。这样的措施可能导致所述开放式车顶系统的额外的成本和重量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可靠的、简单的且成本有效的开放式车顶组件以及相对应的操作方法。

在第一方面中，在根据权利要求1的用于在车辆的车顶中使用的开放式车顶组件中实现所述目的。所述开放式车顶组件包括用于选择性地覆盖或至少部分地暴露所述车顶中的开口的可运动地布置的封闭构件；操作地联接至所述封闭构件的用于使所述封闭构件运动的电动马达以及操作地联接至所述电动马达的控制单元。在根据本发明所述的开放式车顶组件中，所述控制单元被构造成在正常行驶状态期间控制所述封闭构件的位置，以及当车辆加速度超过预定的加速度阈值时，释放对所述封闭构件的位置的控制。

为了减轻对所述驱动组件的要求，在发生高加速度的特殊情况下，所述控制单元释放对所述电动马达和所述封闭构件的控制。因此，使所述封闭构件能够运动。但是，存在显著的摩擦力，例如所述驱动组件的摩擦力。因此，通过使所述封闭构件加速，通过所述驱动系统中的摩擦力以及通过支撑所述封闭构件的机械引导组件中的摩擦力而吸收高加速度下的高的惯性力，并且所述封闭构件的不受控制的运动的速度保持有限。进一步，所述组件中的摩擦力可以确保所述封闭构件的运动很快停止。

在一个实施例中，所述控制单元被进一步构造成在释放对位置的控制时监视所述封闭构件的位置。尽管所述控制单元可以释放所述控制，例如使所述电动马达能够自由旋转，但所述控制单元仍然可以监视所述电动马达的旋转并且从这样的旋转得出所述封闭构件的实际位置。基于这样的实际位置，所述控制单元可以被构造成执行任何合适的动作。

在一个实施例中，所述控制单元被进一步构造成在释放控制之后停止所述封闭构件的运动。在释放控制之后，可以例如通过启动制动机构而停止所述封闭构件的运动，以减小所述封闭构件的行程。

在一个实施例中，所述控制单元被进一步构造成在释放控制之后重新获得对所述封闭构件的位置的控制。当然，在已经释放控制之后，可以重新获得所述控制。例如，如上所述，所述控制单元可以重新获得控制以停止所述封闭构件的不受控制的运动。因此，例如在车辆碰撞时，容许所述封闭构件开始运动，从而吸收一定量的惯性能量，然后通过重新获得控制并且停止运动来使运动停止。在特定的实施例中，所述控制单元在重新获得对位置的控制时，对应于所述封闭构件的实际运动进行控制，然后控制运动的变化。因此，为了进一步减小所述驱动组件上的应力，所述控制单元被构造成监视运动，特别地不受控制的运动的速度，并且在重新获得控制时，以受控制的(例如循序渐进的)方式降低速度。

在一个实施例中，所述开放式车顶组件包括用于检测车辆加速度的加速度传感器单元。在另一个实施例中，所述控制单元操作地联接至车辆控制系统，所述控制单元被构造成从车辆碰撞传感器接收碰撞信号。在任一个实施例中，所述控制单元被构造成接收代表车辆加速度的信号，基于所述信号，所述控制单元被构造成确定是否超过所述预定的加速度阈值。在第一个提及的实施例中，所述控制单元可以连续地接收指示所述车辆加速度的信号，基于所述信号，所述控制单元可以判定是否超过所述加速度阈值，而在第二个提及的实施例中，所述碰撞传感器可能已经确定超过所述加速度阈值，并且所述控制单元仅仅响应指示已经超过所述加速度阈值的信号。

应当注意的是，所述加速度阈值可以基于所述开放式车顶组件的特性来确定以及特别地基于这样的加速度值来确定：对于该加速度值，如果所述封闭构件没有被从由所述控制单元进行的控制释放，则已经确定所述驱动组件可能被损坏。在另一个实施例中，所述加速度阈值可以被确定为通用阈值，例如基于车辆在正常行驶状态下不可实现的异常的加速度来确定所述通用阈值。本领域中的技术人员能够考虑并且判定合适的阈值。

在一个实施例中，驱动组件操作地布置于所述电动马达与所述封闭构件之间，并且其中所述驱动组件包括驱动缆绳和齿轮组件中的至少一个。驱动缆绳和齿轮组件容易在高载荷下损坏。特别地，在已知的开放式车顶组件中所使用的驱动缆绳由金属螺旋线形成以提供柔性，同时还能够进行推动和拉动。这样的驱动缆绳可以在高的拉动载荷下相对容易地拉伸和变形。

在一个实施例中，所述控制单元被构造成根据所述封闭构件的实际位置释放对位置的控制。特别地，如果所述封闭构件处于其中在所述封闭构件的边缘与车顶中的开口的边缘之间仅仅存在小间隙的位置中，则释放所述控制可能导致其它损坏。例如，所述封闭构件的边缘可能碰撞在所述开口的边缘上，从而潜在地损坏所述封闭构件和所述开口的边缘中的一者或两者。为了防止这样的其它损坏，所述控制单元可以被构造成即使当所述车辆加速度超过所述预定的加速度阈值时也维持对所述封闭构件的控制。

在一个方面中，本发明进一步提供一种操作开放式车顶组件的方法。所述开放式车顶组件包括用于选择性地覆盖或至少部分地暴露车顶中的开口的可运动地布置的封闭构件，操作地联接至所述封闭构件的用于使所述封闭构件运动的电动马达以及操作地联接至所述电动马达的控制单元。所述方法包括所述控制单元执行以下步骤：在正常行驶状态期间控制所述封闭构件的位置；以及当车辆加速度超过预定的加速度阈值时，释放对所述封闭构件的控制。

在所述方法的一个实施例中，所述方法进一步包括所述控制单元执行以下步骤：在已经释放对所述封闭构件的控制之后停止所述封闭构件的运动。

在所述方法的一个实施例中，所述方法进一步包括所述控制单元执行以下步骤：在释放控制之后，重新获得对所述封闭构件的位置的控制。可以执行对所述控制的这样的重新获得以便停止由于之前对所述控制的释放而引起的不期望的运动，或者对所述控制的这样的重新获得可以仅仅为了在正常行驶状态下再次操作和控制所述开放式车顶组件。

在另一个方面中，本发明提供一种计算机软件产品，其包括用于指示计算机处理器执行根据本发明的方法步骤的计算机可读和可执行指令。特别地，这样的计算机处理器可以被包括于开放式车顶组件的控制单元中。

附图说明

根据下文给出的详细描述，本发明的进一步的适用范围将变得显而易见。然而，应当理解的是，虽然表明本发明的实施例，但是详细描述和特定示例仅仅被以示例说明的方式给出，因为参考附图根据该详细描述，本发明的范围内的各种改变和修改对于本领域中的技术人员而言将变得显而易见，其中：

图1a示出具有开放式车顶组件的车顶的立体图；

图1b示出图1a的开放式车顶组件的分解图；

图2示出具有可运动的封闭构件和相对应的驱动组件的开放式车顶组件的实施例的顶视图；以及

图3a、3b和3c分别示出时序图和流程图，其示出根据本发明的方法的实施例。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明，其中在这些视图中使用相同的附图标记来标识相同的或相似的元件。

图1a示出具有布置于其中的开放式车顶组件的车顶1。所述开放式车顶组件包括可运动的面板2a和固定的面板2b。可运动的面板2a也被称为封闭构件，因为可运动的面板2a可在第一车顶开口3a之上运动，以便能够打开和封闭第一车顶开口3a。挡风板4布置于第一车顶开口3a的前侧处。

在所示实施例中，可运动的面板2a可以处于封闭位置中，所述封闭位置为这样的位置：在该位置中，可运动的面板2a布置于第一车顶开口3a之上并且封闭第一车顶开口3a并且因此通常布置于车顶1的平面中。进一步，可运动的面板2a可以处于倾斜位置中，所述倾斜位置为这样的位置：在该位置中，可运动的面板2a的后端re与封闭位置相比升高，而可运动的面板2a的前端fe仍然处于封闭位置中。进一步，可运动的面板2a可以处于打开位置中，所述打开位置为这样的位置：在该位置中，可运动的面板2a滑动打开并且第一车顶开口3a部分地或完全地暴露。

应当注意的是，所示车顶1对应于乘用车。然而，本发明不限于乘用车。也预期可以设置有可运动的面板的任何其它种类的车辆。

图1b示出如图1a中所示的具有面板2a和2b的同一车顶。特别地，尽管图1a示出处于打开位置中的开放式车顶组件，但是图1b为处于封闭位置中的开放式车顶组件的分解图。进一步，在图1b的该分解图中，示出存在第二车顶开口3b。第一和第二车顶开口3a、3b设置于开放式车顶组件的框架5中。框架5的边缘5a限定第一车顶开口3a。

第二车顶开口3b布置于固定的面板2b下方，以使得光可以通过固定的面板2b进入车辆内部空间，假设固定的面板2b为玻璃面板或类似的透明面板，例如由塑料材料或任何其它合适的材料制成。第二车顶开口3b与透明的或半透明的固定的面板2b为可选的，并且在开放式车顶组件的另一个实施例中可以被省略。

挡风板4通常为柔性材料，例如具有布置有其中的通孔的织造布或非织造布，或者网状物或网。柔性材料由支撑结构4a(例如杆状或管状结构)支撑，所述支撑结构4a在铰链4b处直接地或间接地铰接地联接至框架5。

挡风板4布置于第一车顶开口3a的前面，并且在可运动的面板2a处于打开位置中时适应气流。在它的升高位置中，挡风板4减少由于驾驶期间的气流而引起的不方便的噪音。当可运动的面板2a处于封闭位置中或倾斜位置中时，挡风板4被向下保持于可运动的面板2a的前端fe下方。

通常，当可运动的面板2a滑动至打开位置时，挡风板4通过弹簧力升高，并且当可运动的面板2a滑动返回至它的封闭位置中时，挡风板4被可运动的面板2a向下推动。在图1a中，可运动的面板2a被显示为处于打开位置中，并且挡风板4被显示为处于升高位置中。在图1b中，可运动的面板2a被显示为处于封闭位置中，并且挡风板4相对应地被显示为处于其中它被向下保持的位置中。

图1b进一步示出具有第一引导组件6a、第二引导组件6b、第一驱动缆绳7以及第二驱动缆绳8的驱动组件。第一和第二引导组件6a、6b布置于可运动的面板2a的相应的侧端se上并且可以各自包括引导件和机构。引导件联接至框架5，而机构包括可运动的部件并且可在引导件中可滑动地运动。第一和第二驱动缆绳7、8设置于相应的引导组件6a、6b的机构与驱动马达9之间。

驱动缆绳7、8将驱动马达9联接至相应的引导组件6a、6b的机构，以使得在操作驱动马达9时，机构开始运动。特别地，通过驱动马达9使驱动缆绳7、8的核心部运动，以推动或拉动相应的引导件6a、6b的机构。这样的驱动组件在技术领域中为众所周知的，并且因此在本文中不再进一步阐明。但是，在不脱离本发明的范围的情况下，也可以采用任何其它合适的驱动组件。而且，在特定实施例中，驱动马达可以操作地布置于引导组件6a、6b的相应的引导件与相应的机构之间，并且在这样的实施例中，可以完全地省略驱动组件。

在所示实施例中，引导组件6a、6b可以通过使可运动的面板2a的后端re升高而开始运动，从而使可运动的面板2a处于倾斜位置中。然后，从倾斜位置，引导组件6a、6b可以开始滑动以使可运动的面板2a处于打开位置中。然而，本发明不限于这样的实施例。例如，在另一个实施例中，可以通过使后端re升高而使可运动的面板2a运动至倾斜位置，而通过首先使后端re降低并且接着使可运动的面板2a滑动于固定的面板2b下面或者设置于可运动的面板2a的后端re后面的任何其它结构或元件下面来达到打开位置。在另外的示例性实施例中，可运动的面板2a可以仅仅可在封闭位置与倾斜位置之间或者在封闭位置与打开位置之间运动。

在所示实施例中，驱动马达9在凹槽10处安装于可运动的面板2a的前端fe附近或下方。在另一个实施例中，驱动马达9可以定位于任何其它合适的位置或方位处。例如，驱动马达9可以布置于可运动的面板2a的后端re附近或下方或固定的面板2b下方。

控制单元11被示意性地示出并且操作地联接至驱动马达9。控制单元11可以为本领域中的技术人员所众所周知的任何种类的处理单元：软件控制的处理单元或专用的处理单元，如asic。控制单元11可以为独立的控制单元，或者它可以操作地连接至另一个控制单元，如多用途的通用车辆控制单元。在又一个实施例中，控制单元11可以嵌入于这样的通用车辆控制单元中或者为这样的通用车辆控制单元的一部分。实质上，控制单元11可以由适合于、能够以及被构造成执行驱动马达9以及因此可运动的车顶组件的操作的任何控制单元实施。

图2示意性地示出具有驱动组件的开放式车顶组件。开放式车顶组件包括用于封闭第一车顶开口3a的可运动的封闭构件2a，固定的面板2b以及支撑框架12。支撑框架12被布置并且构造成将开放式车顶组件安装并且支撑于车辆的车体框架上。在图2中，可运动的封闭构件2a通过联接元件14示意性地联接至驱动缆绳16。实际上，如图1a和1b中所示，可运动的封闭构件2a通过引导组件6a、6b布置于支撑框架12上，并且通过相关联的驱动缆绳16操作每个引导组件6a、6b。在所示的实施例中，可通过至合适的齿轮18的操作性的机械联接件使驱动缆绳16运动。

齿轮18机械地联接至驱动马达9，驱动马达9操作地联接至控制单元11。控制单元11可以包括电子控制回路。根据本发明，电子控制回路联接至或包括传感器20，特别地加速度传感器或碰撞传感器。传感器20因此可以被构造成为控制单元11提供加速度信号，以使得控制单元11可以被构造成得出车辆加速度是否超过预定的加速度阈值，所述加速度阈值可以被数字地存储于例如设置于控制单元11中的合适的存储器中。

在行驶时，亦即在正常行驶状态下，控制单元11控制封闭构件2a，特别地控制单元11控制封闭构件2a的运动，并且当封闭构件2a未被操作时控制封闭构件2a保持它的位置。此外，控制单元11控制操作地联接至齿轮18的电动马达9。应当注意的是，在电动马达与齿轮18之间可以设置另外的齿轮。齿轮18被构造和布置成与驱动缆绳16相互作用，以使驱动缆绳16运动来使封闭构件2a运动。

已知用于驱动电动马达的不同的驱动布置和回路。本发明不限于任何特定的驱动布置或回路。例如，可以通过操作用于供应或不供应电源电压的继电器来驱动电动马达，从而在以下两种模式之间切换电动马达：打开或关闭。在另一个实施例中，可以通过脉冲供应信号驱动电动马达，其中可以采用脉冲宽度调制来控制电动马达的旋转速度。其它驱动布置和方法对于本领域中的技术人员而言为已知的，并且在此不再进一步阐明。

为了将封闭构件2a保持于它的位置中，可以提供机械制动组件并且在封闭构件2a不运动时，由控制单元11控制所述机械制动组件以将封闭构件保持于适当的位置中。更通常地，由控制单元11控制电动马达，以使得电动马达不旋转。例如，使电动马达短路充当电动马达上的制动器。因此，控制单元11和相关的驱动回路可以被构造成使电动马达短路，以便控制和维持封闭构件2a的位置。在另一个实施例中，可以应用闭环位置控制方法来控制封闭构件2a的运动位置和静止位置。也可以采用其它实施例。应当注意的是，本发明不限于这样的实施例中的任何一个。

当车辆加速度超过预定的加速度阈值时，例如在碰撞时，封闭构件2a的重量的加速度在封闭构件2a上引起相对较大的力。应当注意的是，当在本文中使用时，加速度将被认为是绝对值。因此，虽然减速度可以被认为是具有负值的加速度，但是减速度的绝对值将被认为是如在本文中所使用的加速度。如果封闭构件2a将被控制为维持它的位置，则将需要通过驱动组件吸收所述力，所述驱动组件在所示的实施例中包括驱动缆绳16和齿轮18。驱动组件可以被设计成使得驱动组件能够承受这样大的力。在任何情况下，驱动组件优选地被设计成使得驱动组件不会破裂。另外，为了防止驱动组件被损坏，例如驱动缆绳16被拉伸，根据本发明的开放式车顶组件被构造成释放对封闭构件2a的控制，以容许封闭构件2a响应于所引起的力运动。然后，可以使这样大的力例如被吸收于封闭构件2a的运动和电动马达中的阻力中。

参考图3a和3b描述根据本发明的方法，所述方法由根据本发明的开放式车顶组件的控制单元11执行。

在图3a-3c中，示出本发明的两个实施例，其中图3a示出两个实施例的时序图，图3b示出所述方法的第一实施例的顺序步骤的流程图。在图3a中也示出步骤的顺序。图3c示出所述方法的第二实施例的顺序步骤的流程图。

图3a的时序图的竖轴表示封闭构件的位置，其中所述位置位于封闭位置与完全打开位置之间。第一曲线a示出当封闭构件处于完全打开位置中时，当检测到过大的加速度时，根据本发明的方法的操作，并且第二曲线b示出当封闭构件处于接近于封闭位置的部分打开位置中时，当检测到过大的加速度时，根据本发明的方法的操作。

参考图3a和3b，并且参考曲线a，在方法的第一步骤s11中，封闭构件处于完全打开位置中。封闭构件可以固定在这样的位置中，并且控制单元相应地控制封闭构件。

在时间t1处，在方法的第二步骤s12中，检测到过大的加速度，并且该方法立即进入方法的第三步骤s13。在第三步骤s13中，控制单元释放对封闭构件的控制。结果，由于所生成的力，封闭构件开始朝向封闭位置运动。

在时间t2处，控制单元在第四步骤s14中恢复它对封闭构件的位置的控制。所述时间可以基于任何合适的标准，例如基于预定的时间段，封闭构件的不断发展的速度，封闭构件所行进的距离或已经减小至第二预定阈值以下的值的加速度。也可以采用标准的任何组合。例如，可以施加多个标准，并且如果满足标准中的任何一个和/或如果满足标准的某一预定组合，则可以恢复控制。在曲线a的所示示例中，在时间t2处恢复控制，在所述时间处封闭构件已经行进距离d。

在所示实施例中，当在第四步骤s14中恢复控制时，首先停止封闭构件的运动，并且将封闭构件保持于这样的位置中达一定时间段，其中所述时间可以基于任何合适的准则。为了停止运动，例如，控制单元可以被构造成致动制动机构，比如上述机械制动机构或使电动马达短路。也可以应用其它合适的机构或方法，在控制恢复的方法方面，本发明不受限。

在时间t3处，开始可选的第五步骤s15，其中控制单元控制封闭构件返回封闭构件的在当控制被释放时的时间t1处所处的位置。执行该第五步骤可以是有条件的。例如，可以禁止引起封闭构件的运动，直至检测到车辆的良好的状态，例如基于从车辆控制器接收的信号，或者类似的，以防止封闭构件在车辆碰撞之后意外地开始尝试运动。也可以施加其它条件。例如，在另一个实施例中，在开始第四步骤s14并且停止封闭构件的运动之后，控制单元可以停止任何自动控制，直至接收到用户命令。

在第二实施例中，如果封闭构件在时间t1处处于另一个位置处，则可以不同地执行所述方法。参考图3a和3c，如第二曲线b所示，当发生过大的加速度时(参见第二步骤s12)，封闭构件可能从封闭位置运动至至少部分打开位置(参见第一步骤s11)。然后，在时间t1处，封闭构件的边缘与车顶中的开口的车顶边缘之间的距离d’短于在控制被释放的情况下封闭构件可能预期行进的距离d(参见曲线a)。因此，可以预期根据第三步骤s13释放控制会导致封闭构件的边缘碰撞在车顶边缘上。这可能导致严重的损坏，并且有可能导致物体被挤压于封闭构件与车顶边缘之间。

为了防止这样的不希望的碰撞或挤压，在方法的该第二实施例中，在判定步骤s16中，判定封闭构件太靠近于车顶边缘，并且因此，根据第七步骤s17，维持控制并且制动封闭构件，即使可能(轻微)损坏驱动组件。因此，可选地，在第八步骤s18中，维持位置。如以上关于第五步骤s15所描述的，开放式车顶组件被如何构造成在时间t3之后操作仅仅是选择的问题，并且本发明不限于任何所选择的和所构造的动作。

在特定实施例中，如果预期封闭构件可能运动至安全范围内，则可以认为封闭构件的边缘太靠近于车顶边缘。这样的安全范围可以被限定为邻近于车顶边缘的区域。在安全范围内，可应用特定的防挤压特征以防止对物体的挤压。这些防挤压特征通常要求控制单元控制封闭构件的运动。因此，在该实施例中，如果车顶边缘与封闭构件边缘之间的距离小于安全范围和预期的行进距离d的和，则可以通过判定封闭构件的边缘太靠近于车顶边缘(参见s16)而防止封闭构件不受控制地运动至这样的安全范围内。

在本文中公开本发明的详细的实施例；然而，应当理解的是，所公开的实施例仅仅为本发明的示例，本发明可以被以各种形式具体实施。因此，在本文中所公开的特定的结构和功能细节不应当被解释为限制性的，而仅仅作为权利要求的基础，以及作为教导本领域中的技术人员以预期的任何适当的具体结构以各种方式利用本发明的代表性基础。特别地，在单独的从属权利要求中所提出和描述的特征可以以组合应用，并且因此公开这样的权利要求的任何有利组合。

进一步，预期可以通过应用三维(3d)打印技术生成结构元件。因此，对结构元件的任何提及旨在涵盖指示计算机通过三维打印技术或类似的计算机控制的制造技术生成这样的结构元件的任何计算机可执行指令。此外，对结构元件的任何这样的提及也旨在涵盖承载这样的计算机可执行指令的计算机可读介质。

进一步，在本文中所使用的术语和短语不是限制性的，而是提供对本发明的可理解的描述。当在本文中使用时，术语“一”或“一个”被定义为一个或多于一个。当在本文中使用时，术语多个被定义为两个或多于两个。当在本文中使用时，术语另一个被定义为至少第二个或更多个。当在本文中使用时，术语包含和/或具有被定义为包括(亦即，开放式语言)。当在本文中使用时，术语联接被定义为连接，但不一定是直接地连接。

因此描述了本发明，显而易见的是，本发明可以以许多方式变化。这样的变形不应当被视为脱离本发明的精神和范围，并且对于本领域中的技术人员而言将显而易见的所有这样的修改旨在包含于以下权利要求的范围内。