DE10137705A1

DE10137705A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Bewegungsablaufs eines begrenzt beweglichen Elements

Info

Publication number: DE10137705A1
Application number: DE10137705A
Authority: DE
Inventors: Gerd Reime
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-04
Filing date: 2001-08-04
Publication date: 2003-02-27
Also published as: WO2003014503A1

Abstract

Die Vorrichtung und das Verfahren dienen zur Steuerung eines Bewegungsablaufs wenigstens eines gegenüber einem anderen Element (12) begrenzt beweglichen Elements (10), wobei eine Begrenzungseinrichtung (11) zur Begrenzung des Bewegungsraums des beweglichen Elements (10) vorgesehen ist. Dadurch, dass wenigstens eine Sensoreinrichtung (13) zur Erkennung von Hindernissen im Bewegungsraum des beweglichen Elements (10) vorgesehen ist, die ein Ausgangssignal an eine Steuereinrichtung (14) liefert, die in Abhängigkeit des Ausgangssignals die Begrenzungseinrichtung (11) zur Änderung des möglichen Bewegungsraums (B) für das bewegliche Element (10) ansteuert, werden Beschädigungen durch unkontrollierte Bewegungen eines beweglichen Elements möglichst nachhaltig vermieden.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Bewegungsablaufs wenigstens eines gegenüber einem anderen Element begrenzt beweglichen Elements nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 19.

Stand der Technik

Derartige Vorrichtungen werden in vielen Gebieten der Technik eingesetzt, um z. B. Beschädigungen abzuwenden, die dadurch entstehen können, dass sich im Bewegungsraum eines beweglichen Elements Hindernisse befinden. Zum Beispiel findet sich im Fahrzeugbereich aber ebenso an vielen Türen ein Anschlag, der als Begrenzungseinrichtung den maximalen Bewegungsraum der Fahrzeugtür oder einer Tür begrenzt. Dennoch kann es geschehen, dass eine Tür geöffnet wird und gegen einen dort nicht erwarteten Gegenstand stößt. Im Fahrzeugbereich kann z. B. ein anderes Fahrzeug, ein Baum oder ein Stein im Weg sein, so dass es zu Beschädigungen der Fahrzeugtür kommen kann. Ebenso kann eine Heckklappe in einer Garage unter Umständen nicht im gleichen Umfang nach oben schwenken wie auf der Straße. Bisher ist hier die Achtsamkeit des Nutzers gefordert, um Beschädigungen zu vermeiden. Um den dabei entstehenden Schaden an Fahrzeugen zu verringern sind seit einigen Jahren alle Fahrzeuge serienmäßig mit Rammschutzleisten ausgestattet, die rings um das Fahrzeug herumgeführt sind. Dadurch werden zumindest die Lackschäden verringert, gleichwohl kann es auch an diesen Leisten zu Beschädigungen kommen.
Aus der EP 706 648 A1 ist ein optisches System zur Detektion einer Änderung in der Reflexion an einem Gegenstand bekannt, bei dem Fremdlichtänderungen keinen Einfluß auf den gemessenen Wert ausüben. Das dortige System wird im Wesentlichen als Scheibenwischersensor zur Erfassung der auf einer Windschutzscheibe auftreffenden Regentropfen verwendet, kann jedoch ebenso als Näherungssensor benutzt werden.
Aus der deutschen Patentanmeldung 100 01 955.2 ist eine Anordnung bekannt, bei der zwei Lichtquellen - eine nach außen strahlende und eine ausschließlich auf den Empfänger strahlende - so angeordnet sind, dass eine Annäherung eines Betätigungselements, z. B. eines Fingers sowie das Bewegungsmuster beim Antippen einer Bedienoberfläche erkannt wird. Das Bewegungsmuster wird dabei so erfaßt, dass willentliche von unbeabsichtigten Betätigungen unterschieden werden können.

Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, dass Beschädigungen durch unkontrollierte Bewegungen eines beweglichen Elements möglichst nachhaltig vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 19 gelöst.
Grundsätzlich wird eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die zur Erkennung von Hindernissen im Bewegungsraum des beweglichen Elements dient. In Abhängigkeit der Ausgangssignale der Sensoreinrichtung wird dann eine Begrenzungseinrichtung für den Bewegungsraums des beweglichen Elements angesteuert, so dass das bewegliche Element sich nur soweit bewegen kann, wie es problemlos möglich ist. Vorzugsweise stoppt also das bewegliche Element z. B. etwa 1 cm vor dem jeweiligen Hindernis, was auch immer es ist. Damit kann der Bedienkomfort z. B. bei der Bewegung von Fahrzeugteilen wie Türen oder Heckklappen und die Bequemlichkeit für den Benutzer erhöht werden. Gleichzeitig wird aber das bewegliche Element selbst vor Beschädigung geschützt.
Die Vorrichtung kann nach Anspruch 5 sowohl in Verbindung mit einem manuell betätigtem Element, wie z. B. einer üblichen Fahrzeugtüre oder auch in Verbindung mit motorisch betätigten Elementen eingesetzt werden. Der Vorteil der motorisch betätigten Einrichtung ist, dass ohnehin schon ein Bewegungsmechanismus vorgesehen ist, der lediglich zum rechten Zeitpunkt beeinflusst werden muss.
Eine Ausgestaltung nach Anspruch 8, also mit einem magnetbetriebenen Linearmotor hat den Vorteil, dass mit hoher Dynamik Bewegungen gesteuert werden. Mit anderen Worten kann also das bewegliche Element von einem Moment auf den anderen eine entsprechende Gegenkraft oder Kraftumkehr aufbringen, so dass der maximal mögliche Bewegungsraum zuverlässig bestimmbar ist.
Das Sensorprinzip kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, vorzugsweise wird es sich jedoch um einen optoelektronischen Sensor handeln, der gemäß Anspruch 2 und 20 vorzugsweise fremdlichtunabhängig ist, wie dies z. B. aus der EP 706 648 A1 bekannt ist. Es können aber auch Ultraschallsensoren eingesetzt werden. Ein optoelektronischer Sensor hat jedoch den Vorteil, dass er an einer beliebigen Stelle des beweglichen Elements angeordnet werden kann, sofern sichergestellt ist, dass z. B. über Lichtleiter gemäß den Ansprüchen 11 bis 17 Licht emittiert und auch wieder empfangen werden kann. Vorzugsweise sind diese Stellen an den Außenkanten des beweglichen Elements, z. B. bei einer Fahrzeugtüre im Bereich des Außenfalzes oder der Stoßschutzschiene.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurzbeschreibung der Figuren

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eine Darstellung einer Seitenansicht eines vorderen Teil eines Fahrzeugs mit einer Fahrzeugtür als beweglichem Element
Fig. 2 Eine Ansicht auf eine geöffnete Fahrzeugtür entlang der Fahrzeuglängsachse,
Fig. 3 Eine schematische Draufsicht auf den Bewegungsraum eines beweglichen Elements,
Fig. 4 Eine Sensoreinrichtung zur optoelektronischen Erkennung von Hindernissen,
Fig. 5 Eine schematische Darstellung eines Lichtleiters,
Fig. 6 Eine Darstellung der ermittelten Dekremente

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Die Figuren zeigen eine Vorrichtung zur Steuerung eines Bewegungsablaufs wenigstens eines gegenüber einem anderen Element 12, hier einer Karosserie, begrenzt beweglichen Elements 10, hier einer Autotüre. Als bewegliches Element kommen jedoch auch andere Teile wie z. B. die Heckklappe eines Fahrzeugs oder beliebige Türen, Schwenkmechanismen und dergleichen in Betracht, sofern lediglich der entsprechende Bewegungsablauf eines beweglichen Elements gegenüber einem anderen Element vorhanden ist. Ein Beispiel wäre aber auch ein Einklemmschutz im Bereich von Scheiben wie z. B. elektrisch betätigbare Fahrzeugscheiben. Im Folgenden wird jedoch das Ausführungsbeispiel anhand einer Fahrzeugtür als beweglichem Element 10 erläutert.
Um im Bewegungsraum B derartige bewegliche Elemente 10 in ihrer Bewegung zu begrenzen, werden bisher Anschläge vorgesehen, die sicherstellen, dass das bewegliche Element nur in einem zugelassenen Bereich bewegt wird. Diese Begrenzungseinrichtung ist meist im Bereich der Anlenkung des beweglichen Elements, z. B. bei einer Fahrzeugtür im Scharnierbereich vorgesehen und dort über entsprechende Gestänge und Bolzen sichergestellt.
Gemäß Fig. 1 wird dem beweglichen Element 10 oder dem anderen Element 12 eine Sensoreinrichtung 13 zugeordnet, die im Bewegungsraum B des beweglichen Elements liegende Hindernisse O gemäß Fig. 3 erkennen soll. In Abhängigkeit der erkannten Hindernisse gibt die Sensoreinrichtung 13 ein Ausgangssignal an eine Steuereinrichtung 14, die dann in Abhängigkeit dieses Ausgangssignals die Begrenzungseinrichtung 11 zur Änderung des möglichen Bewegungsraums für das bewegliche Element 10 ansteuert. Wird also mit anderen Worten z. B. eine Fahrzeugtür geöffnet und erkennt die Sensoreinrichtung, dass der maximale Öffnungsweg nicht möglich ist, weil sich dort z. B. ein Polter, ein Stein oder ein anderes Hindernis O befindet, so wird über die Begrenzungseinrichtung ein maximaler Öffnungsweg zur Begrenzung des Bewegungsraums B eingestellt, der zuverlässig Beschädigungen zu vermeiden hilft. Damit kann es nicht mehr geschehen, dass der Benutzer des Fahrzeugs der Auffassung ist, dass er die Tür frei öffnen kann, jedoch unterhalb seiner Sichthöhe sich ein Hindernis befindet, so dass es zu einer Beschädigung des Fahrzeugs kommt.
Die Sensoreinrichtung 13 kann auf verschiedene Art und Weise aufgebaut sein. So kann gemäß Fig. 1 entlang der Außenkante 10a der Fahrzeugtür der Sensor 15 angeordnet werden. Ebenso ist es allerdings nicht nur, aber insbesondere bei optoelektronischen Sensoren 15 möglich, diese z. B. an einer Platine außerhalb des beweglichen Elements 10 anzuordnen und die Lichtstrahlen über Lichtleiter 40 bis an die Stelle zu bringen, an der die Ausstrahlung des Lichts und die Detektion der vom Hindernis erfolgenden Reflektion erfolgen soll. Geeignet sind im Fahrzeugbereich die ohnehin an den Außenseiten 10b der Türen vorhandenen Stoßschutzleisten 19, zumal es auch geeignete Kunststoffe gibt, die als Lichtleiter eingesetzt werden können. Eine entsprechende Darstellung zeigt Fig. 2. Vorzugsweise sollten diese Lichtleiter in der Lage sein, nicht nur an ihrem Ende Licht auszusenden und zu empfangen, sondern zumindest auch in ausgewählten Bereichen, z. B. entlang der Außenseite 10b der Tür. Hierzu kann der Lichtleiter in seiner Längsrichtung z. B. einen den Aus- und Eintritt von Licht ermöglichenden Schliff oder ein Prisma aufweisen.
Die Sensoreinrichtung umfaßt vorzugsweise einen fremdlichtunabhängigen, optoelektronischen Sensor. Alternativ kann jedoch auch in der Sensoreinrichtung ein Ultraschallsensor vorgesehen werden, wie auch derzeit schon im Parküberwachungssystem eingesetzt.
Allgemein arbeiten optische Sensoren zufriedenstellend, wenn die Sendestrecke und die Empfangsstrecke optisch voneinander getrennt aufgebaut sind. Das bedeutet, dass das ausgesandte Licht, wenn keine Reflektion vorhanden ist, nicht den Empfänger trifft. Dies läßt sich einfach realisieren, wenn z. B. ein getrennter Kanal aufgebaut wird für den Empfangsbereich, in dem keinerlei Licht vom Sendebereich eintrifft, solange sich nicht ein Gegenstand vor diesem oder vor diesen beiden Kanälen befindet. Dann wird bei Nichtvorhandensein eines reflektierenden Gegenstandes auch kein Licht rückreflektiert, so dass das Empfangssignal grundsätzlich Null ist. Ein Empfangssignal, das nicht vorhanden, also Null ist, kann auch nicht durch Fremdlicht beeinflusst werden. In der Regel ist man jedoch bestrebt, über einem Sensor eine Kunststoffkappe für ein gemeinsames Sende- und Empfangselement anzubringen. Bei Anwendung einer solchen Abdeckung wird wahrscheinlich ein Teil der ausgesandten Lichtleistung an dieser Kunststoffkappe reflektiert und den Empfänger treffen. Das durch eine außen an einem Hindernis O anstehende Fahrzeugtür reflektierte Licht hat dann nur noch einen geringen Wert gegenüber dem intern reflektierten Wert. Daher besteht die Gefahr, dass bei dem intern reflektierten Licht ein Wert gemessen wird, der dann durch einen Fremdlichteinfluss wie z. B. Wellenlicht in der Amplitude verändert wird. Der Grund ist der sogenannte Straylighteffekt und liegt in einer Veränderung der Photoempfindlichkeit der Photodiode bei Auftreten von Fremdlicht. So wird es mit einem Sensor, der eine interne Reflektion an einer Kunststoffoberfläche erfährt, nicht möglich sein zu unterscheiden, ob sich von außen ein Gegenstand in einer größeren Entfernung annähert oder ob der Sensor spontan Fremdlicht ausgesetzt wird.
Um diesen Mißstand zu beseitigen, kann eine Vorrichtung gemäß der EP 706 648 A1 eingesetzt werden, deren Offenbarungsgehalt daher hiermit auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Ein weiterer Vorteil einer derartigen Vorrichtung besteht darin, dass der Sensor auf einer Platine angeordnet werden kann, die an dem beweglichen Element 10 oder dem anderen Element 12 angebracht ist, und dann das Licht z. B. über einen Lichtleiter nach außen gebracht wird. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass im Lichtleiter auftretende Reflektionen, die wieder im Empfänger eintreffen, nicht zu einer Fremdlichtempfindlichkeit und damit zu einem ungewollten Auslösen der Blockiermittel führt. Bei dieser Anordnung wird auch im Lichtleiter intern an z. B. diffusen Stellen reflektiertes Licht wieder zu Null kompensiert, so dass eine Fremdlichtempfindlichkeit grundsätzlich ausgeschlossen ist. Des weiteren besteht der Vorteil, dass gemäß Fig. 5 ggf. mit einer einzigen Sensoreinrichtung 13, also Empfänger 22, Sender 21 und Kompensationselement 23 nicht nur mit einem Lichtleiter, sondern mit einer ganzen Reihe von Lichtleitern gearbeitet werden kann, die nebeneinander Licht ausstrahlen und einmal die Außenkante 10a, wie z. B. die Türkante bedienen und auch die Außenseite 10b wie z. B. die Schiene 19 als auch im unteren Türbereich einen Anstoßschutz gegen Steine. In Fig. 5 ist ein derartiger Lichtleiter 40 schematisch dargestellt. Im Bereich der Rundung 40d ist die Sensoreinrichtung 13 angeordnet. Der mit Abstufungen versehene Arm 40a kann z. B. der Schiene 19 zugeordnet sein, der Arm 40b der Außenkante und der Arm 40c dem unteren Türbereich.
Eine beispielhafte optoelektronische Sensoreinrichtung arbeitet gemäß Fig. 4 wie folgt:
Unter einer Glasplatte 31 sind wenigstens zwei Leuchtdioden als Sender 21 und Kompensationselement 23 als Sendeelemente angeordnet, deren Licht zumindest teilweise an der Glasplatte 31 als Transmissionselement reflektiert werden kann, diese auch durchdringt und nach Reflexion bzw. Streuung teilweise auf den Empfänger 22, hier eine Photodiode auftrifft. Im vorliegenden Beispiel wird das Licht der ersten Leuchtdiode (Sender 21) an einem Finger oder einem anderen Objekt oder Hindernis O reflektiert. Als Photodiode kann auch eine entsprechend beschaltete Leuchtdiode dienen. Die Glasplatte oder eine andere Oberfläche sollte für Licht zumindest in einem bestimmten Wellenlängenbereich durchlässig sein. Das von der anderen Leuchtdiode (Kompensationselement 23) emittierte Licht dient nicht als Messstrecke, sondern wird nur zur Fremdlichtkompensation benötigt. Es ist deshalb denkbar und in manchen Fällen zweckmäßig, den Lichtweg dieser Leuchtdiode dahingehend zu blockieren, dass er nicht in den Außenraum treten kann. Weiterhin ist denkbar, die erste Leuchtdiode als Leuchtdiode mit gebündelter Lichtabgabe nach vorn wie z. B. als weitabstrahlende Laserdiode und die zweite Leuchtdiode als nur im Nahfeld abstrahlende Leuchtdiode auszubilden.
Das Licht des Senders 21 wird an der Glasplatte 31 nur teilweise reflektiert und tritt im übrigen somit in den Außenraum aus, wobei es wiederum von einem Objekt, hier einem Finger, reflektiert wird und somit teilweise in den Empfänger 22 zurückgestreut wird.
Die beiden Leuchtdioden werden mittels eines Taktgenerators 33 mit Spannung versorgt, wobei das Signal einer der beiden Leuchtdioden mittels des Invertierers 34 invertiert wird. Bei gleichmäßiger Leuchtleistung der Leuchtdioden und bei genauer symmetrischer Reflektion, beziehungsweise bei geeigneter Regelung der Leuchtstärke mindestens einer der beiden Leuchtdioden (s. unten) steht am Ausgang des Empfängers 22 ein Gleichspannungssignal an, welches um Gleichspannungs- und niederfrequente Wechselanteile zu beseitigen einem Hochpass 32 zugeführt wird. Der Hochpass 32, dessen Grenzfrequenz unterhalb der Frequenz des Taktgenerators 33 liegt, läßt nur Wechselanteile durch, so dass bei entsprechender Ausgangsleistung der Leuchtdioden das ihm zugeführte Signal zu "0" wird. Mit dieser Anordnung werden Einflüsse von Fremdlichtquellen ausgeschlossen.
Dieses so gefilterte Signal wird einem Verstärker 4 und dann einem Synchrondemodulator 5 zugeführt. Der Synchrondemodulator 5 erhält sein Taktsignal vom Taktgenerator 33, wobei dieses Taktsignal durch das Laufzeitglied 35 zur Anpassung an die Signallaufzeiten im Hochpass 32 und im Verstärker 4 entsprechend verzögert ist. Der Synchrondemodulator 5 teilt das im Signalweg des Empfängers 22, des Hochpassfilters 32 und des Verstärkers 4 gemeinsame Signal der Lichtquellen (Sender 21 und Kompensationselement 23) wieder auf zwei getrennte Wege auf. Die vom Synchrondemodulator 5 herausgeschnittenen Signalabschnitte werden in den Tiefpassfiltern 6 und 7 von störenden Spektralbereichen bereinigt und dem Vergleicher 9 zugeführt. Im dargestellten Fall besteht der Vergleicher 9 aus einem einfachen Operationsverstärker. An den Ausgängen der jeweiligen Tiefpassfilter 6 und 7 stehen die den Lichtsendern entsprechenden Differenzwerte an. Im entsprechend abgestimmten Zustand also zwei mal der Wert Null. Diese beiden Signale werden dem Vergleicher 9 zugeführt. Am Ausgang dieses Vergleichers liegt der Spannungswert U(t), das Nutzsignal an. Dieses Signal wird noch über einen Tiefpassfilter 30 der Signalzentrierstufe 37 zugeführt.
Der Ausgang der Signalzentrierstufe 37 ist mit einem Regler 36 verbunden, der zumindest die Signalspannung für das Kompensationselement 23 regelt. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass sich das Nutzsignal zwar bei einer Änderung der Reflektion des vom Sender 21 ausgesandten Lichtstrahls ändert, jedoch stets wieder auf den Nullwert zurückgeführt wird. Die Zeitkonstante für dieses Zurückführen wird im Ausführungsbeispiel durch den Tiefpassfilter 30 bestimmt.
Die bisher beschriebene Anordnung ist auch aus der EP 706 648 A1 bekannt. Sie wurde dort insbesondere zur Detektion von Wassertropfen auf der Glasscheibe vorgeschlagen. Im vorliegenden Fall wird das Nutzsignal U(t) nun zur Abstandsdetektion genutzt.
Zur Bestimmung des Abstands kann z. B. eine bestimmte Signalgröße bestimmt werden, die zum Auslösen der Blockiermittel 16 führt. Da die in Fig. 4 dargestellte Sensoreinrichtung 13 entstehende Signale stets zu Null regelt, ergibt sich mit zunehmender Nähe zum Objekt eine zunehmende Signalgröße. Dies ist schematisch durch die Kurvenschar in Fig. 6 dargestellt. Die Kurve c₁ könnte z. B. einem stärker reflektierendem, hellen Gegenstand, die Kurve c₂ einem schwächer reflektierendem schwarzen Gegenstand und die Kurve c₃ einem transparenten Gegenstand entsprechen. Mit zunehmender Annäherung an das Objekt, also wenn der Abstand d gegen Null geht, werden die Signale größer, da das Signal in einer etwa quadratischen Funktion mit der Verringerung des Abstands d zunimmt. Muss daher das bewegliche Element zu Beginn noch einen großen Weg s₁ zurücklegen, bevor sich trotz der Ausregelung der Signale ein Dekrement Δ einstellt, so wird dieses Weg immer kürzer (vgl. Weg s₂), je näher das Objekt dem beweglichen Element kommt, um diese Dekrement 4 zu erhalten. Dies geschieht bei der Kurve c₃ zwar später, aber dennoch noch rechtzeitig aufgrund der quadratischen Funktion dieser Kurven.
Ein weiterer Vorteil einer derartigen Sensoreinrichtung 13 besteht darin, dass der Sensor auf einer Platine angeordnet werden kann, die an dem beweglichen Element 10 oder dem anderen Element 12 angebracht ist, und dann das Licht z. B. über einen Lichtleiter nach außen gebracht wird. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass im Lichtleiter auftretende Reflektionen, die wieder im Empfänger eintreffen, nicht zu einer Fremdlichtempfindlichkeit und damit zu einem ungewollten Auslösen der Blockiermittel führt. Bei dieser Anordnung wird auch im Lichtleiter intern an z. B. diffusen Stellen reflektiertes Licht wieder zu Null kompensiert, so dass eine Fremdlichtempfindlichkeit grundsätzlich ausgeschlossen ist. Des weiteren besteht der Vorteil, dass ggf. mit einer einzigen Sensoreinrichtung 13, also Empfänger 22, Sender 21 und Kompensationselement 23 nicht nur mit einem Lichtleiter, sondern mit einer ganzen Reihe von Lichtleitern gearbeitet werden kann, die nebeneinander Licht ausstrahlen und einmal die Außenkante 10a, wie z. B. die Türkante bedienen und auch die Außenseite 10b wie z. B. die Schiene 19 als auch im unteren Türbereich einen Anstoßschutz gegen Steine. Ein derartiger Lichtleiter ist schematisch in Fig. 5 dargestellt.
Die Vorrichtung kann auch z. B. als Klemmschutzeinrichtung bei verstellbare Scheiben wie z. B. Fahrzeugscheiben 20 oder Schiebedächern, ggf. auch außerhalb von Fahrzeugen eingesetzt werden. Gerade bei Fahrzeugscheiben kann die Scheibe selbst in ihrer Längsrichtung als Lichtleiter eingesetzt werden, um dadurch Licht auszusenden und zu empfangen.
Die Begrenzungseinrichtung 11 besitzt ein Blockiermittel 16, dass den Bewegungsmechanismus 17 des beweglichen Elements 10 blockiert. Einsetzbar ist die Vorrichtung sowohl bei manuell betätigbaren beweglichen Elementen als auch bei motorisch betätigbaren. So kann z. B. bei einem manuell betätigbarem beweglichen Element ein als Bewegungsmechanismus 17 für das bewegliche Element 10 ausgebildetes Gestänge vorhanden sein, in das das Blockiermittel 16 gemäß Fig. 1 zur Begrenzung des Bewegungsraums B eingreift. In Fig. 1 ist hierzu als Blockiermittel ein Bolzen vorgesehen. Ebenso könnte der Bolzen auch in ein Zahnrad oder Zahnradgestänge eingreifen, um die weitere Bewegung zu blockieren.
Eleganter läßt sich die Sache jedoch bei einem motorischen Antrieb gemäß Fig. 2 lösen. Einerseits kann damit nämlich unmittelbar auf den Motor zugegriffen werden, um die weitere Bewegung zu bremsen und/oder zu blockieren, andererseits kann natürlich auch der zugehörige Bewegungsmechanismus 17 blockiert werden. Der Motor 18 ist ein elektrisch betätigter Motor wie z. B. ein Stellmotor, vorzugsweise kann aber auch ein Linearmotor eingesetzt werden. Derartige magnetisch angetriebene Linearmotoren haben den Vorteil, dass sie eine hohe Dynamik aufweisen. Damit ist es problemlos möglich, von einem Schaltzustand, z. B. Türe öffnen im nächsten Augenblick auf einen anderen Schaltzustand z. B. Türe bremsen oder stoppen, umzuschalten. Gerade mit diesen hochdynamischen Motoren kann sogar eine Gegenkraft gegen die weitere Öffnung der Türe oder eine Kraftumkehr problemlos aufgebracht werden. Als geeignet haben sich dabei insbesondere zylindrische Linearmotoren erwiesen, bei denen Stator und Rotor konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Der Bewegungsmechanismus 17 oder der Motor 18 ist gelenkig an wenigstens einem der Elemente angeordnet, wobei diese Elemente das bewegliche Element 10 (hier die Autotüre) oder das andere Element 12 (hier die Karosserie) umfassen. Gemäß Fig. 2 ist das bewegliche Element 10 scharnierend um eine Schwenkachse s-s gegenüber dem anderen Element 12 verschwenkbar. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch andere Bewegungsmechanismen, z. B. Dreh-/Schiebebewegungen oder Schiebebewegungen entsprechend begrenzbar sind. Bevorzugter Einsatzbereich der Vorrichtung ist jedoch in Verbindung mit schwenkbaren und klappbaren Türen.
Der Sensor 15 kann an der Außenkante des beweglichen Elements 10 gemäß Fig. 1, z. B. auch im Falz der Tür angeordnet werden. Ein bevorzugter Einsatzbereich befindet sich jedoch an der Außenseite 10b der Tür z. B. in einer dort angeordneten Schiene 19 wie z. B. der Stoßschutzschiene.
Gerade im Fahrzeugbereich muss allerdings auch sichergestellt werden, dass sich die Türe bedarfsweise problemlos von außen öffnen läßt. Insofern verschließt das Fahrzeugteil einen Zugang zum Fahrzeug zwar im geschlossenen Zustand, bedarfsweise sind jedoch Schaltmittel 20 vorgesehen, die die Begrenzungseinrichtung 11 einer Betätigung von außen außer Betrieb setzen können. Durch eine Logik kann sichergestellt werden, dass dies zumindest im Ernstfall, also z. B. nach einem Unfall gewährleistet ist.
Verfahrensgemäß arbeitet die Vorrichtung so, dass die Sensoreinrichtung 13 Hindernisse O im Bewegungsraum B gemäß Fig. 3 erkennt und in Folge des erkannten Hindernisses ein Ausgangssignal an die Steuereinrichtung 14 liefert, die dann in Abhängigkeit dieses Ausgangssignals die Begrenzungseinrichtung 11 zur Änderung des möglichen Bewegungsraums B für das bewegliche Element 10 ansteuert. Die Steuereinrichtung betätigt also z. B. die Blockiermittel 16 oder beeinflußt den Motor 18. Es muss z. B. auch sichergestellt werden, dass eine Tür nicht unnötigerweise blockiert wird. So ist denkbar, dass die Sensoreinrichtung 13 ein Signal von einem vermeintlichen Hindernis erhält, wie z. B. von einer vorbeilaufenden Katze oder von einem Hund. Die Tür läßt sich dann nur bis zu einem bestimmten Punkt öffnen, der dem Abstand des Hindernisses O vom Fahrzeug entspricht, obwohl kein Hindernis mehr vorhanden ist. Um nun die Blockierung zu lösen, wird durch eine Logik sichergestellt, dass der Benutzer die Tür um einen gewissen Bereich zurückfahren oder zurückbewegen kann und dann die Tür erneut öffnen kann, bis der maximale Öffnungsweg erreicht ist oder eine erneute Begrenzung eintritt. Damit soll insbesondere sichergestellt werden, dass sich eine benutzerfreundliche Öffnung der Tür soweit als möglich ergibt.
Zusammengefasst ergibt sich eine bequeme Möglichkeit, Schäden beim Öffnen von Türen oder Bewegung anderer beweglicher Elemente zu vermeiden. In Verbindung mit den ohnehin vorhandenen Betätigungsmechanismen oder motorischen Bewegungsmitteln läßt sich dies durch Anbringung eines Sensors auf günstige Weise verwirklichen, sofern sichergestellt ist, dass der Sensor eindeutige, den Hindernissen zuordenbare Signale empfangen kann. Bezugszeichenliste 4 Verstärker
5 Synchronmodulator
6, 7 Tiefpassfilter
9 Vergleicher
10 bewegliches Element
10a Außenkante
10b Außenseite
11 Begrenzungseinrichtung
12 anderes Element
13 Sensoreinrichtung
14 Steuereinrichtung
15 Sensor
16 Blockiermittel
17 Bewegungsmechanismus
18 Motor
19 Schiene
20 Scheibe
21 Empfänger
22 Sender
23 Kompensationselement
30 Tiefpassfilter
31 Glasplatte
32 Hochpass
33 Taktgenerator
34 Invertierer
35 Laufzeitglied
36 Regler
37 Signalzentrierstufe
40 Lichtleiter
B Bewegungsraum
O Hindernis
R1, R2 Regelwiderstände
U_R,1, U_R,2 Regelspannung
s-s Schwenkachse

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung eines Bewegungsablaufs wenigstens eines gegenüber einem anderen Element (12) begrenzt beweglichen Elements (10) mit einer Begrenzungseinrichtung (11) zur Begrenzung des Bewegungsraums (B) des beweglichen Elements (10), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sensoreinrichtung (13) zur Erkennung von Hindernissen (O) im Bewegungsraum (B) des beweglichen Elements (10) vorgesehen ist, die ein Ausgangssignal an eine Steuereinrichtung (14) liefert, die in Abhängigkeit des Ausgangssignals die Begrenzungseinrichtung (11) zur Änderung des möglichen Bewegungsraums (B) für das bewegliche Element (10) ansteuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) einen fremdlichtunabhängigen, optoelektronischen Sensor (15) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) einen Ultraschallsensor (15) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (11) ein Blockiermittel (16) aufweist, dass den Bewegungsmechanismus (17) des beweglichen Elements (10) blockiert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das manuell betätigbare, bewegliche Element (10) ein als Bewegungsmechanismus (17) ausgebildetes Gestänge aufweist, in das das Blockiermittel (16) zur Begrenzung des Bewegungsraumes (B) eingreift.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (10) motorisch betätigbar ist und das die Blockiermittel (16) der Begrenzungseinrichtung (11) den Motor (18) und/oder den dazugehörigen Bewegungsmechanismus (17) bremsen und/oder blockieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (18) ein elektrisch betätigter Motor ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (18) ein Linearmotor ist.

9. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (18) gelenkig an wenigstens einem der Elemente (bewegliches Element (10) und/oder anderes Element (12)) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (10) scharnierend um eine Schwenkachse (s-s) gegenüber dem anderen Element (12) verschwenkbar ist.

11. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) an der Außenkante des beweglichen Elements (10) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (10) ein Fahrzeugteil, vorzugsweise eine Fahrzeugtür ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element eine verstellbare Fahrzeugscheibe (20) ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugscheibe zu gleich als Lichtleiter ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der sensoraktive Bereich (S) der Sensoreinrichtung (13) an der Türkante (10a) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sensoraktive Bereich (S) der Sensoreinrichtung (13) in eine an der Außenseite (10b) der Tür angeordnet Schiene (19), vorzugsweise eine Stoßschiene integriert ist.

17. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Sensor (15) aufweisende Sensoreinrichtung (13) Licht in einen Lichtleiter (40) einstrahlt und vom Hindernis (O) rückgestrahltes Licht zur Erzeugung des Ausgangssignals über den Lichtleiter empfängt.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugteil einen Zugang zum Fahrzeug im geschlossenen Zustand verschließt und dass Schaltmittel (20) die Begrenzungseinrichtung (11) bei einer Betätigung von außen bedarfsweise außer Betrieb setzen.

19. Verfahren zur Steuerung eines Bewegungsablaufs wenigstens eines gegenüber einem anderen Element (12) begrenzt beweglichen Elements (10), wobei eine Begrenzungseinrichtung (11) den Bewegungsraum (B) des beweglichen Elements (10) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sensoreinrichtung (13) Hindernisse (O) im Bewegungsraum des beweglichen Elements (10) erkennt, dass die Sensoreinrichtung in Abhängigkeit des erkannten Hindernisses (O) ein Ausgangssignal an eine Steuereinrichtung (14) liefert, die in Abhängigkeit des Ausgangssignals die Begrenzungseinrichtung (11) zur Änderung des möglichen Bewegungsraums (B) für das bewegliche Element (10) ansteuert.

20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) mit einem fremdlichtunabhängigen, optoelektronischen Sensor (15) arbeitet.

21. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blockiermittel (16) in der Begrenzungseinrichtung (11) den Bewegungsmechanismus (17) des beweglichen Elements (10) blockiert.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (10) motorisch betätigt ist und dass die Blockiermittel (16) zur Begrenzung des Bewegungsraums (B) den Motor (18) und/oder den zugehörigen Bewegungsmechanismus (17) bremsen und/oder blockieren.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (10) ein Fahrzeugteil, vorzugsweise eine Fahrzeugtür ist.

24. Verfahren nach einen der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (10) scharnierend um eine Schwenkachse (s-s) gegenüber dem anderen Element (12) verschwenkbar ist.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die den Sensor (15) aufweisende Sensoreinrichtung (13) Licht in einen Lichtleiter (40) einstrahlt und vom Hindernis (O) rückgestrahltes Licht zur Erzeugung der Ausgangssignale im Lichtleiter empfängt.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugteil einen Zugang zum Fahrzeug in geschlossenem Zustand verschließt und dass Schaltmittel (20) die Begrenzungseinrichtung (11) bei einer Betätigung von außen bedarfsweise außer Betrieb setzen.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung nach der Blockierung eine weitere Bewegung freigibt, wenn der Sensor (15) kein weiteres Hindernis (O) im Bewegungsraum (R) delektiert.

28. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung nach der Blockierung eine weitere Bewegung freigibt, wenn das bewegliche Element (10) nach der Blockierung zunächst um ein vorgegebenes Maß entgegen der blockierten Bewegungsrichtung zurückbewegt und dann wieder in den Bewegungsraum hineinbewegt wird.