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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kollisionsschutzeinrichtung für einen
Ablageraum für
ein öffnungsfähiges Fahrzeugdach
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus
der Druckschrift
DE
195 39 482 A1 ist ein Sensorsystem zur Überwachung des Ablageraums
zum Verstauen eines Cabriolet-Verdecks
bekannt, welches ein volles Versenken des Daches für den Fall
verhindern soll, dass von dem Sensorsystem im Ablageraum ein störendes Objekt
erkannt wird. Das Sensorsystem besteht gemäß einer ersten, in der
DE 195 39 482 A1 beschriebenen
Ausführung aus
einem Kontaktsensor, welcher ein Kontaktsignal auslöst, wenn
ein im Ablageraum befindliches Hindernis von dem abzusenkenden Dach
gegen die Sensoroberfläche
gedrückt
wird. Gemäß einer
weiteren Ausführung
ist das Sensorsystem berührungslos ausgebildet
und umfasst einen Ultraschallsensor bzw. einen Infrarotsensor, der
Sensorwellen abstrahlt, die an einer dem Sensor gegenüberliegenden Fläche reflektiert
werden, wobei die reflektierte Welle von einer Empfangseinheit des
Sensors erfasst und aus dem Reflexionsgrad der reflektierten Welle
auf ein Hindernis im Ablageraum geschlossen wird.
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Die
Sendereinheit des Sensors strahlt die Wellen punktförmig ab,
so dass die Wellen nur in einem geringen Maße trichterförmig auffächern. Dementsprechend
ist der vom Sensor erfasste Bereich, in welchem ein potenzielles
Hindernis erkannt werden kann, sehr klein. Um sicherzugehen, dass
der Ablageraum völlig
hindernisfrei ist, müssen
daher eine Mehrzahl räumlich
verteilter, berührungslos
arbeitender Sensoren angeordnet werden.
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Die
DE 199 54 156 A1 beschreibt
eine Sensoreinrichtung, bei der im Ausbreitungsweg zwischen einer
Sendeeinheit und einer Empfangseinheit ein Reflexionselement angeordnet
ist. Dieses Reflexionselement reflektiert einen ankommenden punktförmigen Lichtstrahl
punktförmig
gerichtet auf die Empfangseinheit. Um sicherzustellen, dass der
Ablageraum vollkommen hindernisfrei ist, müssten eine Vielzahl solcher
Sensoreinrichtungen eingesetzt werden.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, mit einfachen Maßnahmen
eine Kollisionsschutzeinrichtung für den Ablageraum für ein öffnungsfähiges Fahrzeugdach
zu schaffen, mit dem potenzielle Hindernisse in weiten Bereichen
des Ablageraumes erkannt werden können.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Im
Ausbreitungsweg der Hinderniserkennungswellen ist bei der erfindungsgemäßen Kollisionsschutzeinrichtung
zwischen der Sendereinheit und der Empfängereinheit ein Reflexionselement
zur Erhöhung
des Reflexionsvermögens
angeordnet. Das Reflexionselement stellt eine reflektierende Fläche dar,
welche eine Auffächerung
der aus der Sendeeinheit der Sensoreinrichtung austretenden Wellen
bewirkt. Die auf das Reflexionselement auftref fenden Wellen werden
auch bei einer punktförmigen Quelle
flächenförmig aufgefächert, gegebenenfalls auch
dreidimensional gestreut, beispielsweise als Kegel, wobei Hindernisse,
die im Streufeld der reflektierten Wellen liegen, von der Sensoreinrichtung
detektiert werden können.
Auf diese Weise ist es möglich,
auch bei Einsatz nur einer einzelnen, punktförmigen Sendeeinheit einen großen Bereich
des Aufnahmeraumes zu überwachen
und im Aufnahmeraum befindliche Hindernisse zu entdecken.
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Es
ist sowohl möglich,
lediglich ein einzelnes Reflexionselement als auch mehrere, örtlich verteilte Reflexionselemente
vorzusehen. Im Falle mehrerer Reflexionselemente ist zweckmäßig jeweils
eines auf Seiten der Sensoreinrichtung und eines auf der der Sensoreinrichtung
gegenüberliegenden
Seite angeordnet. Dies eröffnet
die Möglichkeit, über eine
mehrmalige Reflexion an den Reflexionselementen eine zunehmende
Auffächerung
des von der Sendeeinheit ausgestrahlten Wellenbündels mit einem entsprechend
größeren Überwachungsbereich
zu erzielen.
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Mit
Hilfe der reflektierenden Flächen
ist anstelle eines Reflexionsverfahrens ein Absorptionsverfahren
durchführbar,
bei dem die Ermittlung eines Referenzwertes für die reflektierte Lichtmenge
für den
hindernisfreien Fall erleichtert wird, mit der die aktuelle, reflektierte
Lichtmenge verglichen wird. Dieser Abgleich ermöglicht es, auch unbewegliche
Gegenstände
im überprüften Bereich
sicher zu erkennen. Zur Neutralisierung einer systembedingten, schleichenden
Veränderung
des Referenzwertes empfiehlt es sich, diesen in regelmäßigen Abständen neu
zu kalibrieren.
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Die
Sensoreinrichtung erzeugt üblicherweise erst
bei Überschreitung
eines vorgegebenen Schwellenwertes für die Reflexionsänderung
ein Signal, wodurch sichergestellt werden soll, dass geringfügige Variationen
der reflektierten Lichtmenge, die auch im hindernisfreien Raum auftreten
können,
nicht zu einem Fehlersignal führen.
Unterhalb des Schwellenwertes liegende Werte können in die Aktualisierungsberechnung
für den
Referenzwert einfließen.
Darüber
hinaus kann es zweckmäßig sein,
die Möglichkeit einer
manuellen Anpassung des Referenzwertes vorzusehen, um auftretende
Systemfehler manuell korrigieren zu können.
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Der
Sendeeinheit kann ein zusätzliches
Auffächerungselement
zugeordnet sein, welches unmittelbar am Austritt der abgestrahlten
Wellen an der Sendeeinheit angeordnet ist und ein flächiges oder räumliches
Auffächern
des Wellenfeldes erzeugt. Dieses Auffächerungselement, welches beispielsweise
als Linse darstellbar ist, verbreitert das Ausstrahlungsgebiet bereits
vor dem Auftreffen auf das Reflexionselement, wodurch der von der
Sensoreinrichtung erfasste Bereich weiter vergrößert wird.
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Zusätzlich oder
anstelle einer punktförmigen Sendeeinheit
kann auch ein linienförmiger
Wellenleiter mit Sendeeinheit und Empfängereinheit angeordnet werden,
was den Vorteil bietet, dass auf ein zusätzliches Auffächerungselement
grundsätzlich
verzichtet werden kann.
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Die
Kollisionsschutzeinrichtung kann sowohl für eine Überwachung des Ablageraumes
in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung als auch für die Überwachung
in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung eingesetzt werden.
Auch eine räumliche Überwachung
ist möglich.
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Die
Kollisionsschutzeinrichtung kann insbesondere in einem Ablageraum
eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden, der einen Teil des Fahrzeugkofferraumes
bildet, jedoch gegenüber
diesem nicht durch ein separates Trennelement, z. B. einer Trennwand,
abgegrenzt ist. Der Verzicht auf eine derartige Trennwand bietet
den Vorteil, dass bei geschlossenem Fahrzeugdach der gesamte Kofferraum
ohne Behinderung durch eine Trennwand zur Verfügung steht bzw. eine derartige
Trennwand in Schließposition
des Fahrzeugdaches nicht in eine Außerfunktionsposition verstellt
werden muss.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung, welche Bestandteil
einer Kollisionsschutzeinrichtung ist, bestehend aus einer Sende-
und Empfängereinheit
und einem gegenüberliegenden
Reflektionselement,
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2 eine
schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung mit einer punktförmig abstrahlenden
Sendeeinheit, der eine Linse und ein Auffächerungselement zur Auffächerung
des ausgesandten Wellenstrahls zugeordnet ist,
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3 eine
schematische Darstellung einer röhren-
bzw. linienförmigen
Sensoreinrichtung mit einem jeweils röhrenförmigen Sende-Lichtleiter und Empfänger-Lichtleiter,
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4 eine
Darstellung eines geöffneten
Kofferraumes eines Cabriolet-Fahrzeuges, wobei ein für die Aufnahme
des abgelegten Fahrzeugdaches vorgesehener Ablageraum, welcher einen
Teil des Kofferraumes bildet, mit Hilfe von zwei diagonal gegenüberliegenden,
punktförmigen
Sensoreinrichtungen überwacht
wird,
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5 eine 4 entsprechende
Darstellung, jedoch mit einer röhrenförmigen Sensoreinrichtung
im Bereich einer Seite des Ablageraumes und einem Reflexionselement
auf der der Sensoreinrichtung gegenüberliegenden Seite des Ablageraumes,
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6 eine
Ansicht eines als Van ausgeführten
Cabriolet-Fahrzeuges
mit geöffnetem,
im Ablageraum versenkten Fahrzeugdach, wobei der Ablageraum sich
unterhalb des frei verfügbaren
Kofferraumes befindet und gegenüber
diesem über
einen Zwischenboden separiert ist,
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7 eine
Darstellung des Ablageraumes des Fahrzeuges aus 6 mit
zwei diagonal gegenüberliegenden,
röhrenförmigen Sensoreinrichtungen,
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8 eine 7 entsprechende
Darstellung, jedoch mit einer Sensoreinrichtung mit punktförmiger Sendeeinheit,
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9 eine
Heckansicht eines Cabriolet-Fahrzeuges mit abgeklapptem Fahrzeugverdeck, welches
sich im Ablageraum im oberen Bereich des Kofferraumes befindet,
wobei der Ablagebereich einen Bestandteil des Kofferraums ohne zwischenliegendes
Trennelement bildet.
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die
in 1 gezeigte Kollisionsschutzeinrichtung 1 umfasst
eine berührungslos
arbeitende Sensoreinrichtung 2 und ein der Sensoreinrichtung 2 gegenüberliegendes
und mit diesem zusammenwirkendes Reflexionselement 3, an
dem Wellen 6, die von einer Sendeeinheit 4 der
Sensoreinrichtung 2 abgestrahlt werden, reflektiert und
zu einer Empfängereinheit 5 der
Sensoreinrichtung zurückgestrahlt
werden. Die Sendeeinheit 4 und die Empfängereinheit 5 sind
in einem gemeinsamen Gehäuse
angeordnet. Die Sendeeinheit 4 sendet vorzugsweise Ultraschallwellen
oder Infrarotwellen 6 aus. Die Wellen 6 haben die
Funktion von Hinderniserkennungswellen. Im Falle eines im Abstrahlbereich
der Wellen 6 befindlichen Hindernisses 7 werden
die Wellen 6 am Hin dernis mit einem sich von dem Reflexionselement 3 unterscheidenden
Reflexionsgrad zurückgeworfen.
Die Änderung
des Reflexionsgrades wird von der Empfängereinheit 5 detektiert.
Bei Überschreiten
eines vorgegebenen Referenz- bzw. Schwellenwertes wird ein Hindernissignal
ausgelöst,
aus dem auf das Vorliegen eines Hindernisses geschlossen werden
kann und das in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden kann,
insbesondere einer Steuer- und Regeleinheit zuführbar ist, über die die Dachkinematik zum Verstellen
eines Fahrzeugdaches eines Cabriolet-Fahrzeuges steuerbar ist. Bei Erkennen
eines Hindernisses kann die Bewegung der Dachkinematik gestoppt
bzw. das Auslösen
der Dachkinematikbewegung verhindert werden.
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Aufgrund
des in der Regel geringeren Reflexionsvermögens des Hindernisses 7 im
Vergleich zu einer Reflexion an dem Reflexionselement 3 wird
bei Vorliegen eines Hindernisses im Wellenbereich ein geringerer
Reflexionsgrad in der Empfängereinheit 5 detektiert
als dies bei einem hindernisfreien Raum der Fall ist.
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In 2 ist
eine punktförmige
Sendeeinheit 4 sowie eine punktförmige Empfängereinheit 5 dargestellt,
die jeweils Bestandteil der Sensoreinrichtung 2 sind und
unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Die Sendeeinheit 4 strahlt
als punktförmige
Quelle einen kegelförmigen
Wellenbereich mit Wellen 6 ab, die zunächst eine unmittelbar dem Wellenaustritt
der Sendeeinheit 4 benachbarte Linse 8 passieren
und anschließend
durch ein für
die Wellen 6 durchlässiges
Auffächerungselement 9 geleitet
werden. Sowohl die Linse 8 als auch das Auffächerungselement 9 bewirken
eine Auffächerung
des aus der Sendeeinheit 4 austretenden Wellenstrahls.
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Die
Wellen 6 werden an dem Hindernis 7 reflektiert,
wobei die reflektierten Wellen in der Empfängereinheit 5 detektiert
und in der vorbeschriebenen Weise verarbeitet werden.
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In 3 ist
eine linien- bzw. röhrenförmige Sensoreinrichtung 2 als
Bestandteil einer Kollisionsschutzeinrichtung 1 dargestellt.
Die Sendeeinheit 4 ist als röhrenförmiger Sende-Lichtleiter, die
Empfängereinheit
als röhrenförmiger Empfänger-Lichtleiter ausgebildet.
Zweckmäßig wird
in dieser Ausführung Infrarotlicht
verwendet. Das Infrarot-Lichtbündel
tritt durch eine gezielt eingebrachte, linienförmige Störfläche an der Oberfläche der
vorteilhaft aus Plexiglas bestehenden Röhre der Sendeeinheit 4 aus
und bildet einen Lichtkegel entlang der Röhre. Der Austrittswinkel des
Lichtkegels kann auf den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden
und kann gegebenenfalls zur Erzeugung eines Lichtvorhangs bis auf
einen Wert nahe 0° reduziert
werden. Der Lichtleiter sowohl der Sendeeinheit als auch der Empfängereinheit
besteht zweckmäßig aus
extrudiertem Kunststoff.
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Das
in 4 dargestellte Cabriolet-Fahrzeug 10 besitzt
ein nicht näher
dargestelltes, versenkbares Fahrzeugdach, welches in geöffneter
Position in einem Aufnahmeraum 11 abgelegt ist, welcher
Bestandteil des Kofferraumes 12 des Fahrzeuges ist. Der
Aufnahmeraum 11 wird von der Kollisionsschutzeinrichtung 1 mit
zwei diagonal gegenüberliegenden,
in einer gemeinsamen, horizontalen Ebene liegenden Sensoreinrichtungen 2 überwacht,
die jeweils eine Sendeeinheit und eine Empfängereinheit umfassen. Die Sensoreinrichtungen 2 sind
jeweils punktförmig
ausgebildet und erzeugen einen wellenförmigen, in die horizontale
Ebene projizierten dreieckförmigen
Abstrahlbereich. Eine erste Sensoreinrichtung 2 befindet
sich in einem ersten, dem Fahrzeuginnenraum benachbarten Eck des
Aufnahmeraumes 11, die zweite Sensoreinrichtung liegt diagonal
gegenüber.
In beiden Seitenberei chen des Aufnahmeraumes 11 ist jeweils
ein streifenförmiges
Reflexionselement 3 angeordnet, an dem die von der jeweiligen
Sensoreinrichtung 2 ausgesandten Wellen reflektiert werden.
Die reflektierten Wellen werden in der jeweiligen Empfängereinheit
jeder Sensoreinrichtung detektiert. Grundsätzlich ist eine mehrfache Reflexion
ausgesandter Wellen möglich,
wobei mit jeder zusätzlichen
Reflexion der Strahlbereich weiter auffächert. Auf diese Weise kann
der gesamte Aufnahmeraum 11 von der Kollisionsschutzeinrichtung 1 überwacht
werden und ein im Aufnahmeraum befindliches Hindernis detektiert
werden.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 5 befindet sich entlang einer Seite des Aufnahmeraumes 11 die Sensoreinrichtung 2 mit
röhrenförmigem Sende-Lichtleiter 4 bzw.
Empfänger-Lichtleiter 5.
Der Sende-Lichtleiter 4 erzeugt einen horizontalen Lichtvorhang
mit Wellen 6, die an einem streifenförmigen Reflexionselement 3,
das auf der gegenüberliegenden
Seite des Aufnahmeraumes 11 angeordnet ist, reflektiert
werden. Die auf ein Hindernis 7 auftreffenden Wellen 6 werden
an diesem reflektiert, wobei der unterschiedliche Reflexionsgrad
im Empfänger-Lichtleiter 5 detektiert
wird.
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Bei
dem in den 6 und 7 gezeigten Fahrzeug
handelt es sich um einen Van mit einem Hochdach, dessen hinterer
Teil als abklappbares Fahrzeugdach 14 ausgeführt ist,
welches gemäß 6 im
Aufnahmeraum 11 abgelegt ist. Der Aufnahmeraum 11 befindet
sich unterhalb des Kofferraumes 12 und ist gegenüber diesem über einen
Zwischenboden 13 separiert. Gegebenenfalls kann auf den Zwischenboden 13 auch
verzichtet werden.
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Wie 7 zu
entnehmen, sind im oberen und unteren, diagonal gegenüberliegenden
Eckbereich des Aufnahmeraumes 11 punktförmige Sensoreinrichtungen 2 angeordnet,
die jeweils einen trichterförmigen
Wellenkegel erzeugen, der an gegenüberliegenden, streifenförmigen Reflexionselementen 3 im
jeweiligen Seitenbereich des Aufnahmeraumes 11 zurückgeworfen
wird. Die beiden Sensoreinrichtungen 2 mit jeweils einer
Sendeeinheit und einer Empfängereinheit
sind in Richtung der Hochachse des Fahrzeuges gesehen in unterschiedlicher
Höhe angeordnet.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach 8 entspricht weitgehend demjenigen nach 7,
jedoch mit dem Unterschied, dass gemäß 8 lediglich eine
einzige Sensoreinrichtung 2 in einem oberen Eckbereich
des Aufnahmeraumes 11 angeordnet ist, die eine punktförmig ausstrahlende
Sendeeinheit umfasst. In beiden Seitenbereichen des Aufnahmeraumes 11 sind
streifen- oder flächenförmige Reflexionselemente 3 angeordnet,
an denen die ausgesandten Wellen 6 mehrfach reflektiert
werden.
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9 zeigt
ein Cabriolet-Fahrzeug 10, bei dem das in geöffnetem
Zustand versenkte Fahrzeugdach 14 im Aufnahmeraum 11 verstaut
ist, der sich im oberen Bereich des Kofferraumes 12 befindet.
Der Kofferraum 12 und der Aufnahmeraum 11 gehen
ineinander über;
es sind keine Trennelemente wie zum Beispiel Trennwände oder
Zwischenböden
zum Abteilen des Aufnahmeraumes 11 vom Kofferraum 12 vorgesehen.
Der Aufnahmeraum 11 wird von der Sensoreinrichtung 2 überwacht.