DE102005032857A1

DE102005032857A1 - Sensorsystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102005032857A1
Application number: DE200510032857
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Seiler (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem (1) für ein Fahrzeug, mit mindestens einem Sensor und einer Auswerte- und Steuereinheit (30), welche durch Auswerten von Sensorsignalen eine Berührung von mindestens einer Fahrzeugtür (20) erkennt. Erfindungsgemäß umfasst der mindestens eine Sensor die mindestens eine Fahrzeugtür (20) als erste Sensorelektrode und eine Fahrzeugkarosserie (10) oder einen Fahrzeugsitz (40) als zweite Sensorelektrode, welche zur Berührungserkennung mit der Auswerte- und Steuereinheit (30) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein zugehöriges Haltesystem oder Antriebssystem für eine Fahrzeugtür.

Herkömmliche Fahrzeugtüren umfassen Türhaltersysteme, welche beispielsweise zwei Rastpositionen und einen Endanschlag aufweisen. Wird die Fahrzeugtür geöffnet und losgelassen, dann ermittelt das Haltesystem die nächstliegende Türraste. Hierbei springt die Fahrzeugtür entweder auf die vorherige Raste zurück oder auf die nachfolgende Raste weiter, so dass es in engen Situationen zu einer Kollision mit einem Hindernis und zu einer Beschädigung der Fahrzeugtür kommen kann.

Zudem sind variable Türhaltersysteme bekannt, welche eine stufenlose Positionierung der Fahrzeugtür erlauben. Um die Fahrzeugtür aus der Halteposition zu bewegen, ist ein Losreißmoment erforderlich, welches etwa der Haltekraft entspricht. Daher lässt sich die Haltekraft nicht beliebig steigern, was zu Problemen beim sicheren Türhalten am Hang führen kann.

Ein verbesserter Bedienkomfort bei der Türöffnung kann mit gesteuerten elektrischen, hydraulischen oder rheologischen Aktoren realisiert werden, wobei die Fahrzeugtür beispielsweise in Verbindung mit einem Hindernissensor automatisch vor einem Hindernis abgebremst werden kann. Die Aktoren werden in Abhängigkeit von vorgebbaren Randbedingungen über ein entsprechendes Steuergerät angesteuert. Eine Bedingung für das Freischalten der Haltekraft, ist ein Bewegungswunsch für eine entsprechende Fahrzeugtür durch einen Benutzer. Wird erkannt, dass der Benutzer die Fahrzeugtür bewegen möchte, dann wird die Haltekraft sofort frei geschaltet und die Fahrzeugtür kann nahezu kraftfrei aus der Halteposition bewegt werden. Dadurch können beliebig hohe Haltekräfte bei hohem Bedienkomfort realisiert werden, da kein Losreißmoment mehr erforderlich ist. Zur Erkennung eines Bewegungswunsches werden beispielsweise Sensorsysteme mit Berührungssensoren verwendet, welche an vorgegebenen Stellen an der Fahrzeugtür angeordnet sind, beispielsweise am äußeren oder inneren Türgriff, an der Armauflage usw.

In den Dokumenten DE 41 30 782 A1 , EP 1 270 853 A2 und US 4,674,230 werden beispielsweise jeweils Fahrzeugtüren mit einem Sensorsystem zur Erkennung einer Berührung beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sensorsystem für ein Fahrzeug mit einer verbesserten Berührungserkennung zur Verfügung zu stellen und ein zugehöriges Haltesystem oder Antriebssystem für eine Fahrzeugtür anzugeben.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung eines Sensorsystems für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Haltesystem oder Antriebssystem für eine Fahrzeugtür mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß umfasst mindestens ein Sensor eines Sensorsystems für ein Fahrzeug mindestens eine Fahrzeugtür als erste Sensorelektrode und eine Fahrzeugkarosserie oder einen Fahrzeugsitz als zweite Sensorelektrode, welche zur Berührungserkennung mit einer Auswerte- und Steuereinheit verbunden sind. Das erfindungsgemäße Sensorsystem detektiert eine Berührung der Fahrzeugtür nicht nur an einzelnen definierten Stellen der Fahrzeugtür, sondern benutzt in vorteilhafter Weise die gesamte Fahrzeugtür als sensitive Fläche, wodurch eine Berührung der Fahrzeugtür unabhängig vom Berührungspunkt an der Fahrzeugtür eindeutig erkannt werden kann und die vielfältigen Gewohnheiten der Benutzer beim Bedienen einer Fahrzeugtür unterstützt werden können, wie z.B. Festhalten bzw. Schließen der Fahrzeugtür am Türrahmen, Zuwerfen der Fahrzeugtür durch Zug an der Türecke oberhalb des Türaußengriffs, insbesondere bei Coupes mit rahmenlosen Türen, Zuziehen der Fahrzeugtür an der Bordwand bei offenem Fenster usw. Somit ist es möglich intelligente Systeme mit gesteuerten Aktoren für die Türfesthaltung oder für einen Türantrieb zu realisieren, bei welchen ein Bewegungswunsch der Fahrzeugtür durch eine erkannte Benutzerberührung der Fahrzeugtür ermittelt wird. Der Benutzer wird in seinem gewohnten Bedienablauf unterstützt und muss sich nicht umgewöhnen, wodurch in vorteilhafter Weise die Akzeptanz derartiger Assistenzsysteme verbessert wird.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensorsystems ist die mindestens eine Fahrzeugtür elektrisch gegenüber der Fahrzeugkarosserie isoliert, d.h. die erste Sensorelektrode ist gegenüber der zweiten Sensorelektrode isoliert.

Zur Isolierung ist beispielsweise zwischen den Scharnieren der Fahrzeugtür und der Karosserie eine Isolationsschicht angeordnet.

Zudem können Schrauben zur karosserieseitigen Befestigung der Scharniere der mindestens einen Fahrzeugtür von entsprechenden Isolationshülsen umgeben sein.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensorsystems ist ein Belag einer Innenseite der mindestens einen Fahrzeugtür elektrisch leitend ausgeführt. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich eine Berührung des Türbelages zu erkennen.

Zur leitfähigen Ausführung des Belags der Türinnenseite ist beispielsweise hinter dem Belag eine elektrisch leitende Folie aufgeklebt oder elektrisch leitende Textilfasern sind in den Belag eingebracht.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensorsystems ist der elektrisch leitende Belag mit dem Blech der Fahrzeugtür oder direkt mit der Auswerte- und Steuereinheit verbunden.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensorsystems ermittelt die Auswerte- und Steuereinheit die Kapazität zwischen der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie und erkennt eine Berührung der Fahrzeugtür, wenn sich die Kapazität ändert.

Zusätzlich oder alternativ erkennt die Auswerte- und Steuereinheit eine Berührung der Fahrzeugtür, wenn ein Stromfluss zwischen der mindestens einen Fahrzeugtür und dem Fahrzeugsitz über einen Insassen ermittelbar ist. Sitzt beispielsweise der Fahrer im Fahrzeugsitz und greift nach der Fahrzeugtür um diese zu schießen, dann fließt ein geringer gesundheitsunbedenklicher Strom über den Fahrer von der Fahrzeugtür zum Fahrzeugsitz, welcher von der Auswerte- und Steuereinheit detektierbar ist.

In Ausgestaltung des Sensorsystems wirkt die Fahrzeugtür als Sendeantenne und speist bei einer Berührung ein durch einen Generator erzeugtes Niederfrequenzsignal (NF-Signal) mit geringer Leistung ein.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensorsystems wirkt der Fahrzeugsitz als Empfangsantenne und empfängt bei einer Berührung das eingespeiste NF-Signal mit geringer Leistung.

Als Empfangsantenne können beispielsweise Drähte einer Sitzheizung im Fahrzeugsitz verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Sensorsystem kann in vorteilhafter Weise in einem Haltesystem oder einem Antriebssystem für eine Fahrzeugtür verwendet werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugausschnittes mit einem Blockdiagramm eines Sensorsystems.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, umfasst ein Sensorsystem 1 für ein Fahrzeug mindestens einen Sensor und eine Auswerte- und Steuereinheit 30, welche eine Berührung von mindestens einer Fahrzeugtür 20 erkennt, welche über entsprechende Scharniere 25 mit einer Fahrzeugkarosserie 10 verbunden ist. Erfindungsgemäß bildet die mindestens eine Fahrzeugtür 20 eine erste Sensorelektrode des mindestens einen Sensors und die Fahrzeugkarosserie 10 oder ein Fahrzeugsitz 40 bilden eine zweite Sensorelektrode des mindestens einen Sensors. Zur Berührungserkennung sind die Sensorelektroden mit der Auswerte- und Steuereinheit 30 elektrisch verbunden.
Die Figur zeigt beispielhaft einen Fahrzeugausschnitt mit nur einer über entsprechende Scharniere 25 mit der Fahrzeugkarosserie 10 verbundenen Fahrzeugtür 20. Die anderen nicht dargestellten Fahrzeugtüren oder Fahrzeugklappen können ebenfalls jeweils eine erste Sensorelektrode bilden, welche zur Berührungserkennung mit der Auswerte- und Steuereinheit 30 elektrisch verbunden ist. Die einzelnen Fahrzeugtüren oder die Fahrzeugklappen bilden jeweils mit der Fahrzeugkarosserie 10 einzelne Sensoren, welche mit der Auswerte- und Steuereinheit 30 verbunden sind und von dieser ausgewertet werden.
Das erfindungsgemäße Sensorsystem 1 verwendet jeweils die gesamte Fahrzeugtür 20 als sensitive Fläche. Um die Fahrzeugtür 20 als erste Sensorelektrode verwenden zu können, wird die Fahrzeugtür 20 über die Scharniere 25 potentialfrei an die Fahrzeugkarosserie 10 angebunden. Zur Berührungserkennung ermittelt die Auswerte- und Steuereinheit 30 die Kapazität zwischen der Fahrzeugtür 20 und der Fahrzeugkarosserie 10. Die Auswerte- und Steuereinheit erkennt eine Berührung der Fahrzeugtür 20, wenn sich die ermittelte Kapazität ändert.
Zur potentialfreien Anbindung der Fahrzeugtür 20 wird diese elektrisch gegenüber der Karosserie 10 isoliert. So kann zwischen den Türscharnieren 25 und der Fahrzeugkarosserie 10 eine Isolationsschicht, z.B. eine Kunststoffplatte, angeordnet werden und die Schrauben zur karosserieseitigen Befestigung der Scharniere 25 können von entsprechenden Isolationshülsen umgeben sein. Zudem werden Türhalter und elektrische Verbindungen isoliert, welche direkt mit dem Türblech verbunden sind, so dass keine direkte Masseverbindung zum Türblech besteht. Die potentialfreie Fahrzeugtür 20 kann als erste Elektrode eines kapazitiven Sensors verwendet werden. Wird das Türblech von einem Benutzer berührt, dann ändert sich die Kapazität und die Kapazitätsänderung kann von der Auswerte- und Steuereinheit 30 erfasst werden.
Um auch eine Berührung des Innenbelages der Fahrzeugtür 20 zu erkennen, können hinter dem Belag der Fahrzeugtür 20, welcher beispielsweise aus Stoff oder Leder hergestellt ist, dünne elektrisch leitende Folien aufgeklebt werden und mit dem Türblech oder direkt mit der Auswerte- und Steuereinheit 30 verbunden werden. Zusätzlich oder alternativ können elektrisch leitfähige Textilfasern in den Belag der Fahrzeugtür 20 eingebracht werden, um die elektrische Leitfähigkeit des Belags herzustellen bzw. zu erhöhen.
Zusätzlich oder alternativ kann die Auswerte- und Steuereinheit 30 zur Erkennung einer Berührung der Fahrzeugtür 20 eine weitere Messmethode mit einem aktiven Signal im Niederfrequenzbereich anwenden. Gemäß dieser Messmethode erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 30 eine Berührung der Fahrzeugtür 20, wenn ein Stromfluss zwischen der mindestens einen Fahrzeugtür 20 und dem Fahrzeugsitz 40 über einen Insassen ermittelt wird. D.h. die Fahrzeugtür 20 wirkt als Sendeantenne und es wird ein Niederfrequenzsignal mit geringer Leistung durch einen nicht dargestellten Generator eingespeist. Die Empfangsantenne ist im Fahrzeugsitz 40 untergebracht, wobei beispielsweise die Drähte der Sitzheizung verwendet werden. Sitzt der Benutzer im Fahrzeugsitz 40 und greift nach der Fahrzeugtür 20, um diese zu schließen, dann fließt ein geringer gesundheitsunbedenklicher Strom über den Benutzer von der Fahrzeugtür 20 zum Fahrzeugsitz 40. Dadurch erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 30, welche mit der Empfangsantenne, d.h. mit dem Fahrzeugsitz 40, verbunden ist, dass der Benutzer die Fahrzeugtür 20 von innen greift und schließen möchte, unabhängig vom Berührungspunkt an der Fahrzeugtür 20.
Das erfindungsgemäße Sensorsystem 1 für ein Fahrzeug unterstützt den Benutzer beim Bedienen einer Fahrzeugtür 20 unabhängig von der individuellen Betätigung bzw. Berührung der Fahrzeugtür 20. Da erfindungsgemäß die ganze Türfläche sensiert wird, wird eine positionsunabhängige Berührung der Fahrzeugtür 20 erkannt, beispielsweise beim Festhalten bzw. Schließen der Fahrzeugtür 20 am Türrahmen, beim Zuwerfen der Fahrzeugtür 20 durch Zug an der Türecke oberhalb des Türaußengriffs, insbesondere bei Coupes mit rahmenlosen Türen, beim Zuziehen der Fahrzeugtür 20 an der Bordwand bei offenem Fenster usw. Somit ist es mit dem erfindungsgemäßen Sensorsystem 1 möglich, intelligente Systeme mit gesteuerten Aktoren für die Türfesthaltung oder für einen Türantrieb zu realisieren.

Claims

Sensorsystem für ein Fahrzeug, mit mindestens einem Sensor und einer Auswerte- und Steuereinheit (30), welche durch Auswerten von Sensorsignalen eine Berührung von mindestens einer Fahrzeugtür (20) erkennt, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor die mindestens eine Fahrzeugtür (20) als erste Sensorelektrode und eine Fahrzeugkarosserie (10) oder einen Fahrzeugsitz (40) als zweite Sensorelektrode umfasst, welche zur Berührungserkennung mit der Auswerte- und Steuereinheit (30) verbunden sind.
Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fahrzeugtür (20) elektrisch gegenüber der Fahrzeugkarosserie (10) isoliert ist.
Sensorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolationsschicht zwischen Scharnieren (25) der Fahrzeugtür (20) und der Karosserie (10) angeordnet ist.
Sensorsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Schrauben zur karosserieseitigen Befestigung der Scharnieren (25) der mindestens einen Fahrzeugtür (20) von entsprechenden Isolationshülsen umgeben sind.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Belag einer Innenseite der mindestens einen Fahrzeugtür (20) elektrisch leitend ausgeführt ist.
Sensorsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass hinter den Belag eine elektrisch leitende Folie aufgeklebt ist oder elektrisch leitende Textilfasern in den Belag eingebracht sind.
Sensorsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Belag mit dem Blech der Fahrzeugtür (20) oder direkt mit der Auswerte- und Steuereinheit (30) verbunden ist.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (30) die Kapazität zwischen der Fahrzeugtür (20) und der Fahrzeugkarosserie (10) ermittelt und eine Berührung der Fahrzeugtür (20) erkennt, wenn sich die Kapazität ändert.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (30) eine Berührung der Fahrzeugtür (20) erkennt, wenn ein Stromfluss zwischen der mindestens einen Fahrzeugtür (20) und dem Fahrzeugsitz (40) über einen Insassen ermittelbar ist.
Sensorsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugtür (20) als Sendeantenne wirkt und bei einer Berührung ein durch einen Generator erzeugtes NF-Signal mit geringer Leistung eingespeist.
Sensorsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugsitz (40) als Empfangsantenne wirkt und bei einer Berührung das eingespeist NF-Signal mit geringer Leistung empfängt.
Sensorsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Drähte einer Sitzheizung im Fahrzeugsitz (40) als Empfangsantenne wirken.
Haltesystem oder Antriebssystem für eine Fahrzeugtür (20), gekennzeichnet durch ein Sensorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.