DE102006030639A1

DE102006030639A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006030639A1
Application number: DE102006030639A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Spreng; Erwin Dipl.-Ing. Kessler (FH); Wolfgang Dr.-Ing. Schulter
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2026-07-04
Also published as: DE102006030639B4

Abstract

Ein Kraftfahrzeug (1) mit mindestens einem über eine Antriebseinheit zu betätigenden Türelement (3) und mindestens einem den Öffnungs- (8) und Schließweg (7) des Türelements (3) überwachenden optischen Sensor (4) soll ermöglichen, dass die durch ein Türelement (3) möglicherweise entstehenden Gefahren für Personen und Objekte im Öffnungs- (8) und Schließweg (7) besonders gering gehalten sind. Dazu ist erfindungsgemäß der jeweilige optische Sensor (4) datenseitig derart mit einer auf die Antriebseinheit einwirkenden Steuereinheit verbunden, dass bei Erkennung eines im Öffnungs- (8) oder Schließweg (7) befindlichen Objektes die Antriebseinheit abgeschaltet oder blockiert oder auf eine der ursprünglichen Bewegung entgegengesetzte Richtung umgeschaltet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem über eine Antriebseinheit zu betätigenden Türelement.
Moderne Kraftfahrzeuge sind typischerweise mit einer Mehrzahl von automatisierten oder motorisch betriebenen Tür- oder Fensterelementen, beispielsweise elektrischen Fensterhebern oder motorisch angetriebenen Türen oder Heckklappen, ausgestattet.

Bei derartigen Systemen ist jedoch aufgrund der vergleichsweise hohen Antriebskräfte in besonderem Maß auf den Schutz von Personen zu achten, die sich im Öffnungs- oder Schließweg dieser Tür- oder Fensterelemente befinden. Dabei soll das Einklemmen von Körperteilen zwischen der festen Karosserie und den beweglichen Elementen wirkungsvoll vermieden werden. Zur Vermeidung von Einklemmungen von Personen zwischen der Heckklappe und der Karosserie oder im Laufbereich der Schiebetür eines Kraftfahrzeuges können heutzutage Melder in Form von Kontaktleisten Verwendung finden, die an der unteren Kante einer Heckklappe angebracht sind oder karosserieseitig in die umlaufenden Dichtungsgummis an den Öffnungen eines Kraftfahrzeuges, die durch eine Heckklappe oder eine Schiebetür verschlossen werden, integriert sind. Durch das Einklemmen von Körperteilen zwischen den beweglichen Elementen einer Tür oder eines Fensters und diesen Kontaktleisten wird ein Kontakt ausgelöst, der die Antriebseinheit der beweglichen Elemente stoppt.

Des weiteren können zur Vermeidung von Einklemmungen oder Überlastungen Sensoren installiert werden, die Laständerungen in der Antriebsmechanik einer Heckklappe oder einer Schiebetür erkennen und auswerten. Dazu gehört das Erkennen von Drehzahländerungen der Antriebsmechanik oder Stromschwankungen des Antriebsmotors. Bei Vorliegen einer solchen Überlastung wird die Antriebseinheit ebenfalls gestoppt.

Diese Systeme zur Abschaltung oder Blockade der Antriebseinheit können jedoch erst dann aktiviert werden, wenn die jeweilige Person in direkten Kontakt zur Kontaktleiste, in diesem Fall mit der karosserieseitigen Umrandung der Öffnung des Kraftfahrzeuges, kommt.

Nicht berücksichtigt hierbei sind jedoch beispielsweise Personen, die sich unter einer geöffneten Heckklappe befinden und während des Schwenkvorgangs beim Schließen der Heckklappe von dieser nach unten gedrückt werden. Das gilt insbesondere für höhere Schließgeschwindigkeiten.

Das Vorhandensein von Personen oder Objekten wie geparkten Kraftfahrzeugen oder festen Hindernissen hinter der geschlossenen Hecklappe kann von den bisherigen Lösungen ebenfalls nicht oder nicht rechtzeitig erfasst werden, so dass das Öffnen einer Heckklappe zur Gefahr für Personen im Öffnungsbereich der Heckklappe sowie zu mechanischen Beschädigungen führen kann.

Kontaktleisten im Laufbereich einer Schiebetür für im Laufbereich befindliche Personen oder Objekte wirken ebenfalls nur bedingt als Einklemmschutz, insbesondere bei einer höheren Schließgeschwindigkeit, die konstruktionsbedingt für ein Einrasten in der Verriegelungsvorrichtung notwendig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug der oben genannten Art mit mindestens einem über eine Antriebseinheit zu betätigenden Türelement anzugeben, bei dem die durch dieses Türelement möglicherweise entstehenden Gefahren für Personen und Objekte im Öffnungs- und Schließweg besonders gering gehalten sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem einem über eine Antriebseinheit zu betätigenden Türelement mindestens ein den Öffnungs- und Schließweg des Türelements überwachender optischer Sensor zugeordnet ist, wobei der jeweilige optische Sensor datenseitig derart mit einer auf die Antriebseinheit einwirkenden Steuereinheit verbunden ist, dass bei Erkennung eines im Öffnungs- oder Schließweg befindlichen Objektes die Antriebseinheit abgeschaltet oder blockiert oder auf eine der ursprünglichen Bewegung entgegengesetzte Richtung umgeschaltet wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine Person oder ein Objekt im Öffnungs- und Schließweg der Türelemente rechtzeitig erkannt werden sollte, um eine Einklemmung zu vermeiden. Die herkömmliche Technik unter Verwendung von Kontaktleisten setzt jedoch eine bereits erfolgte Berührung voraus. Um im Gegensatz dazu eine besonders frühzeitige Erkennung vor einer Einklemmung zu ermöglichen, sollte die Erfassung von Hindernissen im Öffnungs- oder Schließweg der Türelemente berührungslos erfolgen. Dazu ist das Erkennungssystem auf der Basis optischer Sensoren ausgeführt. Diese sollten sodann unmittelbar mit einer zugeordneten Steuer- oder Antriebseinheit für das Türelement zusammenwirken, um reaktionsschnell und bedarfsgerecht einen Abbruch eines Schließvorgangs zu gewährleisten.

Um ein Gefahrenpotential bereits im Ansatz zu erkennen und nicht relevante Erkennungen von Objekten außerhalb des Gefahrenbereiches auszuschließen, ist vorteilhafterweise eine Abstandsmessung zu Objekten jeglicher Art vorgesehen.

Dabei ist der Erfassungsbereich des jeweiligen optischen Sensors derart ausgelegt, dass er auf die spezifischen Maße des Kraftfahrzeuges und der zu überwachenden Türelemente des Kraftfahrzeuges und des Nahbereiches um diese Elemente voreingestellt ist.

Für die Erkennung von Objekten im gesamten Öffnungs- und Schließweg der Türelemente und die Beschränkung auf eine möglichst kleine, aber ausreichende Anzahl von optischen Sensoren sind die optischen Sensoren vorteilhafterweise derart angebracht, dass sie einen Betrachtungswinkel von mindestens 40 Grad, vorzugsweise aber mindestens 120 Grad, abdecken.

Um einen Erfassungsbereich sowohl unter einer geöffneten Heckklappe als auch hinter einer geschlossenen Heckklappe mit nur einem optischen Sensor zu gewährleisten, ist dieser vorzugsweise über die Längsachse schwenkbar angeordnet.

Die optischen Sensoren sind vorzugsweise als Lasersensoren ausgelegt. Die Funktionsweise ist dergestalt, dass eine Laserquelle einen Lichtstrahl abschickt. Strahlt dieser auf ein Objekt, wird er reflektiert. Im besonderen Fall der Überwachung von Öffnungs- oder Schließwegen geht es vor allem darum, ein Objekt zu erkennen. Dazu genügt grundsätzlich die Reflektion des Laserstrahls und die positive Erkennung der Reflektion, um die Steuereinheit in die Lage zu versetzen, ein Signal zur Abschaltung oder Blockade der Antriebseinheit zu senden. Dieses Signal kann auch die Umschaltung der Antriebseinheit auslösen, um das Türelement entgegen der ursprünglichen Richtung zu bewegen.

Des weiteren kann über einen solchen Lasersensor eine Abstandsmessung durchgeführt werden. Diese dient im Falle der Überwachung des Nahbereichs eines Kraftfahrzeugs dazu, Gefahren zu erkennen und den Abstand zu Hindernissen beispielsweise im Öffnungs- und Schließweg der Heckklappe zu erfassen. Zur Durchführung der Abstandsmessung mittels Laserstrahl sind verschiedene Messverfahren denkbar.

Insbesondere kann die vom Lichtstrahl benötigte Zeit von der Entsendung des Strahl bis zur Reflektion zur Quelle, die sogenannte Pulslaufzeit, gemessen werden. Unter Zugrundelegung der Lichtgeschwindigkeit als Konstante kann durch Messen der Laufzeit die Distanz zwischen der Quelle des Laserstrahls und dem reflektierenden Objekt gemessen werden. Einer der Vorteile dieses Verfahrens ist die geringe Reaktionszeit sowie die hinreichend genaue Anwendbarkeit in einem Messbereich von 1 Meter bis zu mehreren Kilometern. Allerdings ist aufgrund der hohen Geschwindigkeit die exakte Messung sehr aufwendig. Außerdem ist der Messbereich nicht relevant, da für die vorliegende Erfindung ein Messbereich von wenigen Metern ausreichend ist.

Ein anderes Verfahren, die Interferometrie, misst den Unterschied zwischen den Wellenlängen: Da jeder Laserstrahl, also jedes Lichtsignal, über eine bestimmte Wellenlänge verfügt, besteht ein Unterschied zwischen dem ursprünglichen, zum Objekt gesandten Strahl und dem vom Objekt zur Quelle reflektierten Strahl. Dieser Unterschied zwischen den beiden Wellenlängen verhält sich proportional zur Distanz zwischen Quelle und Objekt, wobei eine Wellenlänge als Referenz genutzt werden muss, da es nicht möglich ist, die Wellenlänge des Lasers exakt einzustellen. Vorteil dieses Verfahrens ist die hohe Genauigkeit, mit der die Distanz festgestellt werden kann. Allerdings ist mit herkömmlichen Lasern nur eine maximale Messentfernung von etwa 1 Meter erreichbar. Um den Bereich oberhalb der für die vorgesehene Anwendung notwendigen Distanzen von mehr als 1 Meter abzudecken, wäre ein External Cavity Laser erforderlich, der wesentlich höhere Kosten als für herkömmliche Laser verursacht.

Ein weiteres Verfahren zur Abstandsmessung mittels Laser ist die Phasenmodulation. Dieses Verfahren nutzt das besondere Merkmal des reflektierten Strahls, dass dieser nicht in Phase mit dem ursprünglichen Strahl ist. Diese Modulation der Phase kann gemessen werden; aus der Phasendifferenz ist die Distanz zwischen der Quelle und dem Objekt zu errechnen. Der Nachteil dieser Messmethode tritt nur bei großen Entfernungen zutage. Dann würde die Phasenverschiebung mehr als 360 Grad betragen und eine Distanzberechnung würde nicht korrekt erfolgen.

Ein Laserstrahl arbeitet punktgenau. Damit er flächig messen kann, was für die Erkennung eines Objektes im Nahbereich des Kraftfahrzeuges erforderlich ist, ist die Quelle des Laserstrahls vorteilhafterweise schwenkbar angebracht, um den erforderlichen Betrachtungswinkel zu bestreichen. Eine andere Möglichkeit ist die Ablenkung des Laserstrahls mittels Prismen oder Spiegeln. Durch die Art der Anbringung dieser Prismen oder Spiegel lässt sich der Erfassungsbereich derart einstellen, dass sowohl der Nahbereich des Kraftfahrzeuges als auch der Öffnungs- und Schließweg eines beweglichen Türelementes überwacht werden kann.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Verwendung einer Steuereinheit, die direkt auf die Antriebseinheit von Türelementen wirkt, und die Anbringung von optischen Sensoren, die bei Erkennen von Objekten im Öffnungs- und Schließweg eines Türelementes ein Signal an die Steuereinheit senden, die Einklemmung von Personen zwischen der starren Karosserie und den beweglichen Türelementen sowie unterhalb der Heckklappe auf besonders einfache und wirksame Weise vermieden werden kann.

Des weiteren können Beschädigungen mechanischer Art, die durch das Öffnen von schwenkbaren Türelementen wie einer Heckklappe an geparkten Kraftfahrzeugen entstehen können, vermieden werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
1 ein Kraftfahrzeug mit einem beweglichen seitlichen Türelement, einer Heckklappe und den jeweiligen zugeordneten optischen Sensoren,
2 die rückwärtige Ansicht der Heckklappe eines Kraftfahrzeuges mit einem mittig angeordneten optischen Sensor,
3 die rückwärtige Ansicht der Heckklappe eines Kraftfahrzeuges mit zwei jeweils seitlich angeordneten optischen Sensoren,
4 die seitliche Ansicht der geöffneten Heckklappe eines Kraftfahrzeuges mit zwei oberhalb und unterhalb der Heckklappe angeordneten optischen Sensoren und den Erfassungsbereichen der optischen Sensoren,
5 die seitliche Ansicht der geschlossenen Heckklappe eines Kraftfahrzeuges mit einem unterhalb der Heckklappe schwenkbar angeordneten optischen Sensor und den Erfassungsbereichen des optischen Sensors,
6 die seitliche Ansicht der geöffneten Heckklappe eines Kraftfahrzeuges mit dem Öffnungsweg der Heckklappe und einem unterhalb der Heckklappe schwenkbar angeordneten optischen Sensor,
7 die seitliche Ansicht der geschlossenen Heckklappe eines Kraftfahrzeuges mit dem Öffnungsweg der Heckklappe und einem unterhalb der Heckklappe schwenkbar angeordneten optischen Sensor.
Das Kraftfahrzeug 1 gemäß 1 umfasst eine Heckklappe 2 sowie ein seitliches Türelement 3. Das seitliche Türelement 3 verfügt über jeweils einer seitlichen Begrenzung zugeordnete optische Sensoren 4 zur Überwachung des Erfassungsbereiches 5. Hierbei wird durch die Anordnung der optischen Sensoren 4 auf dem Türelement 3 nicht die Erfassung von Objekten auf der gesamten Breite des Türelements 3 durch den jeweiligen Erfassungsbereich 5 abgedeckt, sondern nur der Öffnungs- 8 und Schließweg 7 des Türelements 3.
Die 2 zeigt die Heckklappe 2 mit einem optischen Sensor 4, der mittig an der äußeren, rückwärtigen Oberkante der Heckklappe 2 angeordnet ist. Abhängig vom Erfassungsbereich 5 des optischen Sensors 4 können durch diese Anordnung Objekte erfasst werden, die sich hinter und seitlich hinter der Heckklappe 2 befinden.
Eine andere mögliche Anordnung der optischen Sensoren 4 zeigt die 3. Zwei optische Sensoren 4 werden jeweils seitlich an der Oberkante der Heckklappe 2 angeordnet, so dass sich die Erfassungsbereiche 5 überschneiden und der jeweilige, einem optischen Sensor 4 zuzuordnende Erfassungswinkel 5 alle Objekte erfasst, die sich seitlich im Bereich der Heckklappe 2 befinden.
Wie die 4 in seitlicher Ansicht zeigt, ist die Anordnung von zwei optischen Sensoren 4 in einer Anordnung jeweils oberhalb und unterhalb der oberen Kante der Heckklappe 2 sinnvoll, um über den Erfassungsbereich 6 sowohl die außerhalb der Heckklappe 2 als auch die innerhalb der Heckklappe 2 befindlichen Objekte zu erkennen.
Eine andere denkbare Anordnung zeigt die 5. Ein optischer Sensor 4 wird innerhalb des Kraftfahrzeuges 1 an der Oberkante der Heckklappe 2 derart angebracht, dass er schwenkbar ist und der Erfassungsbereich 6 je nach Stellung der Heckklappe 2 den Bereich außerhalb oder innerhalb der Heckklappe 2 erfasst.
Den hinteren Abschnitt des Kraftfahrzeuges 1 mit der Heckklappe 2 und einem Schließweg 7 der Heckklappe 2 sowie einem innerhalb der Heckklappe 2 angeordneten optischen Sensor 4 zeigt die 6. Der Schließweg 7 zeigt einen Gefahrenbereich auf, der bei geöffneter Heckklappe 2 für Objekte unterhalb der Heckklappe 2 vom optischen Sensor 4 erfasst werden muss.
Den möglichen Gefahrenbereich im vom optischen Sensor 4 zu erfassenden Öffnungsweg 8 der Heckklappe 2 zeigt der Erfassungsbereich 5 in der 7.

1: Kraftfahrzeug
2: Heckklappe
3: Schiebeelement
4: optischer Sensor
5: Erfassungsbereich
7: Schließweg Heckklappe
8: Öffnungsweg Heckklappe

Claims

Kraftfahrzeug (1) mit mindestens einem über eine Antriebseinheit zu betätigenden Türelement (3) und mindestens einem den Öffnungs- (8) und Schließweg (7) des Türelements (3) überwachenden optischen Sensor (4), wobei der jeweilige optische Sensor (4) datenseitig derart mit einer auf die Antriebseinheit einwirkenden Steuereinheit verbunden ist, dass bei Erkennung eines im Öffnungs- (8) oder Schließweg (7) befindlichen Objektes die Antriebseinheit abgeschaltet oder blockiert oder auf eine der ursprünglichen Bewegung entgegengesetzte Richtung umgeschaltet wird.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, bei dem der jeweilige optische Sensor (4) für eine Abstandsmessung zu dem jeweiligen Objekt ausgelegt ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der jeweilige optische Sensor (4) einen Erfassungsbereich (5) von mindestens 40 Grad, vorzugsweise mindestens 120 Grad, abdeckt.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der jeweilige optische Sensor (4) schwenkbar angeordnet ist.