DE102006030639B4 - Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
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.
- Die Druckschrift
DE 101 00 137 A1 offenbart ein optoelektronisches System für eine automatische Fahrzeugtürschließung, um das Vorhandensein eines Hindernisses zu erfassen. Das kontaktlose optoelektronische System umfasst mindestens einen Sender zum Aussenden eines elektromagnetischen Energiesignals und mindestens einen Sensor zur Erfassung des durch den mindestens einen Sender ausgesandten elektromagnetischen Energiesignals. Ein Steuermodul in Verbindung mit dem mindestens einen Sender und dem mindestens einen Sensor überwacht und verarbeitet die durch den mindestens einen Sensor erfassten Signalunterbrechungen, um ein Hindernis zwischen dem mindestens einen Sender und dem mindestens einen Sensor zu erfassen. Das Steuermodul erzeugt ein Motorsteuersignal, um eine Fahrzeugtür beim Erfassen eines Hindernisses zwischen dem mindestens einen Sender und dem mindestens einen Sensor zu stoppen und zu öffnen. - Die Druckschrift
EP 1 346 124 B1 offenbart ein Verfahren in einer Einklemmschutzvorrichtung und in anderen Sicherheitssystemen für Türen von Fahrzeugen, bei denen die Türen mittels einer Kamera überwacht werden. - Die Druckschrift
WO 2004/078552 A1 - 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 durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
- 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 gemäß1 umfasst eine Heckklappe2 sowie ein seitliches Türelement3 . Das seitliche Türelement3 verfügt über jeweils einer seitlichen Begrenzung zugeordnete optische Sensoren4 zur Überwachung des Erfassungsbereiches5 . Hierbei wird durch die Anordnung der optischen Sensoren4 auf dem Türelement3 nicht die Erfassung von Objekten auf der gesamten Breite des Türelements3 durch den jeweiligen Erfassungsbereich5 abgedeckt, sondern nur der Öffnungs-8 und Schließweg7 des Türelements3 . - Die
2 zeigt die Heckklappe2 mit einem optischen Sensor4 , der mittig an der äußeren, rückwärtigen Oberkante der Heckklappe2 angeordnet ist. Abhängig vom Erfassungsbereich5 des optischen Sensors4 können durch diese Anordnung Objekte erfasst werden, die sich hinter und seitlich hinter der Heckklappe2 befinden. - Eine andere mögliche Anordnung der optischen Sensoren
4 zeigt die3 . Zwei optische Sensoren4 werden jeweils seitlich an der Oberkante der Heckklappe2 angeordnet, so dass sich die Erfassungsbereiche5 überschneiden und der jeweilige, einem optischen Sensor4 zuzuordnende Erfassungswinkel5 alle Objekte erfasst, die sich seitlich im Bereich der Heckklappe2 befinden. - Wie die
4 in seitlicher Ansicht zeigt, ist die Anordnung von zwei optischen Sensoren4 in einer Anordnung jeweils oberhalb und unterhalb der oberen Kante der Heckklappe2 sinnvoll, um über den Erfassungsbereich6 sowohl die außerhalb der Heckklappe2 als auch die innerhalb der Heckklappe2 befindlichen Objekte zu erkennen. - Eine andere denkbare Anordnung zeigt die
5 . Ein optischer Sensor4 wird innerhalb des Kraftfahrzeuges1 an der Oberkante der Heckklappe2 derart angebracht, dass er schwenkbar ist und der Erfassungsbereich6 je nach Stellung der Heckklappe2 den Bereich außerhalb oder innerhalb der Heckklappe2 erfasst. - Den hinteren Abschnitt des Kraftfahrzeuges
1 mit der Heckklappe2 und einem Schließweg7 der Heckklappe2 sowie einem innerhalb der Heckklappe2 angeordneten optischen Sensor4 zeigt die6 . Der Schließweg7 zeigt einen Gefahrenbereich auf, der bei geöffneter Heckklappe2 für Objekte unterhalb der Heckklappe2 vom optischen Sensor4 erfasst werden muss. - Den möglichen Gefahrenbereich im vom optischen Sensor
4 zu erfassenden Öffnungsweg8 der Heckklappe2 zeigt der Erfassungsbereich5 in der7 . - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Heckklappe
- 3
- Schiebeelement
- 4
- optischer Sensor
- 5
- Erfassungsbereich
- 7
- Schließweg Heckklappe
- 8
- Öffnungsweg Heckklappe
Claims (3)
- 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, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige optische Sensor (4 ) schwenkbar angeordnet ist. - 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.
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