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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Überwachung eines Gefährdungsbereiches mit
mindestens zwei zueinander unter Einklemmgefahr beweglichen Teilen
eines Kraftfahrzeugs.
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Ohne
Beschränkung der Erfindung wird nachfolgend nur auf den
Bereich von Verdecksystemen an Personenkraftfahrzeugen als bewegliche
Teile bzw. Außenteile im Sinne der vorliegenden Erfindung
eingegangen. Diese Fahrzeuge sind ein zahlenmäßig
und damit auch wirtschaftlich sehr bedeutsames Einsatzfeld mit hohen
Anforderungen an Zuverlässigkeit und Sicherheit in Betrieb
und Handhabung. Gerade in den letzten Jahren sind in diesem Bereich
zahlreiche manuelle Antriebe durch motorisch und insbesondere elektromotorisch
betriebene Einheiten ersetzt worden. Klapp-Dächer und/oder Faltverdecke
sind hierbei als besonders wichtige Einsatzfelder zu nennen, da
hier der Einsatz motorisch betriebener Einheiten den Bedienkomfort
in besonderer Weise gesteigert hat. Dennoch ist die vorliegende
Erfindung in Bezug auf sonstige bewegliche Bauteile oder Baugruppen
auch außerhalb des Fahrzeugbereichs anwendbar, bei denen
eine Einklemmgefahr an motorisch zueinander bewegten Elementen herrscht.
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Es
ist u. a. aus der
DE
102 32 413 A1 bekannt, dass bei bewegbaren Fahrzeugteilen
Mittel zur Realisierung eines frühzeitigen und umfassenden Einklemmschutzes
erforderlich sind. Nach dieser Lehre wird ein Überwachungsbereich
außerhalb und/oder innerhalb des betreffenden Fahrzeugs
unter Verwendung mehrerer Sensoren überprüft,
wobei die Grenzen des Überwachungsbereichs zur Minderung
von Störeinflüssen keinen großen Abstand
von dem Fahrzeug aufweisen. Die eingesetzten Sensoren können
dabei nach einem oder mehreren der Prinzipien Radar, Ultraschall
oder Laserscannen arbeiten.
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Aus
der
DE 102 48 762 34 ist
ein Kraftfahrzeug mit einem fahrbaren Verdeck bekannt, wobei eine
Steuereinrichtung zur Steuerung einer Verdeckbewegung eine Detektionseinrichtung
umfasst, welche eine Sensorik zum Erkennen eines Eingriffes in einen
Bewegungsraum eines Verdeckmechanismus aufweist. Die vorgesehene
Sensorik arbeitet nach unterschiedlichen Messprinzipien und umfasst
dementsprechend Bildsensoren, Lichtsende- und Empfangssensoren,
kapazitive Sensoren und Induktions- bzw. Stromsensoren, um nach
Erkennen einer Störung bzw. dem Erkennen einer Einklemmsituation
die Verdeckbewegung in einen Sicherheitsmodus zu überführen,
aus dem die Verdeckbewegung wahlweise mit reduzierter Geschwindigkeit
fortgesetzt, stillgesetzt oder reversiert wird. Durch die ausdrücklich verschiedenartigen
Sensorsysteme wird gewährleistet, dass keine gegenseitige
Störung der Sensoren auftritt und bei einer Einklemmsituation
in jedem Fall eines der parallel arbeitenden Systeme rechtzeitig ein
Eingreifen auslöst.
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Sensor-Systeme
in sicherheitsrelevanten Anwendungen werden regelmäßig
redundant ausgelegt, wobei bewusst verschiedene Realisierungen und
keine baugleichen Einzelsysteme verwendet werden. Hinter dieser
Vorgehensweise steht der Grundgedanke der Diversität. Unter
diesem auch als "Vielfalt" auffassbaren Beg riff wird in der Technik
eine Strategie zur Erhöhung der Ausfallsicherheit verstanden.
Aus der Erkenntnis, dass Systeme, die das Gleiche leisten, aber
unterschiedlich realisiert sind, auch gegen unterschiedliche Störungen
empfindlich bzw. unempfindlich sind, wird eine erhöhte
Sicherheit auch dafür hergeleitet, dass möglichst
nicht alle Systeme gleichzeitig ausfallen. Im Sinne einer diversitären
Redundanz wird damit sicherzustellen versucht, dass nicht ein systematischer
Fehler sämtliche redundanten Systeme ausfallen lässt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren
der eingangs genannten Art zum zuverlässigen und fehlerresistenten
Erfassen einer Einklemmsituation bei effizienterer Überwachung
weiterzubilden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche
jeweils gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand
der jeweiligen Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß zeichnet
sich eine Vorrichtung zur Überwachung eines Bereiches mit
mindestens zwei zueinander unter Einklemmgefahr beweglichen Teilen
dadurch aus, dass in dem innerhalb und/oder außerhalb eines
Fahrzeugs liegenden Gefährdungsbereich mindestens ein Kombinationssensor
zur Überwachung angeordnet ist, wobei der Kombinationssensor
mindestens einen Ultraschall- und einen Mikrowellensensor und Auswertemittel
zur selbsttätigen Plausibilitätsprüfung
der Sensorergebnisse umfasst. Ein erfindungsgemäßes
Verfahren zur Überwachung eines Gefährdungsbereiches
mit mindestens zwei zueinander unter Einklemmgefahr beweglichen
Teilen eines Fahrzeuges zeichnet sich dementsprechend dadurch aus,
dass unter Verwendung mindestens eines Kombinationssensors zur Überwachung
eines innerhalb und/oder außerhalb eines Fahrzeugs liegenden
Gefährdungsbereiches Informationen aus einem Ultraschall-
und einem Mikrowel len-Ausgangssignal gemeinsam ausgewertet und auf
Plausibilität der Sensorergebnisse überprüft werden.
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Sensoren
in Einklemmschutzvorrichtungen sollen resistent gegen Verschmutzungen
und möglichst alle Störgrößen
sein, um immer unterscheidbare Nutzsignale und entsprechend zuverlässige Alarmsignale
zu liefern. Fehler bzw. Fehlalarme sind vor dem Hintergrund möglicher
Personenschäden nicht tolerierbar. Einklemmschutzvorrichtungen
und entsprechende Verfahren unterliegen aber noch weiteren besonderen
Anforderungen, durch die sie sich klar z. B. gegen Parkabstandssensoren
PDC etc. unterscheiden: Ein Anwender bzw. Fahrer muss während
einer zu überwachenden Aktion weder eingreifen können,
noch muss er überhaupt anwesend sein. Damit muss von einer
erfindungsgemäß verbesserten Einklemmschutzvorrichtung
mit erhöhter Zuverlässigkeit verlangt werden,
dass sie ihre Ergebnisse selbstständig auf Plausibilität überprüft
und bewerten, um in einem automatischen Ablauf selbst ohne anwesenden
Fahrer auch im Fall einer Störung ein Maximum an Sicherheit
gewährleisten zu können.
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Vorzugsweise
werden Bewegungsgeschwindigkeiten bzw. Eingriffgeschwindigkeiten
von typisch etwa 2 m/s mindestens innerhalb eines zu überwachenden
Gefährdungsbereiches sicher aufgelöst. Dabei ist
ein einem Gefährdungsbereich angepasster Überwachungsbereich
bzw. Field of view, kurz FOV, einer derartigen Vorrichtung auf einen
Nahbereich um eine Gefahrenstelle herum ausgerichtet und deckt für
die Funktion einer Früherkennung insbesondere einen Nahbereich
ab. Dieser Nahbereich lässt sich regelmäßig
als Abstandsbereich von wenigen Zentimetern, z. B. nur knapp 2 cm,
bis etwa 2 m angeben.
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Vorzugsweise
ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anpassung
an einen zu überwachenden Gefährdungsbereich ausgebildet,
der veränderlich ist, insbesondere im Zug zulässiger
Bewegun gen von Klappen etc. in und/oder an einem Fahrzeug. Insbesondere
handelt es sich bei den beweglichen und/oder bewegten Teilen, an
oder zwischen denen eine Einklemmgefährdung zu überwachen
ist, um Hauben, Deckel oder Elemente eines Klappdachs oder Stoffverdecks,
die sich typischerweise mit ca. 0,1 m/s bewegen. Insbesondere ist
der Sensor in einem Bewegungsablauf selber integriert, so dass der Sensor
keinen festen Bezugspunkt mehr darstellt.
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Dabei
ist eine erfindungsgemäße Einklemmschutzvorrichtung
vorzugsweise an einem Dachsegment oder Verdeckgestänge
selber angeordnet, insbesondre seitlich, oder an einem Kofferraumdeckel. In
einer bevorzugten Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße
Vorrichtung in einem Bewegungsablauf integriert, in dessen Verlauf
eine Einklemmgefährdung erst auftritt. Dabei ist eine solche
Vorrichtung vorzugsweise auch dann unter voller Überwachungsfunktion
bewegbar, wenn ein Fahrzeug selber in Bewegung ist. Dies ist zur Überwachung
und Kontrolle z. B. der Funktion "open while driving" an Klapp-Dächern
für Personenkraftfahrzeuge erforderlich.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung werden mindestens ein
Mikrowellensensor und mindestens ein Ultraschallsensor voneinander
unabhängig zu- und abgeschaltet sowie betrieben. Auf dieser
Eigenschaft aufbauend wird bei Verdacht auf Ortung eines Objektes
in dem Gefährdungsbereich aus einem energiesparenden Außenüberwachungs-
bzw. Umfelderkennungsbetrieb in einer Art von Stand-by-Modus kurzfristig
auf einen Vollbetrieb unter Einsatz des vollständigen Kombinationssensors
umgeschaltet, wobei der regelmäßig energieintensivere
Mikrowellensensor dem bereits als Stand-by-Überwachung laufenden
Ultraschallsensor zugeschaltet wird.
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Vorzugsweise
werden als Sensoren die bereits in der
DE 197 22 180 02 angegebenen Sensoren
mit frequenzmodulierter Dauerwelle bzw. frequency modulated continuous
wave-, beziehungsweise abgekürzt FMCW-Sensoren eingesetzt,
so dass in einer Ausführungsform eine Dopplerfrequenz-Koinzidenz
mindestens eines CW-Ultraschall- und mindestens eines CW-Mikrowellen-Sensors
ausgewertet wird. Hierbei wird der Radaranteil vorzugsweise mit
einer Mittenfrequenz von ca. 24 GHz im ISM-Band betrieben, der Ultraschallanteil
mit einer Mittenfrequenz von ca. 40 kHz bis etwa 200 kHz.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung zur Nennung weiterer
Vorteile und Eigenheiten weiter beschrieben. Es zeigen in skizzierter
Form:
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1:
eine Darstellung einer in einem Element eines mehrteiligen Klapp-Dachs
eines Personenkraftfahrzeuges angeordneten erfindungsgemäßen
Einklemmschutzvorrichtung in einer Seitenansicht;
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2:
die Ansicht gemäß 1 als Momentaufnahme
während einer Öffnungs- oder Schließbewegung
des mehrteiligen Klapp-Dachs;
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3:
die Ansicht gemäß 2 mit Darstellung
eines Überwachungsbereiches eines an einem Kofferraumdeckel
befestigten Kombinationssenors;
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4:
einen Ausschnitt aus einer Frontalansicht einer Anordnung gemäß 1 bei
geschlossenem Klapp-Dach;
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5:
einen Ausschnitt aus einer Draufsicht einer Anordnung gemäß 1 und 4;
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6:
eine perspektivische Ansicht eines Kombinationssensors mit einem
Ultraschallwandler und je vier Mikrowellen-Sende- und Empfangsantennen;
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7a und 7b:
Blockschaltbilder von Ausführungsformen von Kombinationssenoren
mit einem Ultraschallwandler und getrennten Ultraschallsende- und
-empfangswandlern bei je nur einem Mikrowellensende- und -empfangswandler.
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Nachfolgend
werden über die zu beschreibenden Abbildungen hinweg für
gleiche Elemente sowie Elemente gleicher Funktion auch einheitlich gleiche
Bezeichnungen gewählt. Dabei ist den nachfolgend beschriebenen
Abbildungen ein Rechtehand-Koordinaten-System zugrunde gelegt worden,
dessen x-Achse in Fahrtrichtung eines Fahrzeugs 1 weist.
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Eine
Verwendung von Ultraschall- und Mikrowellensensoren zur Überwachung
eines Bereiches mit mindestens zwei zueinander unter Einklemmgefahr
beweglichen Teilen eines Fahrzeuges ist u. a. aus der
DE 102 48 762 B4 bekannt.
Ultraschall- und Mikrowellensensoren arbeiten unabhängig
von Beleuchtung und Farbe, Nässe oder Verschmutzung mit
hoher Linearität und Langzeitstabilität. Die im
Allgemeinen große Dynamik der Empfangssignale gewährleistet
eine gute Unterscheidbarkeit der Zielobjekte, die verhältnismäßig
geringe Datenmenge ermöglicht eine einfache Datenaufnahme
und schnelle Signalverarbeitung. Mit ihrem einfachen Aufbau und
geringen Preis sind Ultraschallsensoren seit langem in der Messtechnik
etabliert. Durch die Fortschritte bei der Entwicklung von Mikrowellenkomponenten
und der Aufbautechnik sind auch Mikrowellensensoren zunehmend preiswert
herstellbar.
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Beide
Sensorprinzipien leiden jedoch unter verschiedenen Störeinflüssen.
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Störquellen
bei Ultraschall:
- • starke Störquellen
im Erfassungsbereich Nutzfrequenzen maskieren oder vortäuschen.
So sind Telefonklingeln und Schlüsselklirren sowie bewegte
Textilien (z. B. schwankende Gardinen) bekannte Fehlerquellen für
Ultraschall-Bewegungsmelder;
- • Temperaturgradienten, Strömungen oder stoffliche
Veränderungen des Mediums machen sich in Amplituden- und
Phasenfluktuationen der Empfangssignale bemerkbar.
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Störquellen
bei Mikrowellen bzw. im Radar-Bereich:
- • geringe
Unterschiede des Wellenwiderstandes bei Reflexion an nichtleitenden
Materialien führen jedoch zu viel kleineren Echoamplituden
im Vergleich zu denen bei leitenden Oberflächen. Der Erfassungsbereich
ist in der Regel nicht auf den Überwachungsraum begrenzt,
da Holz, Gips und Glas für Mikrowellen durchlässig
sind. Die Empfindlichkeit einfacher Mikrowellenmodule ist im Wesentlichen
durch das Phasenrauschen der Signalquelle begrenzt. Bei ungeeigneter
Auslegung des Sensors können sich elektrische Störfelder
in der Umgebung bemerkbar machen;
- • Leuchtstofflampen beeinflussen das Mikrowellensignal:
Die mit der 50-Hz-Netzfrequenz pulsierende Plasmasäule
erzeugt ein Störspektrum aus Harmonischen dieser Frequenz.
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Nutzung
von Redundanz und Diversität bewirkt zwar ein teilweises
Ausblenden der genannten Störeinflüsse für
einen Sensortyp durch ungestörte Signale des anderen. Es
fehlt bei hohem apparativem Aufwand dann jedoch jeweils an einer
Bestätigungsmessung.
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Mit
dem Einsatz eines Ultraschall-Mikrowellen-Kombinations- bzw. Multisensors
ist aufgrund der Wellenstruktur und des gleichen zugrunde liegenden Auswerteprinzips
der Geschwindigkeits- und Entfernungsmessung eine Verknüpfung
der Sensoraussagen auf Signalebene möglich. Dadurch hebt
sich ein Kombinationssensor hinsichtlich Relevanz der Aussage und
seinen Anwendungsmöglichkeiten deutlich von allen bestehenden
Lösungen zur Objekt- und Bewegungserfassung mit dualen
Komponenten ab und lässt erweitere Signal- bzw. Ergebnisauswertungen unter
hoher Störsicherheit und Reduzierung der Hardware zu, wie
u. a. in der
DE 197
41 783 A1 offenbart. Nutzsignale liegen dann vor, wenn
die von einer Objektbewegung verursachten und am Empfangsort gemessenen
Dopplerfrequenzen kohärent sind, d. h. ihr Verhältnis
dem reziproken Wellenlängenverhältnis von Ultraschall
und Mikrowelle entspricht. Diese in der
DE 26 13 845 C3 offenbarte Dopplerfrequenz-Koinzidenz
bildet das grundlegende Auswerteprinzip des nachfolgend verwendeten kombinierten
Ultraschall-Mikrowellen-Kombinations- bzw. Multisensors.
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Die
durch den Einsatz eines entsprechenden Kombinationssensors erreichbaren
Vorteile sind u. a.:
- • Redundanz:
Mit
Auswertung einer sog. diversitären Redundanz weist das
Fusionsergebnis eine signifikant erhöhte Robustheit gegenüber
Störeinflüssen der Einzelsensoren auf. Hierdurch
wird die Glaubwürdigkeit der Sensoraussage erhöht.
Der Aussagegewinn durch den Einsatz von Kombinationssen sorsystemen
beruht auf der Verknüpfung redundanter und komplementärer
Informationen. Durch die Redundanz wird die Unsicherheit der Sensorsignale
verringert, das Signal-Rausch-Verhältnis erhöht
sowie die Plausibilität der Aussage überprüft.
Diesen Anspruch erfüllen in geeigneter Weise Sensorsysteme,
die zur Detektion von Objekten und Objektbewegungen gleichzeitig
akustische Wellen und Mikrowellen verwenden und die Redundanz der
Empfangssignale aus einem sich überdeckenden räumlichen
Erfassungsbereich auswerten.
- • Ergänzung von Information:
Die höhere
Dimensionalität des Beobachtungsraumes führt zu
Sensoraussagen, die mit mehrfacher Anordnung identischer Sensoren
nicht erzielt werden können
- • Plausibilitätsprüfung:
Verbesserung
der Sensoraussage, insbesondere hinsichtlich einer Steigerung der
Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit der Bewegungsdetektion
von Objekten sowie der Auflösung und Genauigkeit der Messung
des Abstandes und der Relativgeschwindigkeit zum Sensor. Durch nicht
artgleiche Sensoren können sich ergänzende komplementäre
Informationen aufgenommen werden. Ihre Auswertung führt
zur einem, gegenüber Einzel- oder redundanten Sensoren
erweiterten, Ansprechbereich auf verschiedene Objektmerkmale und durch
Ergänzung unvollständiger Informationen der Einzelsensoren
zur Eliminierung von Mehrdeutigkeiten.
- • Selbstständige Anpassung an Umgebungsveränderungen:
Die
Funktion könnte ohne aufwendige Montage und Kalibration
und nahezu unabhängig vom Aufstellungsort und den Umgebungsbedingungen gewährleistet
sein. Baugleiche Kombinationssensoren können also an verschiedenen
Positionen einge setzt werden, ohne dass separate Voreinstellungen,
Training oder Eichungen erforderlich wären.
- • Selbsttest und Selbstkalibration:
Driften und
Alterungserscheinungen des Sensors können selbständig
fortlaufend im Elektronikteil erkannt und kompensiert werden.
- • Einbau im Fahrzeugaußenbereich:
Ultraschall
und Mikrowellen sind praktisch die einzigen Sensorsysteme, die auch
bei geschlossenem Dach den Außenbereich überwachen
können, so dass sie auch als Umfelderkennungssysteme für
Einklemmschutzsysteme einsetzbar sind. Mikrowellen können
außer Wasser und Metall die meisten Materialien durchstrahlen.
Der Ultraschall-Sensor muss an einer Fahrzeugaußenfläche
sitzen, damit der Schallwandler zum Ausbreitungsmedium Kontakt hat,
vgl. Ultraschall-Parkhilfe im Stoßfänger. Somit
begrenzt der Ultraschall-Sensor den Einbau eines entsprechenden
Kombinationssensors, vergleiche nachfolgend auch die Ausführungen
zu 6.
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Zur
Darstellung einer erfindungsgemäßen Einklemmschutzvorrichtung 2 zeigt 1 einen
typischen Aufbau eines mehrteiligen Klapp-Dachs 3 an einem
Personenkraftfahrzeug 1 in Cabriolet-Bauform in einer Seitenansicht.
Das Klapp-Dach 3 umfasst eine Dachspitze a, ein mittleres
Dachmodul b und ein Heckscheibenmodul c. Untergebracht wird das Klapp-Dach 3 in
zusammengelegtem Zustand unter einem Kofferraumdeckel mit Verdeckkastenabdeckung
d.
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Im
vorliegenden Beispielfall ist eine Einklemmschutzvorrichtung 2 als
Kombinationssensor mit einem Ultraschall- und einem Mikrowellenmodul im
Bereich des mittleren Dachmoduls b ange ordnet. Als Line 4 ist
der Azimuth des Ultraschall-Kegels und der Mikrowellenkeule angedeutet.
Die Linie 5 kennzeichnet den Verlauf der Position des Kombinationssensors 2 relativ
zu der Kontur des Personenkraftfahrzeugs 1, der im Zuge
einer Öffnungs- oder Schließbewegung des Klapp-Dachs 3 durchlaufen wird.
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2 zeigt
die Ansicht gemäß 1 als Momentaufnahme
während einer Öffnungs- oder Schließbewegung
des mehrteiligen Klapp-Dachs. Der Kombinationssensor 2 ist
entlang der Linie 5 verschoben worden, so dass sich dementsprechend auch
die durch die Linie 4 wiedergegebenen Keulen des Ultraschall-Kegels
und der Mikrowellenkeule verschoben haben. Dabei bleibt weiterhin
ein möglicher Aufenthaltsbereich von Personen unter voller Überwachung,
so dass ein Fall einer Einklemmgefährdung zwischen den
Elementen a, b, c, d des Klappdachs 3 sicher erkannt werden
würde.
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Eine
alternative oder zusätzliche Einbauposition des Kombinationssenors 2 ist
in 3 in einer Ansicht gemäß 2 mit
Darstellung eines Überwachungsbereiches angedeutet. Hier
ist der Kombinationssenor 2 an einem hinteren Rand 6 des
Kofferraumdeckels d befestigt.
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Beiden
Einbaupositionen sind jedoch die Einsatzbedingungen gemein: Die
Sensorvorrichtung selber wird mitbewegt, wobei Eingriffgeschwindigkeiten
insbesondere durch menschliche Körperteile von typisch
etwa 2 m/s mindestens innerhalb eines zu überwachenden
Gefährdungsbereiches sicher aufzulösen sind. Vorzugsweise
ist eine Vorrichtung der dargestellten Art zur Anpassung an einen
zu überwachenden Gefährdungsbereich ausgebildet,
der veränderlich ist, insbesondere im Zug zulässiger
Bewegungen von Klappen etc. in und/oder an einem Fahrzeug. Insbesondere
handelt es sich bei den beweglichen und/oder beweg ten Teilen um
motorisch angetriebene Deckel oder Elemente eines Klappdachs oder
Stoffverdecks 3, die sich typischerweise mit ca. 0,1 m/s
bewegen.
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Nicht
weiter zeichnerisch dargestellt ist ein weiterer bevorzugter Einbauort
bei dem vorliegend dargestellten dreiteiligen Klappdach 3:
Der Sensor 2 ist in einer hinter der Dichtung C-Säule
des Dachmoduls liegende Kunststoffverkleidung integriert, dem sog.
Cheater Panel. Von hier aus ist der FOV recht gut, wenngleich nicht
während des gesamten Bewegungsablaufes sichtfähig,
weil das Teil je nach Bewegungsrichtung des Klappdachs 3 zu
einem bestimmten Zeitpunkt in seinem Stauraum im Kofferraum- bzw.
Heck-Bereich des Fahrzeugs verschwindet.
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Zur
Illustration eines Überwachungsbereiches des Kombinationssenor 2 gemäß der 1 und 2 zeigt 4 einen
Ausschnitt aus einer Frontalansicht einer Anordnung gemäß 1 bei
geschlossenem Klapp-Dach 3. Anhand eines eingezeichneten menschlichen
Umrisses wird deutlich, in welchen u. a. durch Azimuth 4 und
Elevation 7 gegebenen Grenzen ein Kombinationssensor 2 zur Überwachung
eines einklemmungsgefährdenden Bereiches auszulegen ist.
Ergänzend zeigt 5 einen Ausschnitt aus einer
Draufsicht einer Anordnung gemäß 1 und 4 die
Linie 4 des Azimuth von Ultraschall- und Mikrowellenkeule
und als weiter Linie 8 einen Schnittbereich mit einer Fahrbahn.
Anhand dieser Abbildungen ist ein Überwachungsbereich bzw.
Field of view, kurz FOV, auf einen Nahbereich um eine Gefahrenstelle
herum ausgerichtet und deckt für die Funktion einer Früherkennung
diesen Nahbereich ab. Dieser Nahbereich lässt sich anhand
der Darstellungen der 4 und 6 regelmäßig
als Abstandsbereich von wenigen Zentimetern bis etwa 2 m angeben.
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Ein
nach mindestens zwei unterschiedlichen Messprinzipien arbeitender
Kombinationssensor kann aus zwei unmittelbar benachbart einbebauten Einzelelementen
bestehen, um so unter demselben Blickwinkel eine Szene bzw. einen
Ausschnitt eines Umfeldes betrachten zu können. Noch vorteilhafter ist
jedoch eine Integration von mindestens zwei unterschiedlichen Messprinzipien
in einem Kombinationssensor 2, bei dem die beteiligten
Sensoren noch genauer einen Blickwinkel miteinander teilen. Eine Ortungsgenauigkeit
wird damit weiter erhöht.
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Kombinationssensors 2 mit
hier nur einem Ultraschallwandler 9 und einem Array 10 von
im vorliegenden Fall je vier Sende- und Empfangsantennen 11 für elektromagnetische
Strahlung im sog. Radar-Bereich. Diese Elemente bilden zusammen
mit einer nicht weiter dargestellten Auswerteelektronik, auf die nachfolgend
noch unter Bezugnahme auf die Abbildungen der 7a, 7b eingegangen
werden wird, ein kompaktes Modul 12 bei einer Kantenlänge von
nur etwa 25 × 25 mm. Dieses Modul 12 ist als ein Bauteil
zur Kontaktierung und Befestigung über Steckkontakte 13 an
einem Halter 14 ausgebildet. Der Halter 14 übernimmt
damit in diesem Ausführungsbeispiel neben einer elektrischen
Versorgung und Übertragung von vorverarbeiteten und hinsichtlich
ihrer Plausibilität bereits überprüften
Ausgangssignalen auch die Aufgabe einer mechanischen Fixierung und
Halterung, wozu hier nicht weiter dargestellte Gewindeausnehmungen
etc. zur Anpassung an dem Fachmann geläufige Befestigungsmaßnahmen vorgesehen
sind. Selbstverständlich können derartige Befestigungsmaßnahmen
auch an dem Modul 12 selber vorgesehen werden.
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Der
Ultraschall-Wandler lässt sich prinzipiell nicht beliebig
verkleinern, wohingegen die Mikrowellenmodule bei Mittenfrequenzen
von etwa 40 MHz bis etwa 200 MHz zunehmend miniaturisiert werden, so
dass zukünftig für den Radarbereich von etwa 24 GHz
mit einer Modul-Baugröße von unter 10 × 10
mm inklusive Versorgungs- und Auswerteelektronik in Form eines ASIC
gerechnet werden kann. In nicht weiter dargestellten Ausführungsformen
der Erfindung sind auch CCD- oder CMOS-basierte Kamerasysteme Bestandteil
eins derartigen Multisensorelements, in dem auch mindestens ein
Infrarotsensor integriert sein kann. Vorzugsweise werden dann von dem
Kombinationssensor erhaltene Informationen zusätzlich noch
mit einem Temperatursensor abgeglichen.
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Die
Blockschaltbilder der 7a und 7b veranschaulichen
zwei unterschiedliche Ausführungsformen eines Kombinationssenors 2:
In 7a ist ein Blockschaltbilder entsprechend der
Ausführungsform gemäß 6 wiedergegeben:
Durch ein Ultraschallmodul wird ein Ultraschallwandler 9 zur Abstrahlung
einer Sendeleistung Tx angesteuert. Zugleich empfängt dieser
Ultraschallwandler 9 auch einem Empfangsleistung Rx. Ein
Mikrowellenmodul steuert hingegen für diese Aufgaben getrennte
Sende- und Empfangsantennen 11 an. Von dem Ultraschallmodul
und dem Mikrowellenmodul aus besteht ein bidirektionaler Datenaustausch
mit einem digitalen Signalprozessor DSP, in dem die Signalauswertung
für Ultraschall und Mikrowellen gemeinsam durchgeführt
wird. Der digitale Signalprozessor DSP generiert schließlich
auch ein Ausgangssignal zur Ansteuerung eines Klapp-Verdecks oder
einer Fahrzeugsteuerung.
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7b stellt
eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß 7a dahingehend
dar, dass hier nun auch getrennten Ultraschallsende- und -empfangswandler
bei getrennten Mikrowellensende- und -empfangswandlern vorgesehen
sind. Im Übrigen ist die Signalaufbereitung und Verarbeitung identisch
mit der von 7a.
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- 1
- Personenkraftfahrzeug
- 2
- Einklemmschutzvorrichtung
- 3
- Klapp-Dach
- 4
- Line/Azimuth
des Ultraschall-Kegels und der Mikrowellenkeule;
- 5
- Linie
des Verlaufs der Position des Kombinationssensors
- 2
- relativ
zu der Kontur des Personenkraftfahrzeugs 1, der im Zuge
einer Öffnungs- oder Schließbewegung des Klapp-Dachs 3 durchlaufen
wird;
- 6
- hinterer
Rand 6 des Kofferraumdeckels d
- 7
- Elevation
- 8
- Linie/Schnitt
des Überwachungsbereich mit einer Fahrbahn
- 9
- Ultraschallwandler
- 10
- Array
- 11
- Sende-
und Empfangsantennen 10 für elektromagnetische
Strahlung im sog. Radar-Bereich
- 12
- Modul
- 13
- Steckkontakte
- 14
- Halter
- a
- Dachspitze
- b
- mittleres
Dachmodul
- c
- Heckscheibenmodul
- d
- Kofferraumdeckel
- Tx
- Sendeleistung
- Rx
- Empfangsleistung
- DSP
- digitaler
Signalprozessor
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10232413
A1 [0003]
- - DE 1024876234 [0004]
- - DE 1972218002 [0014]
- - DE 10248762 B4 [0024]
- - DE 19741783 A1 [0029]
- - DE 2613845 C3 [0029]