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Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Einrichtungen zur Objekterkennung in einem Schwenkbereich eines Flügelelements, beispielsweise einer Fahrzeugtür oder einer Heckklappe, sind bereits seit längerem bekannt. Sie dienen als Sicherheitseinrichtungen, um Hindernisse während einer Schließ- und Öffnungsbewegung erkennen zu können. Dadurch wird sowohl ein Hindernis als auch das Kraftfahrzeug vor einer Beschädigung bewahrt. Dabei erfolgt eine Hinderniserkennung „indirekt” über das Auswerten von Antriebsprozessdaten oder „direkt” über eine taktile Sensorleiste, welche im Falle einer Einklemmung einen elektrischen Kontakt schließt.
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Darüber hinaus kommen zur Hinderniserkennung auch taktile optische Sensoren zum Einsatz. Diese ändern ihre optische Leitfähigkeit, wenn sie mechanisch belastet werden.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2011 013 766 A1 ist eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erfassung von Objekten im Schwenkbereich einer Fahrzeugtür bekannt, die eine Bilderfassungseinheit umfasst, mittels der Objekte in einem Schwenkbereich einer Fahrzeugtür erfasst werden, wobei ein Schwenkvorgang dadurch unterbrechbar ist. Allerdings werden dabei nicht alle Kollisionsszenarien einer Heckklappe oder einer Fahrzeugtür mit einem Objekt berücksichtigt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine noch höhere Sicherheit vor einer Kollision mit einer Fahrzeugtür, Heckklappe oder dgl. mit einem Hindernis gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird mittels einer Schutzeinrichtung gelöst, welche die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird eine Schutzeinrichtung für ein zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbares Flügelelement, insbesondere eine Tür, eine Klappe oder dergleichen, eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, mit wenigstens einer Sensoreinheit, mittels welcher ein Objekt innerhalb eines Schwenkbereichs des Flügelelements erfassbar ist, wobei mittels der Sensoreinheit ein dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs zugewandter Schließschwenkbereich erfassbar ist. Eine solche Schutzeinrichtung ist besonders vorteilhaft, da vor allem in Scharniernähe und seitlich im Randbereich einer Heckklappe Hindernisse erkannt werden können. Diese Bereiche sind aufgrund eines kurzen Hebelarms weniger gut abgesichert. Die auftretenden Kräfte in diesen Bereichen sind jedoch sehr hoch. Folglich sind auch die durch die hohen Kräfte verursachten Schäden groß. Besonders bei Fahrzeugtüren können dadurch Quetschungen der Beine oder Finger bei Heckklappen effektiv vermieden werden. Dadurch, dass der Schwenkbereich des Flügelelements mittels der Sensoreinheit überwacht wird, kann nunmehr ein Schließvorgang abgebrochen werden, sofern ein Objekt im Schwenkbereich erfasst wird. Auf diese Weise können Schäden an dem Flügelelement, beispielsweise der Heckklappe oder Seitentür eines Kraftfahrzeugs, sowie Verletzungen von Personen durch den Schwenkvorgang des Flügelelements sicher vermieden werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sensoreinheit wenigstens einen Bild- und/oder Licht und/oder Radar- und/oder Ultraschallsensor. Dadurch kann gewährleistet werden, dass ein Objekt im Schwenkbereich des Flügelelements sicher erfasst werden kann. Demnach ist eine Objekterkennung auch bei vollständiger Dunkelheit der Umgebung oder bei direkter Sonneneinstrahlung zuverlässig möglich.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Sensoreinheit eine Wafer-Level-Kamera. Wafer-Level-Kameras sind kostengünstig und weisen eine besonders kleine Bauform auf. Aus diesem Grund eignen sie sich außergewöhnlich gut, an unterschiedlichen, schwer zugänglichen Positionen angeordnet zu werden und Bereiche zu überwachen, welche außerhalb des Blickfelds herkömmlicher Bild- bzw. Licht-Sensoren liegen.
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Um Quetschungen und Verletzungen eines Fahrgasts sowie Beschädigungen des Flügelelements durch eine hohe Momentwirkung beim Schließvorgang zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Sensoreinheit auf einer dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs zugewandten Innenseite des Flügelelements anzuordnen.
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Eine Anordnung der Sensoreinheit an einem Rand des Flügelelements erlaubt es, der Sensoreinheit einen besonders großen Bereich des Schwenkbereichs des Flügelelements zu erfassen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Sensoreinheit in einem Eck des Flügelelements angeordnet. Eine solche Anordnung der Sensoreinheit gestattet eine noch effektivere Erfassung des Schwenkbereichs des Flügelelements, wobei dadurch auch weniger Sensorelemente zum Einsatz kommen und dadurch Kosten gespart werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Sensoreinheit in einem Gehäuse einer Heckleuchte oder daran angrenzend angeordnet. Dadurch ist ein Ein- und Ausbau der Sensoreinheit leicht durchzuführen. Abgesehen davon muss kein gesonderter Raum für die Sensoreinheit bereitgestellt werden.
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Eine weitere zweckmäßige Anordnung der Sensoreinheit ist in einer Säule des Kraftfahrzeugs. Dadurch ist die Sensoreinheit vor außerhalb des Kraftfahrzeugs auftretenden Witterungseinflüssen geschützt.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform ist die Sensoreinheit mittels einer Abdeckung oder Einhausung vor Verschmutzungen geschützt. Dadurch kann eine gleich bleibende Qualität der Erfassung von Objekten gewährleistet werden. Die Sensoreinheit wird demnach nur während der Erfassung von Objekten den äußeren Einflüssen ausgesetzt.
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Zum effektiven Einsatz der Schutzeinrichtung ist diese mittels einer Steuerungseinheit des Kraftfahrzeugs verbunden, wobei in Abhängigkeit eines erfassten Objekts der Sensoreinheit ein Verstellen des Flügelelements steuerbar ist. Dadurch kann eine Bewegung des Flügelelements unterbrochen oder umgekehrt und eine Beschädigung des Flügelelements sowie des damit kollidierenden Objektes/Hindernisses vermieden werden.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
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1 eine Darstellung einer Ausführungsform der Schutzeinrichtung für ein Flügelelement eines Kraftfahrzeugs gemäß der Erfindung; und
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2 skizzenhaft weitere Anordnungsmöglichkeiten für Sensoren bestimmter Ausführungsformen der Schutzeinrichtung für ein Flügelelement eines Kraftfahrzeugs gemäß der Erfindung.
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In der 1 wird stellvertretend für ein verstellbares Flügelelement gemäß der Erfindung eine Heckklappe 1 eines Kraftfahrzeugs 2 beschrieben. Dabei befindet sich die in der Figur dargestellte Heckklappe 1 in einer Offenstellung. Die Heckklappe 1 ist zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar, wobei sie einen Schwenkbereich 3 während ihrer Bewegung definiert. In ihrer Schließstellung liegt die Heckklappe 1 auf D-Säulen 4 des Kraftfahrzeugs 2 auf.
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Um eine Überwachung des inneren Schwenkbereichs 3 der Heckklappe 1 zu ermöglichen, wird beispielsweise eine kamerabasierte Objekterkennung – Bilderkennung – für die Überwachung des Schwenkbereichs 3 der Heckklappe 1 bereitgestellt. Dabei wird wenigstens eine Kamera derart im Bereich eines Türrahmens bzw. des Rahmens der Heckklappe 1 angeordnet, dass damit wenigstens ein Abschnitt eines im Bereich eines Rahmens der Heckklappe 1 verlaufenden Wasserkanals 6 bzw. die Außenkante einer D-Säule 4 überwachbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kamera 5 in dem Gehäuse einer Heckleuchte 8 vorgesehen, welche in jeweils einem Eck der Heckklappe 1 angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Kamera 5 einen potentiellen Gefahrenbereich bzw. Schwenkbereich 3 überwachen, der bei einer Schwenkbewegung der Heckklappe 1 aus einer Offenstellung in eine Schließstellung durchfahren wird.
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Damit die Objekterkennung für die automatische Heckklappe 1 auch bei vollständiger Dunkelheit der Umgebung oder bei direkter Sonneneinstrahlung zuverlässig funktioniert, kann für eine bessere Bildaufnahme der Kamera 5 eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sein. Unter Umständen kann bei Dunkelheit eine indirekte Beleuchtung durch das Innenraum- oder Umgebungslicht des Kraftfahrzeugs 2 ausreichen, um eine Bildaufnahme zu ermöglichen. Ist dies nicht gegeben, kann gegebenenfalls eine aktive Beleuchtung bzw. Lichtquelle 9 – beispielsweise einer LED – der Kamera 5 zur Verfügung gestellt werden. Diese Lichtquelle 9 kann beispielsweise direkt an einem Objektiv in Form eines Ringlichtes angebracht werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtung bzw. Lichtquelle 9 der Sensoreinheit 5 kann es sich auch um ein infrarotes Licht handeln. Zum einen hat dies den Vorteil, dass es für den Menschen nicht sichtbar ist, zum anderen kann so mit einem Infrarotfilter der Kamera 5 eine weitere Fremdlichtquelle ausgeblendet werden.
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In diesem Beispiel ist die Kamera 5 sowie deren Lichtquelle 9 bereits in der Heckleuchte 8 des Kraftfahrzeugs 2 integriert. Dabei besteht die Möglichkeit die bereits vorhandene Heckleuchte 8 als Lichtquelle 9 zu nutzen.
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Um die Aufnahmen sowie die Auswertung der aufgenommenen Bilder der Kamera 5 zu verbessern, kann eine aktive Beleuchtung in Form eines Leuchtstreifens 7 oder eine indirekte Beleuchtung durch Reflektion verwendet werden, welche an der Außenkante beispielsweise der D-Säule 4 vorgesehen ist. Dadurch kann eine Auswertung aufgenommener Bilder erheblich vereinfacht werden, da nur eine bestimmte Kante detektiert werden muss. Sobald diese Kante – z. B., der Rand des Rahmens der Heckklappe 1 – unterbrochen bzw. durch ein mögliches Hindernis überdeckt ist, wird das Hindernis erkannt.
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Da die abzusichernde Außenkante der D-Säule 4 bzw. der Heckklappe 1 sich im Außenbereich des Kraftfahrzeugs 2 befinden, ist eine sinnvolle Kameraanordnung auch im Außenbereich des Kraftfahrzeugs 2. Eine solche Ausführungsform der Schutzeinrichtung hat jedoch zur Folge, dass die Kamera 5 vielen Umwelt- und sonstigen äußeren Einflüssen ausgesetzt ist. Es muss daher sichergestellt werden, dass es durch Verschmutzung, Sonneneinstrahlung, Feuchtigkeit und sonstigen äußeren Einflüssen nicht zu einer Fehlfunktion der Kameraaufnahme kommt. Deswegen ist es sinnvoll, das Objektiv der Kamera 5 durch eine Abdeckung oder eine Einhausung vor Verschmutzungen zu schützen und nur während der Bildaufnahme den äußeren Einflüssen auszusetzen. Beispiele hierfür können eine ausfahrbare Rückfahrkamera sein, oder ein einfaches „Augenlid” bzw. ein automatischer Objektivschutz – hier nicht gezeigt. Solche Maßnahmen können den Verschmutzungsgrad der Kamera 5 reduzieren und dadurch eine gleichbleibende Qualität der Aufnahmen sicherstellen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Kamera 5 derart angeordnet werden, dass eine Innenseite der Heckklappe 1 oder die Außenkante der Heckklappe 1 als Referenz für eine Kameraaufnahme dienen. Darüber hinaus sind gegebenenfalls mehrere Kameras an unterschiedlichen Positionen anordenbar, um Bereiche zu überwachen, welche außerhalb des Blickfeldes einer ersten Kamera liegen. Gerade für solche Anwendungen sind so genannte Wafer-Level-Kameras besonders gut geeignet. Aufgrund ihrer kleinen Bauform können sie leicht in unzugänglichen Positionen untergebracht werden. Darüber hinaus ist ihre Herstellung besonders kostengünstig.
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In weiteren Ausführungsbeispielen können als Sensoreinheiten 5 nicht nur Kameras 5 wie im vorhergehenden Beispiel verwendet werden, sondern darüber hinaus diese Kameras 5 durch andere Sensoren wie Ultraschall-, oder Radar-, oder andere Lichtsensoren ausgetauscht bzw. gleichzeitig benutzt werden.
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In 2 werden weitere Anordnungsmöglichkeiten für Sensoreinheiten 5 bestimmter Ausführungsformen der Schutzeinrichtung für ein Flügelelement eines Kraftfahrzeugs gemäß der Erfindung vorgeschlagen. Beispielhaft werden diese Positionen für eine Überwachung des Schwenkbereichs 3 einer Heckklappe 1 angegeben. Analog lassen sich die Anordnungsmöglichkeiten auf jedes Flügelelement 1 eines Kraftfahrzeugs übertragen.
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Eine Auswertung der Bilder wird durch eine Auswerteeinheit bzw. Steuereinheit des Kraftfahrzeugs 2 vorgenommen. Je nach Anforderung und System sind geeignete Verfahren zu wählen. Dabei sollte nach Möglichkeit versucht werden, einen Auswertealgorithmus einfach zu halten.
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Ergänzend sei an dieser Stelle bemerkt, dass Möglichkeiten bestehen, ein zu erwartendes Bild im Speicher der Auswerteeinheit zu hinterlegen. Ist beispielsweise die Kamera 5 im Gehäuse der Heckleuchte 8 verbaut, kann die Außenkante der D-Säule 4 leicht überwacht werden. Im Normalfall ist im Wasserkanal 6 bzw. an der Außenkante der D-Säule 4 kein Hindernis vorhanden. Das Bild bzw. der Bildausschnitt ändert sich demnach nicht. Im Speicher der Auswerteeinheit kann somit dieser Bildausschnitt als „Soll”-Bild hinterlegt werden. Während einer Schließbewegung wird das aktuell aufgenommene Bild mit dem „Soll”-Bild verglichen. Ist eine Abweichung im Wasserkanal 6 bzw. an der Außenkante vorhanden, kann dies auf ein Hindernis zurückgeführt werden, und die Heckklappe wird angehalten bzw. deren Bewegung reversiert. Diese Art der vergleichenden Bildverarbeitung ist im Unterschied zu Kanten- und Form-Detektion einfacher und erfordert weniger Rechenleistung.
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Es besteht die Möglichkeit, die Rechnereinheit der Auswerteeinheit mit einem anderen Bildverarbeitungssystem im Kraftfahrzeug 2 gemeinsam zu verwenden. Beispielhaft sei an dieser Stelle die Anwendung von Fahrerassistenzsystemen erwähnt. Im Regelfall wird eine Heckklappe 1 nur während eines Stillstandes des Kraftfahrzeugs 2 verwendet. Da gleichzeitig kein Fahrerassistenzsystem beansprucht wird, könnte dieses zur Steuerung der Schutzeinrichtung verwendet werden. Dieses würde eine Kostenteilung und somit eine Kostenreduktion bedingen.
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In einer weiteren Ausführungsform – hier nicht gezeigt – ist die Auswertung der Bildverarbeitung auch direkt in ein so genanntes Field-Programmable-Gate-Array oder einen digitalen Signalprozessor auf der Kamera 5 zu integrieren. Dies würde den Aufwand der Verkabelung sehr gering halten.
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Die für die Heckklappe 1 gemachten Ausführungen treffen für jedes Flügelelement 1 eines Kraftfahrzeugs 2 zu. Demnach kann der Schwenkbereich einer Fahrzeugtür auf gleiche Art und Weise überwacht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flügelelement, Heckklappe
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Schwenkbereich
- 4
- D-Säule
- 5
- Sensoreinheit, Kamera
- 6
- Wasserkanal
- 7
- Leuchtstreifen
- 8
- Heckleuchte
- 9
- Lichtquelle, Ringlicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011013766 A1 [0004]
