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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Bewegen einer schwenkbaren Klappe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Heckklappe, umfassend einen über eine Steuerungseinrichtung steuerbaren Antriebsmechanismus zumindest zum automatischen Öffnen der Klappe sowie eine Einrichtung zum Erfassen eines etwaigen Hindernisses im Bewegungsweg der Klappe umfassend wenigstens einen Ultraschallsensor, wobei die Erfassungseinrichtung laufend den Abstand zu einem etwaigen Hindernis ermittelt und die Steuerungseinrichtung die Bewegung der Klappe in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses steuert.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend insbesondere Heckklappen mit einem Antriebsmechanismus gekoppelt, über den sie zumindest automatisch geöffnet werden können, wenn der Benutzer beispielsweise ein am Fahrzeugschlüssel befindliches Funksendeelement betätigt. Die Heckklappe wird automatisch entriegelt und über den Antriebsmechanismus automatisch nach oben geschwenkt. Der Antriebsmechanismus kann hierzu beispielsweise Gasdruckfedern umfassen, aber auch entsprechende Antriebsmotoren, die auch eine bidirektionale Schwenkbewegung der Heckklappe ermöglichen.
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Um zu vermeiden, dass die Heckklappe während der Aufschwenkbewegung gegen ein Hindernis wie beispielsweise die Decke einer Garage oder ähnliches läuft, was zur Beschädigung der Heckklappe führen kann, ist beispielsweise aus
EP 0 968 863 B1 die Verwendung einer Hinderniserfassungseinrichtung umfassend wenigstens einen Ultraschallsensor, der an der Hecklappe angeordnet ist, bekannt. Über diese Erfassungseinrichtung respektive den Ultraschallsensor wird der Bewegungsbereich der Heckklappe von der geschlossenen in die geöffnete Stellung abgetastet. Wird seitens der den Betrieb steuernden Steuerungseinrichtung, die die Ultraschallsensorsignale verarbeitet, im Rahmen der Signalverarbeitung ein etwaiges Hindernis im Bewegungsweg erkannt, so wird der weitere Ausschwenkvorgang abrupt gestoppt. Hierüber wird vermieden, dass die Heckklappe gegen das Hindernis stößt.
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Nachteilig hierbei ist jedoch, dass bei Erfassung eines Hindernisses und unmittelbarem Stopp der Aufschwenkbewegung noch ein beachtlich großer Abstand der Heckklappe zum Hindernis gegeben ist. Das heißt, dass die Hecklappe noch ein gutes Stück weiter hätte aufgeschwenkt werden können, also näher an das Hindernis heran bewegt werden können, ohne mit ihm zu kollidieren. Der Umstand, dass ein hinreichend großer Mindestabstand eingehalten wird, liegt im Funktionsprinzip der verwendeten Ultraschallsensoren. Deren Funktionsprinzip respektive das hierauf gestützte Abstandsmessprinzip beruht darauf, dass die Laufzeit eines abgegebenen Ultraschallimpulses bis zum Eingang des Reflexionspulses, der vom Hindernis reflektiert wird, gemessen wird. Es handelt sich also um ein Echo-Laufzeit-Verfahren. Die Laufzeit, also der Abstand zwischen Gabe des Sendeimpulses und Empfang des Reflexionsimpulses wird immer geringer, je näher sich die Heckklappe in Richtung des Hindernisses bewegt. Aus diesem Grund kann bei Verwendung der Ultraschallsensoren der Abstand zum Hindernis nur bis zu einem Mindestabstand ermittelt werden, wobei aus Sicherheitsgründen ein noch größerer Mindestabstand definiert wird, ab welchem die Steuerungseinrichtung infolge der Erkennung des Hindernisses die Schwenkbewegung stoppt. Dieser Mindestabstand beträgt in der Regel ca. 20 cm, das heißt dass die Heckklappenbewegung mit Erreichen des Mindestabstands gestoppt wird. Dies ist insofern nachteilig, als wie beschrieben die Heckklappe noch weiter hätte aufgeschwenkt werden können, ohne gegen das Hindernis zu laufen, was für den Benutzer insoweit störend ist, als sich insbesondere beim Beladen oder Entladen des Kofferraums die Klappe mitunter nicht weit genug öffnet, beispielsweise in einer Tiefgarage mit niedrigerer Deckenhöhe oder dergleichen.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine verbesserte automatische Heckklappenöffnung ermöglicht.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit Erreichen eines definierten Mindestabstands die Bewegung der Klappe für eine vorbestimmte Zeitspanne fortgesetzt und erst mit Ablauf der vorbestimmen Zeitspanne gestoppt wird.
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Erfindungsgemäß erfolgt die kontinuierliche Abstandserfassung der Heckklappe zum potentiellen Hindernis, so ein solches vorhanden ist. Ist ein solches gegeben, so wird die Heckklappe zunächst aufgeschwenkt, bis ein vorbestimmter Mindestabstand, beispielsweise die bereits eingangs genannten 20 cm zum Hindernis, erreicht sind, mithin also die Heckklappe bis in diesen Mindestabstand aufgeschwenkt ist. Anders als im Stand der Technik, bei dem nun ein unmittelbarer Stopp der Klappenbewegung einsetzen würde, wird erfindungsgemäß nun jedoch die Heckklappe noch weiter aufgeschwenkt, und zwar für eine definierte Zeitspanne, die Bewegung wird erst nach Ablauf dieser definierten Zeitspanne gestoppt. Dies ermöglicht es, die Heckklappe folglich trotz Erfassung des Mindestabstands noch ein Stück weit weiterzubewegen, bis sie nach Ablauf des Zeitintervalls endgültig gestoppt ist. Sie befindet sich dann jedoch wesentlich näher zum eigentlichen Hindernis, als dies bei entsprechenden Mechanismen gemäß dem Stand der Technik der Fall ist. Für den Benutzer hat dies den Vorteil, dass bei gegebenem Schutz vor einer Kollision der Öffnungswinkel der Heckklappe nahezu maximal möglich eingestellt ist, so dass er größtmöglichen Zugang zum Kofferraum hat.
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Wie beschrieben, ist das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich während des Öffnens der Klappe zweckmäßig. Es ist aber durchaus aus beim Schließen der Klappe, sofern dies automatisch geschieht, vorteilhaft anwendbar, da sich auch während des Schließens ein Hindernis im Bewegungsweg der Klappe befinden kann. Zu diesem Zweck sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass bei Ausbildung der Steuerungseinrichtung und des Antriebsmechanismus auch zum automatischen Schließen der Klappe die Bewegung der Klappe nach Erreichen eines definierten Mindestabstands zum Hindernis für eine vorbestimmte Zeitspanne festgelegt wird und erst mit Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne gestoppt wird. Auch hier wird folglich über die Erfassungseinrichtung, die natürlich auch bei dieser Bewegungsrichtung umfassend den wenigstens einen Ultraschallsensor für eine Abstandserfassung zu einem potentiellen Hindernis ausgebildet ist, kontinuierlich ein Abstand zum Hindernis erfasst wird. Ergibt sich auch hier ein Mindestabstand, so wird die Bewegung trotz Erreichen dieses Mindestabstands noch für eine bestimmte Zeitspanne fortgesetzt und erst anschließend gestoppt. Auch hier kann also eine zeitgesteuerte Fortsetzung der Schließbewegung eine optimierte Positionierung erreicht werden.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn die der Schließbewegung zugeordnete Zeitspanne etwas kürzer ist als die der Öffnungsbewegung zugeordnete Zeitspanne. Dies hat den Grund, als versucht werden soll, beim Öffnen so nah wie möglich an das Hindernis zu fahren, um die Klappe also soweit wie möglich für das Be- oder Entladen des Kofferraums zu öffnen. Bei der Schließbewegung ist es zweckmäßig, wenn die Klappe zwar etwas weiter als bis in den Mindestabstand zum Hindernis bewegt wird, jedoch anschließend relativ schnell gestoppt wird, um nicht all zu nah an das Hindernis zu fahren, so dass noch genügend Raum gegeben ist, um das Hindernis zu entfernen.
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Um den Ablauf der Zeitspanne exakt erfassen zu können ist erfindungsgemäß vorgesehen, mit Erfassung des definierten Mindestabstand einen steuerungseinrichtungsseitig vorgesehenen Timer anzustoßen, der die vorbestimmte Zeitspanne definiert. Wird also seitens der Erfassungseinrichtung respektive der Steuerungseinrichtung, so diese die Abstandserfassung vornimmt, das Erreichen des Mindestabstands ermittelt, so wird unmittelbar damit auch der Timer angestoßen. Dieser zählt quasi die zusätzliche Zeitspanne „herunter”, mit Ablauf des Timers wird unmittelbar die Klappenbewegung gestoppt.
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Hinsichtlich der vorbestimmten Zeitspanne sind zwei unterschiedliche Ausgestaltungen denkbar. Zum einen kann die vorbestimmte Zeitspanne unveränderlich festgelegt sein. Das heißt, dass unabhängig davon, bei welchem Öffnungswinkel der Heckklappe das Erreichen des Mindestabstands detektiert wird, die nachfolgend zugegebene Zeitspanne stets dieselbe ist. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die vorbestimmte Zeitspanne in Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder des Öffnungswinkels der Klappe im Zeitpunkt der Erfassung des Mindestabstands bestimmt wird. Demgemäß ist also die vorbestimmte Zeitspanne veränderlich, sie wird letztlich unmittelbar vor Erfassen des Mindestabstands bestimmt, wobei als die Länge der Zeitspannen beeinflussende Kriterien die momentane Bewegungsgeschwindigkeit der Heckklappe und/oder der Ist-Öffnungswinkel der Heckklappe berücksichtigt wird. Die sodann vorbestimmte, jedoch situationsabhängig ermittelte Zeitspanne wird sodann der nachfolgenden fortgesetzten Klappenbewegung zugrunde gelegt. Je schneller die Heckklappe geöffnet wird respektive je größer die Geschwindigkeit längs des Bewegungsbogens ist (je nach Antriebsmechanismus kann diese Geschwindigkeit auch während der Bewegung variieren), desto kürzer sollte die Zeitspanne sein. Auch im Falle des Öffnungswinkels kann eine Zeitspannenvariation vorgenommen werden. Wird die Heckklappe beispielsweise bis weit über die Horizontale aufschwenken, so kann die Zeitspanne länger sein, als wenn die Hinderniserfassung bei einem Öffnungswinkel, in dem die Heckklappe nahezu in der Horizontalen ist, erfolgt. Denn im zweit genannten Fall führt eine weitere Aufschwenkbewegung zu einer größeren relativen Vertikalbewegung der Heckklappe als im erst genannten Fall, wo die horizontale Bewegungskomponente zunehmend größer wird.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug umfassend wenigstens eine automatisch zumindest zum Öffnen bewegbare Klappe, insbesondere eine Heckklappe, mit zugeordnetem Antriebsmechanismus und einer diesen steuernden Steuerungseinrichtung sowie eine Einrichtung zum Erfassen eines etwaigen Hindernisses im Bewegungsweg der Klappe mit wenigstens einem Ultraschallsensor, wobei die Erfassungseinrichtung laufend den Abstand zu einem etwaigen Hindernis ermittelt und die Steuerungseinrichtung den Antriebsmechanismus in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses steuert. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungseinrichtung zur Fortsetzung der Bewegung während einer vorbestimmten Zeitspanne nach Erfassen eines definierten Mindestabstand und zum Stoppen der Bewegung erst nach Ablauf der Zeitspanne ausgebildet ist.
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Ist der Antriebsmechanismus nebst Steuerungseinrichtung auch zum automatischen Schließen der Klappe wie auch die Einrichtung zur Erfassung eines etwaigen Mindestabstands im Bewegungsweg auch im Rahmen der Schließbewegung ausgebildet, so kann in diesem Fall die Steuerungseinrichtung ebenfalls zur Fortsetzung der Schließbewegung während einer vorbestimmten Zeitspanne nach Erfassen eines definierten Mindestabstands und zum Stoppen der Schließungsbewegung erst nach Ablauf der Zeitspanne ausgebildet sein.
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Seitens der Steuerungseinrichtung können unterschiedliche Zeitspannen im Rahmen der Öffnungsbewegung wie auch der Schließbewegung berücksichtigt werden, wobei die Zeitspanne, die im Rahmen der Schließbewegung berücksichtigt wird, bevorzugt kürzer als die Zeitspanne im Rahmen der Öffnungsbewegung ist.
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Die Steuerungseinrichtung umfasst einen die Zeitspanne definierenden Timer, der mit Erfassung des definierten Mindestabstands angestoßen wird.
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Die vorbestimmte Zeitspanne kann dabei unverändert festgelegt sein, das heißt, dass beispielsweise der Timer stets dieselbe Zeitspanne zählt. Alternativ kann die Steuerungseinrichtung auch zur Ermittlung der Zeitspanne in Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder des Öffnungswinkels der Klappe im Zeitpunkt der Erfassung des Mindestabstands ausgebildet sein. Die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder der Öffnungswinkel können beispielsweise aus dem Bewegungsbetrieb abgeleitet werden, nachdem dieser über die Steuerungseinrichtung gesteuert wird, dieser also die Betriebsparameter, mit welcher sie den Antriebsmechanismus steuert, bekannt sind.
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Hieraus ist also auch die Momentanstellung und damit der Dreh- beziehungsweise der Öffnungswinkel der Klappe ermittelbar. Alternativ kann hierzu natürlich auch ein entsprechender Drehwinkelsensor seitens des Antriebsmechanismus vorgesehen sein. In jedem Fall kann gemäß dieser Erfindungsalternative die zu berücksichtigende Zeitspanne situationsabhängig bestimmt werden, ist also nicht festgelegt. Der Timer wird in diesem Fall in Abhängigkeit der unmittelbar vor Beginn seiner Tätigkeit ermittelten Zeitspanne initialisiert und berücksichtigt sodann nur diese situationsbezogen ermittelte Zeitspanne.
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Die Klappe selbst ist bevorzugt eine Heckklappe, die um eine horizontale Schwenkachse aufgeschwenkt wird. Grundsätzlich wäre es aber auch denkbar, dass eine solche Heckklappe um eine vertikale Schwenkachse aufgeschwenkt wird, das Funktionsprinzip wäre hier natürlich das gleiche. Alternativ kann es sich hierbei aber auch um eine Motorraumklappe handeln, soweit diese automatisch geöffnet beziehungsweise geschlossen werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit geschlossener Heckklappe,
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2 das Kraftfahrzeug aus 1 mit bis Erreichen des Mindestabstands geöffneter Heckklappe, und
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3 das Kraftfahrzeug aus 2 mit nach Erreichen des Mindestabstands noch weiter geöffneter Heckklappe.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 umfassend eine um eine horizontale Schwenkachse 2 aufschwenkbare Heckklappe 3. Zumindest das Aufschwenken erfolgt automatisch, wozu ein Antriebsmechanismus 4, hier lediglich exemplarisch dargestellt über einen ansteuerbaren hydraulischen oder pneumatischen Zylinder, vorgesehen ist. Der Antriebsmechanismus 4 ist über eine Steuerungseinrichtung 5 ansteuerbar. Gibt die Steuerungseinrichtung 5 ein entsprechendes Steuersignal an den Antriebsmechanismus 4, so schwenkt dieser, wie durch den Pfeil P dargestellt ist, die Heckklappe 3 automatisch auf.
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Vorgesehen ist weiterhin eine Erfassungseinrichtung 6 umfassend einen Ultraschallsensor 7, der im gezeigten Beispiel an der Heckklappe 3 außenseitig angeordnet ist, und der mit einer Empfangs- oder Verarbeitungseinrichtung 8 der Erfassungseinrichtung 6 drahtgebunden oder drahtlos kommuniziert, so dass dortseits die entsprechenden Abtastsignale des Ultraschallsensors 7 empfangen und gegebenenfalls verarbeitet werden können. Der Ultraschallsensor 7 dient zum Abtasten des Bewegungsbereichs der Heckklappe 3 und ermöglicht es, mit der Erfassungseinrichtung 6 etwaige sich im Bewegungsweg befindliche Hindernisse erfassen zu können.
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Die Steuerungseinrichtung 5 verfügt des Weiteren über einen Timer 9, der zur definierten Erfassung einer Zeitspanne dient, während welcher die Bewegung der Heckklappe nach Erreichen eines definierten Mindestabstands fortgesetzt wird, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
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Ausgehend von 1 sei angenommen, dass der Benutzer, der beispielsweise den hinter der Heckklappe 3 liegenden Kofferraum beladen möchte, die Heckklappe 3 entriegelt, was beispielsweise durch Betätigen einer Funktaste am Fahrzeugschlüssel erfolgen kann. Ein nicht näher dargestellter Entriegelungsmechanismus entriegelt die Heckklappe 3 automatisch, die Steuerungseinrichtung 5 steuert sodann unmittelbar den Antriebsmechanismus 4 an, so dass dieser die Heckklappe 3 wie durch den Pfeil P dargestellt ist aufschwenkt. Zeitgleich beginnt auch die Erfassungseinrichtung 8 ihre Arbeit, das heißt, der Ultraschallsensor 7 (es können über die Breite der Heckklappe natürlich auch zwei oder mehr solche Ultraschallsensoren 7 vorgesehen sein) sendet Ultraschallimpulse in die Umgebung aus und erfasst etwaige Reflexionssignale. Die entsprechenden laufzeitbezogenen Sensorinformationen werden der Verarbeitungseinrichtung 8 gegeben, die hieraus kontinuierlich den Abstand d der Heckklappe zu einem etwaigen Hindernis ermittelt. Im gezeigten Beispiel befindet sich das Kraftfahrzeug 1 beispielsweise in einer Garage, von der lediglich die Decke 10 gezeigt ist.
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Wie 2 zeigt, wird die Heckklappe soweit aufgeschwenkt, bis die Erfassungseinrichtung 6 einen vorbestimmten Mindestabstand dm der Heckklappe 3 relativ zur Garagendecke 10 detektiert, wie in 2 eingezeichnet ist. Unmittelbar mit Erreichen dieses Mindestabstands wird der Timer 9 der Steuerungseinrichtung 5 angestoßen. Er definiert respektive läuft nun über eine vorbestimmte Zeitspanne Δt, während welche die Schwenkbewegung der Heckklappe 3 trotz Erreichen des Mindestabstands dm noch weiter fortgesetzt wird. Diese Zeitspanne Δt kann unveränderlich festgelegt sein, sie beträgt beispielsweise 0,5 s oder 1 s, sie kann aber auch situationsbezogen ermittelt werden. In eine solche situationsbezogene Ermittlung einer vorbestimmten Zeitspanne (die letztlich unmittelbar vor Anstoßen des Timers 9 ermittelt wird) kann beispielsweise die Bewegungsgeschwindigkeit der Heckklappe und/oder der Ist-Öffnungswinkel eingehen, so dass letztlich je nach Situation eine situationsbezogene Zeitspanne ermittelt wird.
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Wie beschrieben wird die Heckklappenbewegung also während dieser Zeitspanne Δt fortgesetzt. Unmittelbar mit Ablauf dieser Zeitspanne Δt wird, initiiert durch den Timer 9, über die Steuerungseinrichtung 5 die Aufschwenkbewegung der Heckklappe 3 gestoppt, das heißt, der Antriebsmechanismus 4 stoppt abrupt. In der Endposition, wie in 3 dargestellt ist, befindet sich die Heckklappe ersichtlich deutlich näher an der Garagendecke 10 als dies der Fall wäre, wenn die Aufschwenkbewegung, wie bisher, mit Erreichen des Mindestabstands dm gestoppt worden wäre.
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Wie 3 zeigt, ist der Endabstand de deutlich kleiner als der Mindestabstand dm. Ersichtlich ist auch der Heckklappenöffnungswinkel in der Endstellung, dargestellt durch den Winkel αe auch deutlich größer als der Öffnungswinkel am, der mit Erreichen des Winkelabstands dm gegeben wäre.
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Wenngleich die 1–3 den Öffnungsvorgang beschreiben, ist eine gleiche Funktionsweise auch beim automatischen Schließen der Heckklappe 3 denkbar, wenn der Antriebsmechanismus 4 und die Steuerungseinrichtung 5 auch zum automatischen Schließen der Heckklappe bei Betätigung eines entsprechenden Betätigungselements seitens des Benutzers ausgebildet sind, wie auch die Erfassungseinrichtung 6 die Erfassung eines etwaigen im Schließbewegungsweg befindlichen Hindernisses ausgebildet ist. Denkbar ist der Fall, dass nach Beladen des Kraftfahrzeugs das Ladegut nicht ordnungsgemäß in den Kofferraum eingebracht ist und randseitig etwas hervorsteht. Dies würde über den Ultraschallsensor 7 erfasst. Auch in diesem Fall würde mit Erreichen eines hindernisbezogenen Mindestabstands die Schließbewegung noch etwas fortgesetzt werden, wenngleich die zugeordnete Zeitspanne Δt in diesem Fall bevorzugt etwas kürzer gewählt wird als im Öffnungsfall, mithin also nicht so nahe wie möglich an das Hindernis herangefahren wird, um noch hinreichend Raum für eine Hindernisentfernung zu lassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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