DE102013010994B4

DE102013010994B4 - Stellverfahren und Stellvorrichtung für eine Fahrzeugtür

Info

Publication number: DE102013010994B4
Application number: DE102013010994.9A
Authority: DE
Inventors: Bernd Herthan; Christof Vollkommer; Erfinder auf Antrag nicht genannt. Weitere(r)
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2033-07-03
Also published as: DE102013010994A1

Abstract

Stellverfahren für eine mittels eines Stellmotors (7) zwischen einer Offenstellung (5) und einer Schließstellung (4) verstellbare Fahrzeugtür (2) eines Fahrzeugs,
- bei dem mittels einer Sensoreinheit (10) eine Bewegung eines Körperteils (20, 44) des Oberkörpers eines sich in der Umgebung des Fahrzeugs befindenden Fahrzeugnutzers (16) erfasst wird,
- bei dem auf Grundlage der erfassten Bewegung ein Testsignal (S_T) erzeugt wird,
- bei dem das Testsignal (S_T) mit einem vorgegebenen Referenzsignal (S_R) verglichen wird, wobei das Referenzsignal (S_R) charakteristisch für ein vorgegebenes Bewegungsmuster des Körperteils (20,44) ist, und
- bei dem die Verstellung der Fahrzeugtür (2) eingeleitet wird, wenn das Testsignal (S_T) dem Referenzsignal (S_R) nach Maßgabe eines vorgegebenen Kriteriums entspricht, wobei das Referenzsignal (S_R) für eine Lidschlagbewegung oder für eine Augenbewegung charakteristisch ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stellverfahren für eine Fahrzeugtür, insbesondere eine Kofferraumtür (Kofferraumdeckel, Heckklappe) eines Fahrzeugs, die mittels eines Stellmotors zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Stellvorrichtung für eine solche Fahrzeugtür.
Moderne Fahrzeuge weisen zur Erhöhung des Bedienkomforts bisweilen automatisch verstellbare Fahrzeugtüren auf. Solche Fahrzeugtüren werden häufig als Schiebetür entlang einer Fahrzeuglängsseite aufgeschoben oder um ein Scharnier verschwenkt. Letzteres ist insbesondere bei motorisch angetriebenen Kofferraumtüren regelmäßig der Fall. Normalerweise wird die Türöffnung durch Betätigung eines Schalters am Fahrzeug selbst (beispielsweise in den Türgriff integriert) oder an einer Schlüsselfernbedienung ausgelöst.
Nachteilig ist hierbei, dass einem Fahrzeugnutzer, der im Begriff steht, in das Fahrzeug einzusteigen oder etwas durch die Kofferraumöffnung einzuladen, häufig beide Hände (z.B. durch den Transport von Gegenständen) gebunden sind, so dass der Fahrzeugnutzer ohne Mühe weder einen Schalter noch die Schlüsselfernbedienung betätigen kann.
Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist beispielsweise aus der DE 10 2011 008 275 A1 bekannt, mittels eines kapazitiven Sensors eine unter den hinteren Stoßfänger gerichtete Fußkickbewegung zu detektieren. Die erfasste Fußkickbewegung wird hierbei als Heckklappenöffnungsbefehl interpretiert, so dass durch den Fußkick unter den hinteren Stoßfänger die automatische Heckklappenöffnung ausgelöst wird. Eine solche Kickbewegung ist allerdings für körperlich eingeschränkte Personen, beispielsweise Rollstuhlfahrer oder Personen mit Gleichgewichtsstörungen nicht oder nur schwer auszuführen. Außerdem wird eine solche Kickbewegung in manchen Kulturkreisen als eine ungebührliche oder unschickliche Geste - insbesondere für weibliche Fahrzeugnutzer - angesehen.
Aus DE 10 2010 060 364 A1 ist ein Verfahren zur Betätigung eines beweglichen Teils, insbesondere einer Klappe, eines Kraftfahrzeugs bekannt. Der Klappe ist hierbei eine Moduleinheit zugeordnet, die einen Trägerkörper aufweist. An dem Trägerkörper ist eine Sensoreinrichtung mit wenigstens einem Sensor angeordnet, um eine Detektion eines Objektes in wenigstens einem an das Kraftfahrzeug angrenzenden Detektionsbereich zu ermöglichen, so dass über die Detektion die Betätigung des beweglichen Teils aktivierbar ist. Durch den Sensor werden wenigstens zwei Detektionsbereiche gebildet, die jeweils einen vom Kraftfahrzeug ausgehenden horizontalen Bereich zur Detektion aufweisen. Die Klappe ist dabei dann auslösbar, wenn in beiden Detektionsbereichen wenigstens ein Objekt detektiert wird. In einer Ausführungsform werden eine bewusste Brust-, Hand-, Kopf-, Oberschenkel-, Knie-, Ellenbogen-, Schulter-, Oberarm-, Unterarm-, Körperdreh-, Bein- oder Fußbewegung des Benutzers durch den ersten Sensor, und eine weitere Körperbewegung des Benutzers durch den zweiten Sensor detektiert.
Aus DE 10 2009 044 389 A1 ist eine Tür- oder Heckklappenanordnung an einem Kraftfahrzeug mit einer von einem Antriebsmotor öffenbaren Klappe oder Tür bekannt. Dabei ist ein Sensorelement zur Erfassung eines Auslöseereignisses zum Inbetriebsetzen des Antriebsmotors vorgesehen. Um den Bedienungskomfort zum Öffnen einer Heckklappe oder Tür zu erhöhen, umfasst das Sensorelement eine Bild- oder Bildfolgenaufnahmeeinrichtung. Das Auslöseereignis ist eine vorbestimmte Bildstruktur oder Bildfolgestruktur, die von einer Mustererkennungseinrichtung einem von der Bild- oder Bildfolgenaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Umgebungsbild oder einer Umgebungsbildfolge entnommen wird.
DE 10 2010 056 171 A1 beschreibt eine automatische Betätigung eines Schließelements eines Fahrzeugs, bei der mittels eines optischen Sensors ein Objekt erfasst wird. Abhängig von der Erfassung dieses Objekts wird das Schließelement betätigt. Mit dem optischen Sensor wird überprüft, ob sich bei der Betätigung des Schließelements ein Hindernis in einer Bewegungsbahn des Schließelements befindet. Die Betätigung des Schließelements wird unterbrochen, wenn der optische Sensor ein Hindernis in der Bewegungsbahn des Schließelements erfasst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bedienkomfort eines Fahrzeugs diesbezüglich zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stellverfahren für eine Fahrzeugtür eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Erfindungsgemäß wird zur Verstellung einer mittels eines Stellmotors zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbaren Fahrzeugtür mittels einer Sensoreinheit eine Bewegung eines Körperteils des Oberkörpers eines Fahrzeugnutzers erfasst, der sich in der Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere in der Umgebung der zu verstellenden Fahrzeugtür befindet. Als Fahrzeugnutzer wird hierbei allgemein eine Person bezeichnet, die sich dem Fahrzeug in der Absicht nähert, die Fahrzeugtür zu öffnen, beispielsweise um in das Fahrzeug einzusteigen oder um das Fahrzeug zu be- oder entladen.
Auf Grundlage der erfassten Bewegung wird ein Testsignal erzeugt, das nachfolgend mit einem vorgegebenen Referenzsignal verglichen wird. Das Referenzsignal ist hierbei derart vorgegeben, dass es charakteristisch für ein vorgegebenes Bewegungsmuster des Oberkörperteils ist. Für den Fall, dass das Testsignal mit dem Referenzsignal entspricht, wird die Verstellung der Fahrzeugtür eingeleitet. Somit wird die Fahrzeugtür geöffnet (oder geschlossen), wenn das Oberkörperteil entsprechend dem vorgegebenen Bewegungsmuster bewegt wird.
Als „Umgebung“ des Fahrzeugs oder der zu verstellenden Fahrzeugtür wird der innerhalb eines begrenzten Abstands zu dem Fahrzeug bzw. der zu verstellenden Fahrzeugtür gebildete Raum bezeichnet. Der die Umgebung begrenzende Abstand von dem Fahrzeug bzw. der zu verstellenden Fahrzeugtür beträgt beispielsweise etwa (d.h. exakt oder zumindest näherungsweise) zwei Meter. Hierdurch wird das Risiko einer Fehlauslösung, beispielsweise durch Erfassen der Bewegung einer unbeteiligten Person, nahezu ausgeschlossen.
Unter „Körperteil des Oberkörpers“ oder „Oberkörperteil“ wird hier und im Folgenden eine obere Extremität des Körpers (also ein Arm oder der Kopf) oder der oberhalb der Gürtellinie befindliche Teil des Rumpfes verstanden. Weiterhin kann im Rahmen der Erfindung auch selektiv eine Bewegung im Bereich des Gesichts (insbesondere eine Änderung der Mimik oder eine Lid- oder Augenbewegung) erfasst werden.
Als „Testsignal“ wird das aufgrund der erfassten Bewegung erzeugte Signal der Sensoreinheit oder eine aus diesem Sensorsignal abgeleitete (und ebenfalls eine Information über die erfasste Bewegung enthaltende) Größe bezeichnet.
Da menschliche Bewegungen in der Regel nicht exakt reproduziert werden können, und somit bei wiederholter Ausführung durch einen oder mehrere Fahrzeugnutzer stets in gewissem Umfang verschieden ausfallen, ist dabei eine exakte Übereinstimmung des für die erfasste Bewegung charakteristischen Testsignals mit dem hinterlegten Referenzsignal nicht zu erwarten. Entsprechend wird im Rahmen des Stellverfahrens eine grobkörnige Prüfung dahingehend vorgenommen, ob eine hinreichende Übereinstimmung (d.h. eine hinreichende Ähnlichkeit) des Testsignals mit dem hinterlegten Referenzsignal gegeben ist. Für die Beurteilung, ob (hinreichende) Übereinstimmung gegeben ist, wird hierbei ein vorgegebenes Kriterium (z.B. vorgegebene Toleranzgrenzen) herangezogen.
Bei der zu verstellenden Fahrzeugtür handelt es sich bevorzugt um eine Kofferraumtür (d.h. einen Kofferraumdeckel, oder eine Heckklappe) des Fahrzeugs. Im Rahmen der Erfindung kann die Fahrzeugtür aber grundsätzlich auch ein anderes bewegbares Fahrzeugteil sein, durch das der Fahrzeuginnenraum reversibel geöffnet und geschlossen werden kann, beispielsweise eine Seitentür, ein Schiebedach, eine Motorhaube oder ein Klappverdeck.
Dadurch, dass zur Einleitung der Verstellung gezielt eine Bewegung im Bereich des Oberkörpers berücksichtigt wird, wird der Bedienkomfort in entscheidendem Maße erhöht. Insbesondere kann hierdurch ein eine schwere Last (beispielweise einen Getränkekasten oder Reisekoffer) tragender Fahrzeugnutzer während der Abgabe des Türöffnungsbefehls stabil auf beiden Füßen stehen. Ebenso wird die Bedienung der Fahrzeugtür für Personen mit bestimmten körperlichen Einschränkungen signifikant vereinfacht. Ferner sind Oberkörperbewegungen (insbesondere Bewegungen des Rumpfes, der Kopfes oder der Augen) in der Regel zumindest in Zuwendung zu einem Fahrzeug unkritisch in Hinblick auf ihre soziale Akzeptanz.
Vorzugsweise wird das Stellverfahren bei einem Fahrzeug mit einer schlüssellosen Zugangsfunktion (mitunter als „Keyless Entry“ oder „Keyless Go“ bezeichnet) eingesetzt. Bei einer solchen Funktion werden herkömmlicherweise die Fahrzeugtüren bei Anwesenheit eines dem Fahrzeug zugeordneten elektronischen Fahrzeugschlüssels (Funkschlüssels) in der näheren Fahrzeugumgebung automatisch entriegelt. In einer zweckmäßigen Ausführung des erfindungsgemäßen Stellverfahrens wird die schlüssellose Zugangsfunktion dahingehend mitgenutzt, dass die Bewegungserfassung und/oder -erkennung, zumindest aber die Türöffnung nur bei vorheriger Detektion des elektronischen Fahrzeugschlüssels erfolgt. Zweckmäßigerweise wird das Stellverfahren dabei durch die schlüssellose Zugangsfunktion in Reaktion auf die Detektion des elektronischen Fahrzeugschlüssels (insbesondere gleichzeitig mit der Entriegelung der Fahrzeugtüren) gestartet. Optional werden das Stellverfahren, und insbesondere die Bewegungserfassung beim Starten des Fahrzeugs abgebrochen.
In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Stellverfahrens ist das Referenzsignal derart vorgegeben, dass es für ein (insbesondere kurzzeitiges) Schließen der Augen der Person charakteristisch ist. Mit anderen Worten wird als vorgegebenes Bewegungsmuster für die Signalisierung des Türöffnungs- oder Türschließbefehls eine Lidschlagbewegung herangezogen. Auch in diesem Fall wird dabei in besonders zweckmäßiger Ausführung nur eine bestimmte mehrfache (insbesondere zweifache) Lidschlagbewegung als Türöffnungsbefehl erkannt, um ein Fehlauslösen (beispielsweise durch den natürlichen Lidschlagreflex) zu vermeiden.
In einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Stellverfahrens ist das Referenzsignal derart gewählt, dass es für eine bestimmte Augenbewegung charakteristisch ist. Insbesondere handelt es sich bei der Augenbewegung um eine Blickrichtungsreihenfolge, d.h. das Fokussieren bestimmter Raumpunkte in einer vorgegebenen Reihenfolge. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung dieser Verfahrensvariante werden hierbei die Blickrichtungen, also die zu fokussierenden Raumpunkte durch Indikatoren (Blickfangstrukturen) vorgegeben, auf die der Fahrzeugnutzer nacheinander den Blick richten muss, um die Verstellung der Fahrzeugtür einzuleiten. Bei solchen Indikatoren handelt es sich beispielsweise um Markierungen oder um markante Fahrzeugstrukturen (z.B. Rückleuchtenmodule, und hier insbesondere die Blinkerleuchten). Optional sind die Indikatoren zur Abgabe von Leuchtsignalen eingerichtet, um dem Fahrzeugnutzer die Möglichkeit zur Abgabe des Türöffnungs- oder Türschließbefehl mittels der Augenbewegung zu signalisieren. Mittels der Sensoreinheit wird die Augenbewegung der Person erfasst und mit der hinterlegten Blickrichtungsreihenfolge abgeglichen. Durch die Verwendung von Indikatoren wird dabei eine zielgerichtete Lenkung des Blicks der Person erreicht, so dass Bedienfehler auf besonders einfache Weise vermieden werden.
Um Bedienfehler oder ein Fehlauslösen besonders effektiv vermeiden zu können, wird in einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Stellverfahrens das Referenzsignal derart vorgegeben, dass es für eine Kombination von verschiedenen Bewegungen von Oberkörperteilen charakteristisch ist. Beispielsweise kann im Rahmen der Erfindung als Bewegungsmuster für die Signalisierung des Türöffnungs- oder Türschließbefehls eine Kombination aus einer Verbeugung und einer Lidschlagbewegung vorgegeben sein. Alternativ könnte im Rahmen der Erfindung eine Kombination einer Nickbewegung des Kopfes und einer Lidschlagbewegung vorgegeben sein, etc.
In bevorzugter Ausgestaltung des Stellverfahrens wird die Bewegung des Oberkörperteils mittels der Sensoreinheit unter Nutzung von Radar erfasst. Vorzugsweise wird dabei ein sogenanntes Ultrabreitband-Radar (UWB-Radar) genutzt, das vorteilhafterweise eine sehr geringe Sendeleistung aufweist. Außerdem ist es mittels des UWB-Radars möglich, zwischen Gegenständen einerseits und Menschen und Tieren andererseits zu unterscheiden. Dadurch kann auf einfache Weise die Bewegung einer Person von einer Annäherung eines leblosen Objekts, beispielsweise eines anderen Fahrzeugs unterschieden werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Stellverfahrens wird die Bewegung mittels der Sensoreinheit optisch erfasst. Die Sensoreinheit umfasst hierbei vorzugsweise einen CCD(Charged-Coupled Device)-Sensor, beispielsweise in Form einer Digitalkamera. In einer Variante empfängt die Sensoreinheit dabei Licht im sichtbaren Spektralbereich und berücksichtigt dieses zur Auswertung der Bewegung. Mit anderen Worten wird ein herkömmliches (Video-)Bild (d.h. eine zeitliche Bildfolge) der Umgebung des Fahrzeugs oder der zu verstellenden Fahrzeugtür aufgenommen und - beispielsweise unter Verwendung von Mustererkennungs-, insbesondere Gesichtserkennungsmethoden - ausgewertet. Alternativ berücksichtigt die Sensoreinheit zur Auswertung Licht im infraroten Spektralbereich. In letzterem Fall kann vorteilhafterweise auch bei Dunkelheit die Bewegung der Person erfasst werden. Zweckmäßigerweise kann in letzterem Fall auch anhand einer Wärmesignatur zwischen Gegenständen und Personen unterschieden werden.
In einer zweckmäßigen Ausführung des Stellverfahrens wird die Bewegung des Körperteils selektiv (ausschließlich) in einem Abstandsbereich zur Fahrzeugtür erfasst und berücksichtigt, der außerhalb des von der Fahrzeugtür überstrichenen Stellwegs liegt. Dadurch wird auf einfache Weise verhindert, dass die Türbewegung durch einen Fahrzeugnutzer ausgelöst wird, der zu nahe an der Fahrzeugtür steht und somit möglicherweise von der sich bewegenden Fahrzeugtür getroffen wird. Optional ist es hierbei im Rahmen der Erfindung aber auch denkbar, dass die Bewegung des Fahrzeugnutzers zwar ausgewertet und berücksichtigt wird, wenn der Fahrzeugnutzer im Stellweg der Fahrzeugtür steht, dass aber die Verstellung der Fahrzeugtür erst zu einem späteren Zeitpunkt eingeleitet wird, wenn sich der Fahrzeugnutzer wieder aus dem Stellweg entfernt hat. In der vorstehend beschriebenen Ausführung dient das Stellverfahren somit zusätzlich als Kollisionsschutz.
Um den Bedienkomfort weiter zu erhöhen, wird in einer vorteilhaften Verfahrensvariante das Referenzsignal in einem Einstellmodus des Verfahrens nutzerspezifisch vorgegeben. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Fahrzeugnutzer zwischen den vorstehend beschriebenen Bewegungsmustern für die Auslösung zukünftiger Stellvorgänge auswählen kann. Für den Fall, dass es sich bei dem Bewegungsmuster um die mittels Indikatoren vorgegebene Blickrichtungsreihenfolge handelt, kann insbesondere die Abfolge der Fokussierung auf die Indikatoren nutzerspezifisch eingestellt werden.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Einstellmodus ist in einer weiteren Verfahrensvariante ein Kalibriermodus des Stellverfahrens vorgesehen, in dem das Referenzsignal nutzerspezifisch eingelernt wird. Das dem Referenzsignal zugrunde liegende Bewegungsmuster wird somit auf den individuellen Fahrzeugnutzer angepasst („personalisiert“). Beispielsweise werden im Kalibriermodus zwei oder mehr Wiederholungen einer Bewegung des Fahrzeugputzers erfasst, wobei auf Grundlage dieser Wiederholungen das Referenzsignal generiert und hinterlegt wird. Optional werden dabei Unterschiede in der Ausführung der Bewegung durch Mittelwertbildung und/oder Definition von Toleranzschwellen ausgeglichen.
Im Rahmen der Erfindung ist es hierbei denkbar, dass durch den Nutzer ein persönliches (von den vorstehend beschriebenen Bewegungsmustern abweichendes) Bewegungsmuster eingelernt werden kann, oder dass ein in dem Einstellmodus vorausgewähltes Bewegungsmuster nachfolgend im Kalibriermodus auf den Nutzer kalibriert wird.
In optionaler Ausgestaltung umfasst die Sensoreinheit mehrere Sensoren, die im Rahmen des Stellverfahrens in Kombination zur Bewegungserfassung eingesetzt werden. Insbesondere werden hierzu mehrere Sensortypen (wie z.B. ein Radarsensor und ein CCD-Sensor) kombiniert, so dass die den verschiedenen Sensoren inhärenten Vorteile synergetisch genutzt werden. Insbesondere können mittels des Radarsensor Entfernungen besonders präzise ermittelt werden, während mittels des CCD-Sensors unter Nutzung bekannter Gesichtserkennungsmethoden vorgegebene Bewegungsmuster mit besonders hoher Präzision und Selektivität erkannt werden können. Zusätzlich oder alternativ kann die Sensoreinheit aber auch mehrere Sensoren desselben Typs umfassen, z.B. zwei CCD-Sensoren, deren Sensorsignale eine dreidimensionale Bildauswertung ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung für die Fahrzeugtür umfasst die Sensoreinheit für die vorstehend beschriebene Bewegungserfassung. Des Weiteren umfasst die Stellvorrichtung eine Steuer- und Auswerteeinheit, die schaltungs- oder programmtechnisch dazu eingerichtet ist, das vorstehend beschriebene Stellverfahren insbesondere automatisch durchzuführen. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist also dazu eingerichtet, mittels der Sensoreinheit die Bewegung eines Oberkörperteils eines Fahrzeugnutzers zu erfassen, anhand der Bewegung ein Testsignal zu generieren und dieses mit dem vorgegebenen Referenzsignal zu vergleichen. Weiterhin ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, bei (hinreichender) Übereinstimmung des Testsignals mit dem Referenzsignal die Verstellung der Fahrzeugtür einzuleiten.
Die Steuer- und Auswerteeinheit kann im Rahmen der Erfindung als nichtprogrammierbare elektronische Schaltung ausgebildet sein und hierbei beispielsweise in eine Steuerung des die Fahrzeugtür antreibenden Stellmotors integriert sein. Vorzugsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit allerdings als Mikrocontroller ausgebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemä-ßen Stellverfahrens in Form eines Softwaremoduls implementiert ist. Dieses Softwaremodul kann hierbei insbesondere einen Bestandteil einer übergreifenden Steuersoftware (Firmware) der Steuerung des Stellmotors bilden.
In bevorzugter Ausführung umfasst die Sensoreinheit einen Radarsensor, insbesondere einen UWB-Radarsensor. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Sensoreinheit einen CCD-Sensor (insbesondere in Form einer Digitalkamera), der Licht im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich verarbeitet.
In einer weiteren Ausführung umfasst die Stellvorrichtung mehrere Indikatoren, insbesondere Leuchtmittel, die jeweils eine Position an dem Fahrzeug zur Vorgabe einer Augenbewegung (Blickrichtungsreihenfolge) markieren. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist hierbei dazu eingerichtet, anhand der Augenbewegung, insbesondere einer durch die Indikatoren vorgegebenen Reihenfolge von Blickrichtungen, auf die Signalisierung eines Türöffnungs- oder Türschließbefehls zu schließen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in schematischer und ausschnittsweiser Seitenansicht das Heck eines Fahrzeugs mit einer verschwenkbaren Heckklappe und mit einer Stellvorrichtung zum reversiblen Öffnen der Heckklappe sowie einen Fahrzeugnutzer während der Vornahme einer Kopfbewegung zur Signalisierung eines Türöffnungsbefehls für die Heckklappe,
2 in einem schematischen Ablaufdiagramm das von der Stellvorrichtung durchgeführte Stellverfahren, und
3 in Ansicht gemäß 1 den Fahrzeugnutzer während der Vornahme einer alternativen Kopfbewegung zur Signalisierung eines Türöffnungsbefehls für die Heckklappe.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist das Heck 1 eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens dargestellt. An dem Heck 1 ist eine Fahrzeugtür in Form einer Heckklappe 2 angeordnet, die um eine Oberkante 3 des Hecks 1 zwischen einer Schließstellung 4 und einer durch Strichlinien angedeuteten Offenstellung 5 verschwenkbar ist. Zur Verstellung der Heckklappe 2 zwischen der Schließstellung 4 und der Offenstellung 5 umfasst das Fahrzeug eine Stellvorrichtung 6.
Die Stellvorrichtung 6 weist einen Stellmotor 7 sowie eine Steuer- und Auswerteeinheit 8 auf, die mit dem Stellmotor 7 über eine Steuerleitung 9 signalübertragungstechnisch gekoppelt ist. Des Weiteren weist die Stellvorrichtung 6 eine Sensoreinheit 10 auf, die über eine Signalleitung 11 mit der Steuer- und Auswerteeinheit 8 gekoppelt ist. Die Sensoreinheit 10 ist in einer Dachabrisskante 12 integriert, die im dargestellten Beispiel in Form eines Spoilers im Bereich der Oberkante 3 an der Heckklappe 2 ausgebildet ist.
Die Sensoreinheit 10 ist zur Detektion von Objekten und Personen in der rückwärtigen Umgebung des Fahrzeugs eingerichtet und vorgesehen und weist dazu einen (ersten) Radarsensor auf, der nach dem Prinzip eines Ultrabreitbandradars arbeitet. Die Steuer- und Auswerteeinheit 8 ist dazu eingerichtet, innerhalb eines von der Sensoreinheit 10 ausgehenden (durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten) Messbereichs 14 die Anwesenheit einer Person (nachfolgend als Fahrzeugnutzer 16 bezeichnet) zu detektieren. Die Steuer- und Auswerteeinheit 8 ist weiterhin dazu eingerichtet, eine Bewegung des Kopfes 20 des Fahrzeugnutzers 16 zu erfassen, diese Bewegung mit einem vorgegebenen Bewegungsmuster zu vergleichen und bei Übereinstimmung der Bewegung mit dem vorgegebenen Bewegungsmuster die Verstellung der Heckklappe 2 einzuleiten.
Konkret ermittelt die Steuer- und Auswerteeinheit 8, ob der Fahrzeugnutzer 16 (wie durch den Pfeil 18 angedeutet) mit dem Kopf 20 nickt. Hierbei ist die Steuer- und Auswerteeinheit 8 dazu eingerichtet, die Nickbewegung des Fahrzeugnutzers 16 nur dann zu berücksichtigen, wenn sich dieser außerhalb des Stellwegs der Heckklappe 2 befindet. Bei der schwenkbaren Heckklappe 2 ist der Stellweg durch den Schwenkbereich 22 gegeben, den die Heckklappe 2 beim Öffnen überstreicht. Der Fahrzeugnutzer 16 kann somit durch die Nickbewegung die Öffnung der Heckklappe 2 nur dann veranlassen, wenn er sich in einem Abstand zu der Sensoreinheit 10 aufhält, der größer ist als der Schwenkradius 24 der Heckklappe 2.
Dadurch wird automatisch verhindert, dass der Fahrzeugnutzer 16 mit der sich öffnenden Heckklappe 2 kollidieren kann.
Anhand des in 2 dargestellten Ablaufdiagramms wird nachfolgend das von der Steuer- und Auswerteeinheit 8 durchgeführte Stellverfahren näher beschrieben. In einem ersten Verfahrensschritt 30 dieses Stellverfahrens aktiviert die Steuer- und Auswerteeinheit 8 die Sensoreinheit 10 und überprüft anhand der von dem Radarsensor ausgegebenen Radarsignals, ob sich in der rückwärtigen Umgebung des Fahrzeugs, nämlich innerhalb des Messbereichs 14, ein Objekt befindet. Der Messbereich 14, in dem die Steuer- und Auswerteeinheit 8 die von der Sensoreinheit 10 detektierten Bewegungen auswertet, wird durch einen Radius von etwa 2m zu dem Ort des Radarsensors begrenzt.
Wird ein Objekt in dem Messbereich 14 erkannt, prüft die Steuer- und Auswerteeinheit 8 in einem zweiten Verfahrensschritt 32 anhand des erfassten Radarsignals, ob sich das detektierte Objekt außerhalb des Schwenkbereichs 22 befindet. Gegebenenfalls prüft die Steuer- und Auswerteeinheit 8 weiterhin, ob es sich bei dem Objekt um eine Person oder einen leblosen Gegenstand handelt. Beispielsweise prüft die Steuer- und Auswerteeinheit 8 hierzu unter Anwendung von Mustererkennungs- oder Frequenzanalysemethoden, ob das Radarsignal eine für einen Herzschlag charakteristische Fluktuation aufweist. Gegebenenfalls schließt die Steuer- und Auswerteeinheit 8 auf die Anwesenheit des Fahrzeugnutzers 16.
Sofern die im Verfahrensschritt 32 vorgenommene Prüfung ein negatives Ergebnis (N) wiedergibt, wenn also das von der Sensoreinheit 10 detektierte Objekt innerhalb des Schwenkbereichs 22 lokalisiert oder als (lebloser) Gegenstand erkannt wird, bricht die Steuer- und Auswerteeinheit 8 die Auswertung des Sensorsignals ab und kehrt zum ersten Verfahrensschritt 30 zurück.
Wenn die im Verfahrensschritt 32 vorgenommene Prüfung dagegen ein positives Ergebnis (Y) wiedergibt, wenn das detektierte Objekt also von der Steuer- und Auswerteeinheit 8 als außerhalb des Schwenkbereichs 22 befindlicher Fahrzeugnutzer 16 erkannt wird, wertet die Steuer- und Auswerteeinheit 8 die Oberkörperbewegungen des Fahrzeugnutzers 16 aus.
Konkret erzeugt die Steuer- und Auswerteeinheit 8 unter Anwendung von Mustererkennungsmethoden aus dem Sensorsignal der Sensoreinheit 10 ein Testsignal S_T, das für die Bewegungen des Kopfes 20 des Fahrzeugnutzers 16 charakteristisch ist. In einem anschließenden Vergleichsschritt 36 vergleicht die Steuer- und Auswerteeinheit 8 dieses Testsignal S_T mit einem hinterlegten Referenzsignal S_R.
Das Referenzsignal S_R ist hierbei derart vorgegeben, dass es charakteristisch für eine typische Nickbewegung ist, wie sie zur Signalisierung des Türöffnungsbefehls vorgesehen ist. In dem Vergleichsschritt 36 prüft die Steuer- und Auswerteeinheit 8, ob das Testsignal S_T hinreichend dem Referenzsignal S_R entspricht, wobei kleinere Abweichungen des Testsignals S_T von dem Referenzsignal S_R innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen vernachlässigt werden. Als Kriterium für die Beurteilung der Übereinstimmung des Testsignals S_T mit dem Referenzsignal S_R ist beispielsweise vorgesehen, dass die Steuer- und Auswerteeinheit 8 eine mathematische Korrelation zwischen dem Testsignal S_T und dem Referenzsignal S_R bildet und eine hinreichende Übereinstimmung dieser Signale erkennt, wenn der resultierende Korrelationskoeffizient innerhalb eines vorgegebenen Schwellwertbereichs (z.B. im Werteintervall [0,8 ; 1]) liegt.
Sofern in dem Vergleichsschritt 36 keine hinreichende Übereinstimmung des Testsignals S_T mit dem Referenzsignal S_R festgestellt wird (N), kehrt die Steuer- und Auswerteeinheit 8 zum ersten Verfahrensschritt 30 zurück. Andernfalls (Y) gibt die Steuer- und Auswerteeinheit 8 in einem Stellschritt 38 ein Öffnungssignal O an den Heckklappenstellmotor 7 aus, sodass die Heckklappe 2 in die Offenstellung 5 verstellt (geöffnet) wird.
Optional umfasst die Sensoreinheit 10 einen zweiten Radarsensor, der beispielsweise an der Innenseite der Heckklappe 2 angeordnet ist, und der zur Objekterfassung bei geöffneter Heckklappe 2 dient. Die Steuer- und Auswerteeinheit 8 ist hierbei optional dazu eingerichtet, ein zum Ablaufschema gemäß 2 analoges Stellverfahren bei geöffneter Heckklappe 2 durchzuführen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit 8 allerdings (anstelle des Sensorsignals des ersten Radarsensors) das Sensorsignal des zweiten Radarsensors auswertet und bei Erkennung einer Nickbewegung des außerhalb des Schwenkbereichs 22 befindlichen Fahrzeugnutzers 16 (anstelle des Öffnungssignals O) ein Schließsignal Z an den Heckklappenstellmotor 7 ausgibt, unter dessen Wirkung die Heckklappe 2 in die Schließstellung 4 verstellt (geschlossen) wird.
In einer Variante des vorstehend beschriebenen Stellverfahrens sind verschiedene Kopfbewegungsmuster für das Öffnen und Schließen der Heckklappe 2 vorgesehen, beispielsweise eine Nickbewegung zur Signalisierung des Türöffnungsbefehls und ein Kopfschütteln zur Signalisierung des Türschließbefehls .
In einer weiteren Verfahrensvariante prüft die Steuer- und Auswerteeinheit 8 als Vorbedingung für den Verfahrensschritt 30 zusätzlich, ob ein dem Fahrzeug zugeordneter elektronischer Fahrzeugschlüssel (Funkschlüssel) detektiert werden kann. Hierzu greift die Steuer- und Auswerteeinheit 8 vorzugsweise auf ein externes Steuergerät für eine schlüssellose Zugangsfunktion zu. Die schlüssellose Zugangsfunktion kann allerdings grundsätzlich auch in der Steuer- und Auswerteeinheit 8 selbst implementiert sein. In beiden Fällen aktiviert die Steuer- und Auswerteeinheit 8 die Sensoreinheit 10 nur dann, wenn der elektronische Fahrzeugschlüssel detektiert wird.
Wiederum alternativ hierzu kann die Steuer- und Auswerteeinheit 8 im Verfahrensschritt 30 auch direkt den Verriegelungszustand der Heckklappe 2 berücksichtigen (beispielsweise durch Auswertung des Signals eines der Heckklappe 2 zugeordneten Türschlosssensors) und die Sensoreinheit 10 nur dann aktivieren, wenn die Heckklappe 2 entriegelt ist.
Optional bricht die Steuer- und Auswerteeinheit 8 weiterhin das Stellverfahren ab, wenn das Fahrzeug durch Anlassen des Fahrzeugmotors gestartet wird.
Anhand von 3 ist eine alternative Ausführungsform der Stellvorrichtung 6 und des von dieser durchgeführten Stellverfahrens dargestellt.
Vom prinzipiellen Aufbau her entspricht die Stellvorrichtung 6 gemäß 3 dem Ausführungsbeispiel der 1. Allerdings weist die Sensoreinheit 10 gemäß 3 anstelle oder zusätzlich zu einem Radarsensor eine Videokamera auf.
Als Bewegungsmuster zur Signalisierung des Türöffnungsbefehls (oder des Türschließbefehls) ist bei der Stellvorrichtung 6 gemäß 3 eine (durch einen Pfeil 42 angedeutete) Blickrichtungsreihenfolge vorgesehen. Zur Signalisierung des Türöffnungs- bzw. Türschließbefehls richtet der Fahrzeugnutzer 16 somit seinen Blick in einer vorgegebenen Reihenfolge auf mehrere festgelegte Raumpunkte an der Außenhaut des Fahrzeugs. Die damit verbundene Bewegung der Augen 44 wird mittels der Videokamera der Sensoreinheit 10 aufgenommen und mittels einer in der Steuer- und Auswerteeinheit 8 implementierten Gesichtserkennungssoftware ausgewertet. Das aus der Auswertung der Videobilder resultierende Testsignal S_T, das hier die Augenbewegung wiedergibt, wird wiederum mit dem hinterlegten Referenzsignal S_R verglichen, wobei das Referenzsignal S_R hier derart vorgegeben ist, dass es charakteristisch für die zur Signalisierung des Türöffnungsbefehls (bzw. Türschließungsbefehls) vorgesehene Blickreihenfolge ist. Sofern das Testsignal S_T hinreichend mit dem Referenzsignal S_R übereinstimmt, veranlasst die Steuer- und Auswerteeinheit 8 wiederum das Öffnen (bzw. Schließen) der Heckklappe 2.
Die im Rahmen der Blickrichtungsreihenfolge zu fokussierenden Raumpunkte sind jeweils durch eine als Indikator 46 bezeichnete Markierung oder eine auffällige, lokal begrenzte Struktur an dem Heck 1 des Fahrzeugs vorgegeben. Zwei der Indikatoren 46 sind beispielsweise die beiden Rückleuchtenmodule 48 des Fahrzeugs. Ein dritter Indikator 46 ist beispielhaft eine (dritte) Bremsleuchte 50, die unterhalb der Dachabrisskante 12 an der Heckklappe 2 angeordnet ist. Als Blickrichtungsreihenfolge zur Signalisierung des Türöffnungsbefehls (bzw. Türschließbefehls) ist beispielsweise vorgesehen, dass der Fahrzeugnutzer 16 zuerst das linke Rückleuchtenmodul 48 fokussiert, anschließend das rechte Rückleuchtenmodul 48 und schließlich die Bremsleuchte 50.
Optional ist vorgesehen, dass die Indikatoren 46 Leuchtsignale abgeben, die dem Fahrzeugnutzer 16 die Möglichkeit zur Befehlsabgabe signalisieren und eine zielgerichtete Blickführung unterstützen. Zur Erzeugung der Leuchtsignale kann jedem der Indikatoren 46 ein speziell hierfür vorgesehenes Leuchtmittel, beispielsweise in Form einer Leuchtdiode (LED) zugeordnet sein. Sofern die Indikatoren 46 - wie im vorstehend beschriebenen Beispiel - von Haus aus durch gewöhnliche Fahrzeugleuchten gebildet sind, werden diese Fahrzeugleuchten vorzugweise auch zur Erzeugung des Leuchtsignals genutzt. Im vorstehend beschriebenen Beispiel werden zweckmäßigerweise jeweils der Blinker der beiden Rückleuchtenmodule 48 sowie die dritte Bremsleuchte angeschaltet, sobald mittels der Sensoreinheit 10 die Anwesenheit des Fahrzeugnutzers 16 detektiert wird. Diese Fahrzeugleuchten werden wieder ausgeschaltet, sobald die vorgesehene Blickrichtungsreihenfolge von der Steuer- und Auswerteeinheit 8 erkannt wurde, sich der Fahrzeugnutzer 16 entfernt oder die Heckklappe 2 auf andere Weise geöffnet wird.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Stellvorrichtung 6 kann die Steuer- und Auswerteeinheit 8 in einen Einstellmodus geschaltet werden, in dem der Fahrzeugnutzer 16, beispielsweise über die Eingabegeräte eines Bordcomputers, die Art des Bewegungsmusters zur Signalisierung des Türöffnungs- oder Türschließbefehls vorgeben kann. Beispielsweise wird dem Fahrzeugnutzer 16 im Einstellmodus über einen Bildschirm des Bordcomputers ein Auswahlmenü angezeigt, in dem der Fahrzeugnutzer 16 zwischen den Bewegungsmustern „Kopfnicken“, „Kopfschütteln“ und „Verbeugung“ auswählen kann.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Stellvorrichtung 6 kann die Steuer- und Auswerteeinheit 8 in einen Kalibriermodus geschaltet werden, in dem die Steuer- und Auswerteeinheit 8 das zur Signalisierung des Türöffnungs- oder Türschließbefehls vorgesehene Bewegungsmuster einlernt. Beispielsweise wird der Fahrzeugnutzer 16 durch die Steuer- und Auswerteeinheit 8 im Kalibriermodus zur mehrfachen Vornahme des Bewegungsmusters aufgefordert. Die Bewegung des Fahrzeugnutzers 16 wird dabei mittels der Sensoreinheit 10 aufgezeichnet. Aus dem entsprechenden Sensorsignal erzeugt die Steuer- und Auswerteeinheit 8 dann das Referenzsignal S_R.
Der Gegenstand der Erfindung ist an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen besonders deutlich erkennbar. Gleichwohl ist die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele aber nicht beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden, ohne von der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Heck
2: Heckklappe
3: Oberkante
4: Schließstellung
5: Offenstellung
6: Stellvorrichtung
7: Stellmotor
8: Steuer- und Auswerteeinheit
9: Steuerleitung
10: Sensoreinheit
11: Signalleitung
12: Dachabrisskante
14: Messbereich
16: Fahrzeugnutzer
18: Pfeil
20: Kopf
22: Schwenkbereich
24: Schwenkradius
30: Verfahrensschritt
32: Verfahrensschritt
34: Verfahrensschritt
36: Vergleichsschritt
38: Stellschritt
42: Pfeil
44: Auge
46: Indikator
48: Rückleuchtenmodul
50: Bremsleuchte
ST: Testsignal
SR: Referenzsignal
O: Öffnungssignal
Z: Schließsignal

Claims

Stellverfahren für eine mittels eines Stellmotors (7) zwischen einer Offenstellung (5) und einer Schließstellung (4) verstellbare Fahrzeugtür (2) eines Fahrzeugs, - bei dem mittels einer Sensoreinheit (10) eine Bewegung eines Körperteils (20, 44) des Oberkörpers eines sich in der Umgebung des Fahrzeugs befindenden Fahrzeugnutzers (16) erfasst wird, - bei dem auf Grundlage der erfassten Bewegung ein Testsignal (S_T) erzeugt wird, - bei dem das Testsignal (S_T) mit einem vorgegebenen Referenzsignal (S_R) verglichen wird, wobei das Referenzsignal (S_R) charakteristisch für ein vorgegebenes Bewegungsmuster des Körperteils (20,44) ist, und - bei dem die Verstellung der Fahrzeugtür (2) eingeleitet wird, wenn das Testsignal (S_T) dem Referenzsignal (S_R) nach Maßgabe eines vorgegebenen Kriteriums entspricht, wobei das Referenzsignal (S_R) für eine Lidschlagbewegung oder für eine Augenbewegung charakteristisch ist.
Stellverfahren nach Anspruch 1, wobei mittels der Sensoreinheit (10) die Bewegung unter Nutzung von Radar, insbesondere Ultrabreitband-Radar, erfasst wird.
Stellverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mittels der Sensoreinheit (10) die Bewegung optisch erfasst wird.
Stellverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ausschließlich eine Bewegung des Körperteils (20,44) in einem außerhalb des Stellwegs der Fahrzeugtür (2) liegenden Raumbereich erfasst und/oder für die Einleitung der Verstellung der Fahrzeugtür (2) berücksichtigt wird.
Stellverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Referenzsignal (S_R) in einem Einstellmodus nutzerspezifisch vorgegeben wird.
Stellverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Referenzsignal (S_R) in einem Kalibriermodus nutzerspezifisch eingelernt wird.
Stellvorrichtung (6) für eine Fahrzeugtür (2) eines Fahrzeugs mit einer Sensoreinheit (10) zur Erfassung einer Bewegung eines Körperteils (20, 44) des Oberkörpers eines Fahrzeugnutzers (16), der sich in der Umgebung des Fahrzeugs befindet, und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (8), die dazu eingerichtet ist, das Stellverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
Stellvorrichtung (6) nach Anspruch 7, wobei die Sensoreinheit (10) einen Radarsensor, insbesondere einen Ultrabreitband-Radarsensor aufweist.
Stellvorrichtung (6) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Sensoreinheit (10) einen CCD-Sensor aufweist.
Stellvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, mit mehreren Indikatoren (46), die jeweils eine Position an dem Fahrzeug zur Vorgabe einer Augenbewegung markieren.