DE102014015031B4

DE102014015031B4 - Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen

Info

Publication number: DE102014015031B4
Application number: DE102014015031.3A
Authority: DE
Inventors: Mike Herbig; Jaume Sanchez
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2034-10-10
Also published as: DE102014015031A1

Abstract

Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen im Bereich von beweglichen, ein Volumen verschließenden oder freigebenden Klappen (2) bei Kraftfahrzeugen, mit folgenden Merkmalen: wenigstens einer Sendeeinrichtung (5) zum Senden von optischen Signalen; wenigstens einer Empfangseinrichtung (6) zum Empfangen der optischen Signale; wenigstens einer mit der Sendeeinrichtung (5) und der Empfangseinrichtung (6) in Wirkverbindung stehenden Steuereinrichtung (7), welche die von der Empfangseinrichtung (6) empfangenen optischen Signale mit jeweiligen, einer jeweiligen Stellung der Klappe (2) entsprechenden optischen Sollsignalen vergleicht und bei einer Abweichung der empfangenen optischen Signale von den Sollsignalen das Vorhandensein eines Hindernisses detektiert, dadurch gekennzeichnet, dass um den ganzen Rand der Klappe (2) abwechselnd Sendeeinrichtungen (5) und Empfangseinrichtungen (6) angeordnet sind, dass die Frequenz der von der wenigstens einen Sendeeinrichtung (5) ausgesendeten optischen Signale im Bereich des sichtbaren Lichts liegt, und dass die wenigstens eine Sendeeinrichtung (5) als Beleuchtungsmittel dient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen im Bereich von beweglichen Klappen bei Kraftfahrzeugen.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 101 00 137 A1 bekannt.
Die DE 10 2006 043 615 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Erkennen eines Hindernisses in einem Öffnungsbereich einer verschließbaren Öffnung, wobei ein Lichtstrahl den Öffnungsbereich abtastend ausgestrahlt und empfangen wird.
Aus der DE 10 2004 056 153 A1 ist eine Heckklappe für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der eine Einklemmschutz-Sensorleiste vorgesehen sein kann.
Eine Schutzeinrichtung für ein Flügelelement eines Kraftfahrzeugs ist in der DE 10 2012 010 879 A1 beschrieben. Die Schutzeinrichtung weist eine Kamera auf, welche den Schwenkbereich des Flügelelements überwacht.
In der DE 103 12 252 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Personen- und Sachschäden durch Kraftfahrzeugtüren beschrieben. Die dabei vorgesehene Überwachungseinheit ist ebenfalls durch eine Kamera gebildet, welche den Schwenkbereich der Tür überwacht.
Einen kapazitiven Sensor, der beispielsweise im Bereich eines eine Öffnung verschließenden Elements eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein kann, beschreibt die DE 10 2006 053 572 B3 .
Neben solchen fotooptischen oder kapazitiven Detektoren werden bei aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Lösungen auch taktile, optische oder ultraschallbasierte Systeme eingesetzt.
Der Nachteil sämtlicher bekannter Sensoren bzw. Detektoren ist die verhältnismäßig späte Detektion des Hindernisses, die zum Teil erst bei Berührung bzw. Kontakt oder Überschreiten einer bestimmten Kraft erfolgt. Dadurch kann es, beispielsweise bei elektrisch verschließbaren Heckklappen von Kraftfahrzeugen, zu Kollisionen mit sich im Schwenkbereich der Heckklappe befindenden Personen kommen. Eine weiteres Problem ist die Trägheit der Klappe bei der Bewegung und der damit verbundene Nachlauf derselben, auch wenn bereits ein Hindernis erkannt und dies an die Steuerung der Klappe weitergeleitet wurde. Aus diesem Grund ist es derzeit nicht üblich, ein automatisches Verschließen dieser Heckklappen vorzusehen. Stattdessen erfolgt das Verschließen meistens erst aufgrund der Betätigung durch den Bediener, so dass dieser dann die Verantwortung über den Verschließvorgang hat. Im Hinblick auf eine Steigerung des Komforts für die Insassen von Kraftfahrzeugen ist dies jedoch nicht wünschenswert.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen im Bereich von beweglichen Klappen bei Kraftfahrzeugen zu schaffen, bei der Hindernisse im Bewegungsbereich der Klappe mit einer sehr hohen Sicherheit erfasst werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die optischen Signale, die von der Sendeeinrichtung gesendet und der Empfangseinrichtung empfangen werden, ist eine sehr zuverlässige Detektion von Hindernissen im Bewegungs- bzw. Schwenkbereich der Klappe sichergestellt, wobei die Detektion des Hindernisses aufgrund der Verwendung optischer Signale bereits lange vor einem möglichen Kontakt der Klappe mit dem Hindernis stattfindet, sodass auch bei einem mechanischem Nachlauf der Klappe noch ausreichend Zeit bzw. Weg zur Verfügung steht, die Bewegung der Klappe zu stoppen. Dadurch kann das Öffnen und insbesondere auch das Schließen der Klappe ohne das Risiko der Verletzung von Personen oder dem Einklemmen von Gegenständen automatisiert werden.
Gegenüber bekannten Lösungen, die beispielsweise kapazitive Sensoren einsetzen, funktioniert die erfindungsgemäße Vorrichtung bei jeglichen Materialien, was deren Zuverlässigkeit wesentlich erhöht.
Dadurch, dass die Frequenz der von der wenigstens einen Sendeeinrichtung ausgesendeten optischen Signale im Bereich des sichtbaren Lichts liegt und die wenigstens eine Sendeeinrichtung als Beleuchtungsmittel dient, so kann die erfindungsgemäße wenigstens eine Sendeeinrichtung eine Doppelfunktion übernehmen, nämlich zum einen die Detektion der Hindernisse im Bereich der Klappe und zum anderen eine Beleuchtung dieses Bereichs.
Um die von der Sendeeinrichtung ausgesandten optischen Signale vom Tageslicht zu unterscheiden, kann vorgesehen sein, dass die Sendeeinrichtung modulierte optische Signale aussendet. Auf diese Weise werden mögliche Fehler bei der Detektion der optischen Signale vermieden.
Beispielsweise können die modulierten optischen Signale pulsweitenmoduliert und/oder frequenzmoduliert sein, was eine sehr einfach durchzuführende und. zuverlässige Detektion der optischen Signale ermöglicht.
Des Weiteren kann auch vorgesehen sein, dass die Frequenz der von der wenigstens einen Sendeeinrichtung ausgesendeten optischen Signale im Bereich des nicht sichtbaren Lichts liegt. Dadurch ergibt sich eine eindeutige Unterscheidung der eingesetzten optischen Strahlung vom sichtbaren Licht, sodass jegliche Fehlfunktion sicher vermieden wird. Gegebenenfalls ist auch eine Kombination von Sendeeinrichtungen, die optische Signale im Bereich des sichtbaren Lichts senden, mit solchen Sendeeinrichtungen möglich, die optische Signale im Bereich des nicht sichtbaren Lichts. senden.
Eine besonders kompakte Bauweise ergibt sich, wenn die wenigstens eine Sendeeinrichtung und die wenigstens eine Empfangseinrichtung in einer Sende-/Empfangseinheit integriert sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:
1 eine sehr schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer beweglichen Klappe und einer daran angebrachten erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine Ansicht nach dem Pfeil II aus 1; und
3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus 2.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer beweglichen Klappe 2. Bei der beweglichen Klappe 2 handelt es sich im vorliegenden Fall um die Heckklappe des Kraftfahrzeugs 1, es könnte sich jedoch auch um eine Tür, eine Motorhaube oder ähnliches handeln. Obwohl die Klappe 2 im vorliegenden Fall um eine Drehachse 3 drehbar ist, könnte die Klappe 2 auch verschieblich ausgeführt sein. Mit der Klappe 2 wird ein nicht näher bezeichnetes Volumen innerhalb des Kraftfahrzeugs 1 verschlossen oder freigegeben. Bei der beweglichen Klappe 2 handelt es sich im vorliegenden Fall um eine beispielsweise mittels eines Elektromotors angetriebene Klappe 2.
In 2 ist eine Vorrichtung 4 zur Detektion von Hindernissen im Bereich der beweglichen Klappe 2 dargestellt. Die Vorrichtung 4 weist wenigstens eine Sendeeinrichtung 5 zum Senden von optischen Signalen sowie wenigstens eine Empfangseinrichtung 6 zum Empfangen der optischen Signale auf. Im vorliegenden Fall sind um den gesamten Rand der Klappe 2 abwechselnd Sendeeinrichtungen 5 und Empfangseinrichtungen 6 angeordnet. Selbstverständlich wäre es jedoch auch möglich, eine geringere Anzahl an Sendeeinrichtungen 5 und Empfangseinrichtungen 6 vorzusehen. Des Weiteren könnte die wenigstens eine Sendeeinrichtung 5 und die wenigstens eine Empfangseinrichtung 6 auch an einer vollkommen anderen Position der Klappe 2 angeordnet sein. Beispielsweise ist die Vorrichtung 4 auch bei Verdecken oder im Bereich von Scharnieren einsetzbar.
Des Weiteren wäre es möglich, die wenigstens eine Sendeeinrichtung 5 und die wenigstens eine Empfangseinrichtung 6 in einer Sende-/Empfangseinheit zu integrieren. Diese nicht dargestellte Sende-/Empfangseinheit könnte beispielsweise an der beweglichen Klappe 2 angebracht sein.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Sendeeinrichtungen 5 als auch die Empfangseinrichtungen 6 an der beweglichen Klappe 2 angebracht. Alternativ oder gegebenenfalls auch zusätzlich wäre es möglich, die wenigstens eine Sendeeinrichtung 5 an der beweglichen Klappe 2 und die wenigstens eine Empfangseinrichtung 6 an einem sich in der Nähe der beweglichen Klappe 2 befindenden festen Bauteil, wie beispielsweise einem Karosseriebauteil des Kraftfahrzeugs 1, anzubringen. Umgekehrt wäre es auch möglich, die wenigstens eine Empfangseinrichtung 6 an der beweglichen Klappe 2 und die wenigstens eine Sendeeinrichtung 5 an dem sich in der Nähe der beweglichen Klappe 2 befindenden festen Bauteil, insbesondere Karosseriebauteil, anzubringen.
Die Vorrichtung 4 umfasst des Weiteren eine in 2 sehr schematisch angedeutete Steuereinrichtung 7, welche dafür vorgesehen ist, die von der Empfangseinrichtung 6 empfangenen optischen Signale mit jeweiligen, einer jeweiligen Stellung der Klappe 2 entsprechenden optischen Sollsignalen zu vergleichen. Bei einer Abweichung der empfangenen optischen Signale von den Sollsignalen wird dann das Vorhandensein eines Hindernisses im Bereich der Klappe 2, insbesondere im Bewegungsbereich derselben, detektiert. Bei der Detektion eines Hindernisses kann die Steuereinrichtung 7 ein Signal an den Antrieb der Klappe 2 weiterleiten, so dass die Bewegung der Klappe 2 gestoppt wird. Zur Detektion eines Hindernisses kann in der Steuereinrichtung 7 ein entsprechendes Bewegungsmuster hinterlegt sein, das jeder Stellung der Klappe 2 entsprechende Sollsignale zuordnet. Um dieses Bewegungsmuster zu generieren, kann vorgesehen sein, dass die Klappe 2 zumindest einmal, gegebenenfalls auch mehrmals, ohne das Vorhandensein eines Hindernisses bewegt wird und die dabei von der wenigstens einen Empfangseinrichtung 6 detektierten optischen Signale aufgezeichnet und in dem Bewegungsmuster hinterlegt werden. Beispielsweise ergibt sich beim Schließen der Klappe 2 eine bestimmte Laufzeitveränderung der optischen Signale von einer der Sendeeinrichtungen 5 zu der entsprechenden Empfangseinrichtung 6. Diese Laufzeitveränderungen können bei einem solchen ”Lernlauf” angelernt und von der Steuereinrichtung 7 gespeichert werden. Jede Abweichung von diesen bekannten und üblichen Laufzeiten stellt dann einen Fehler dar, der von der Steuereinrichtung 7 entsprechend verarbeitet wird.
Wenn die optische Strahlung, welche die optischen Signale bildet, auf ein Hindernis auftrifft, so werden diese von dem Hindernis reflektiert und es werden von der wenigstens einen Empfangseinrichtung 6 andere optische Signale empfangen als in dem Fall, in dem das Hindernis nicht vorhanden ist. Hierbei erfassen die Empfangseinrichtungen 6 synchron die eingehenden Signale der optischen Strahlung.
Die Frequenz der von der wenigstens einen Sendeeinrichtung 5 ausgesendeten optischen Signale kann im Bereich des sichtbaren Lichts liegen. In diesem Fall kann die wenigstens eine Sendeeinrichtung 5 auch als Beleuchtungsmittel dienen. Insbesondere im vorliegenden Fall, bei dem die Sendeeinrichtungen 5 um den gesamten Umfang der Klappe 2 angeordnet sind, ergibt sich dadurch eine Doppelfunktion, da der Bereich der Klappe 2 durch die Sendeeinrichtungen 5 ausgeleuchtet wird. In diesem Fall, in dem sichtbares Licht für die optischen Signale verwendet wird, ist die Farbe desselben frei wählbar und es ist möglich, durch eine entsprechende Beaufschlagung der Sendeeinrichtungen 5 eine optische Warnanzeige, wie beispielsweise Blinken oder Verändern der Farbe auszugeben.
Es ist jedoch auch möglich, die Frequenz der von der wenigstens einen Sendeeinrichtung 5 ausgesendeten optischen Signale im Bereich des nicht sichtbaren Lichts zu wählen. Beispielsweise kommt hierfür Infrarotstrahlung in Frage.
Des Weiteren können die von der wenigstens einen Sendeeinrichtung 5 ausgesendeten optischen Signale modulierte optische Signale sein. Beispielsweise kann es sich um pulsweitenmodulierte und/oder frequenzmodulierte optische Signale handeln. Durch diese Modulierung der optischen Signale werden diese im Prinzip kodiert, so dass die wenigstens eine Empfangseinrichtung 6 nur auf eine bestimmte Art von optischen Signalen reagiert und sich keine Fehlfunktionen ergeben können. Eine solche Modulierung der optischen Signale ist selbstverständlich auch im Falle der Verwendung von sichtbarem Licht möglich und kann so eingestellt werden, dass die Modulierung für eine Bedienperson nicht erkennbar ist.
In 3 ist ein Schnitt durch die Klappe 2 dargestellt, in dem die Anordnung der Sendeeinrichtungen 5 an der Klappe 2 zu erkennen ist. Zur Halterung der Sendeeinrichtung 5 dient ein an einem Außenblech 8 der Klappe 2 angebrachter Träger 9, in dem die Sendeeinrichtung 5 aufgenommen ist. Die Empfangseinrichtungen 6, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen den Sendeeinrichtungen 5 angeordnet sind, sind ebenfalls in dem umlaufenden Träger 9 aufgenommen.
Die Sendeeinrichtung 5 und die Empfangseinrichtung 6 können mit taktilen, kapazitiven oder anderen Sensoren kombiniert werden. Auch eine Kombination mit Ultraschallsensoren, zum Beispiel mit den im Stoßfänger verbauten Abstandssensoren, ist denkbar.

Claims

Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen im Bereich von beweglichen, ein Volumen verschließenden oder freigebenden Klappen (2) bei Kraftfahrzeugen, mit folgenden Merkmalen: wenigstens einer Sendeeinrichtung (5) zum Senden von optischen Signalen; wenigstens einer Empfangseinrichtung (6) zum Empfangen der optischen Signale; wenigstens einer mit der Sendeeinrichtung (5) und der Empfangseinrichtung (6) in Wirkverbindung stehenden Steuereinrichtung (7), welche die von der Empfangseinrichtung (6) empfangenen optischen Signale mit jeweiligen, einer jeweiligen Stellung der Klappe (2) entsprechenden optischen Sollsignalen vergleicht und bei einer Abweichung der empfangenen optischen Signale von den Sollsignalen das Vorhandensein eines Hindernisses detektiert, dadurch gekennzeichnet, dass um den ganzen Rand der Klappe (2) abwechselnd Sendeeinrichtungen (5) und Empfangseinrichtungen (6) angeordnet sind, dass die Frequenz der von der wenigstens einen Sendeeinrichtung (5) ausgesendeten optischen Signale im Bereich des sichtbaren Lichts liegt, und dass die wenigstens eine Sendeeinrichtung (5) als Beleuchtungsmittel dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (5) modulierte optische Signale aussendet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die modulierten optischen Signale pulsweitenmoduliert und/oder frequenzmoduliert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der von der wenigstens einen Sendeeinrichtung (5) ausgesendeten optischen Signale im Bereich des nicht sichtbaren Lichts liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sendeeinrichtung (5) und die wenigstens eine Empfangseinrichtung (6) an der beweglichen Klappe (2) angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sendeeinrichtung (5) und die wenigstens eine Empfangseinrichtung (6) in einer Sende-/Empfangseinheit integriert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-/Empfangseinheit an der beweglichen Klappe (2) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sendeeinrichtung (5) an der beweglichen Klappe (2) und die wenigstens eine Empfangseinrichtung (6) an einem sich in der Nähe der beweglichen Klappe (2) befindenden festen Bauteil angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Empfangseinrichtung (6) an der beweglichen Klappe (2) und die wenigstens eine Sendeeinrichtung (5) an einem sich in der Nähe der beweglichen Klappe (2) befindenden festen Bauteil angebracht ist.