DE102015106817A1

DE102015106817A1 - Vorrichtung und Verfahren zum sicheren Öffnen einer Klappe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102015106817A1
Application number: DE102015106817.6A
Authority: DE
Inventors: Laura Krieglstein; Marisa Jain; Vincent Gramlich; Severin Luhr; Leona Schultz
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-11-03
Also published as: WO2016173579A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Öffnen/Schließen einer Klappe (1) eines Kraftfahrzeuges. Zu diesem Zweck ist zumindest ein am Kraftfahrzeug angeordneter Sensor (8) zur Ermittlung der Belegung des Umfeldes (9) des Kraftfahrzeuges mit einem oder mehreren Hindernissen (10, 11) vorgesehen. Außerdem eine an den Sensor (8) angeschlossene Steuereinheit (7). Erfindungsgemäß beaufschlagt die Steuereinheit (7) ein Halteelement (6) an der Klappe (1) zu deren Festlegung und/oder einen Antrieb zur Bewegung der fraglichen Klappe (1). Dies geschieht wenigstens im Falle einer drohenden Kollision mit einem seitens des Sensors (8) erfassten Hindernis (10, 11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Öffnen/Schließen einer Klappe eines Kraftfahrzeuges, mit zumindest einem am Kraftfahrzeug angeordneten Sensor zur Ermittlung der Belegung des Umfeldes mit einen oder mehreren Hindernissen, und mit einer an den Sensor angeschlossenen Steuereinheit.
Eine Vorrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus wird beispielsweise in dem Gebrauchsmuster DE 20 2010 012 380 U1 beschrieben. Dort ist ein Abstandserfassungsmittel an einer Heckklappe des Kraftfahrzeuges angeordnet. Das Abstandserfassungsmittel wird in Abhängigkeit eines Öffnungswinkels der Heckklappe aktiviert oder deaktiviert. Außerdem ist das Abstandserfassungsmittel mit einer Auswerteeinheit verbunden.
Das bekannte Abstandserfassungsmittel wird im beschriebenen Beispielfall dann aktiviert, wenn der Rückwärtsgang eingelegt ist. Die Heckklappe kann nun prinzipiell um eine waagerechte bzw. horizontale Drehachse nach oben verschwenkt werden. Dabei lässt sich die Heckklappe in verschiedenen Öffnungswinkeln bzw. Arretierungspositionen festlegen. Außerdem ist jeder Arretierungsposition der Heckklappe wenigstens ein Abstandserfassungsmittel zugeordnet. Der bekannte Aufbau ist relativ komplex und erfordert eine Vielzahl an Sensoren. Außerdem bleibt offen, ob beispielsweise auch sich ändernde Hindernisse wie beispielsweise ein vorbeifahrender Radfahrer zuverlässig erfasst werden können.
Im Rahmen der DE 10 2004 013 026 A1 wird eine Anschlagsschutzvorrichtung für schwenkbare Türen oder Klappen beschrieben. Diese verfügt über ein zugehöriges Anschlagelement, welches sich bei geschlossener Tür bzw. Klappe in der Ruhelage befindet. Bei zumindest teilweise geöffneter Tür bzw. Klappe kann das Anschlagelement in eine Arbeitslage gebracht werden. In dieser Arbeitslage ragt das wenigstens eine Anschlagelement aus einer Oberfläche der Tür bzw. Klappe hervor. Dadurch wird ein direktes Anschlagen an einem Hindernis oder an einem benachbarten Gegenstand verhindert. Die Realisierung eines solchen Anschlagelementes erfordert zum Teil tiefgreifende Modifikationen an der zugehörigen Klappe, was einerseits technisch aufwendig ist und andererseits vom optischen Erscheinungsbild her als störend empfunden wird.
Ganz abgesehen davon beschäftigt sich das Gebrauchsmuster DE 20 2011 106 253 U1 der Anmelderin mit einer Kraftfahrzeugtüreinheit, die mit einem Türflügel und einem angeschlossenem Bewegungsübertragungsglied ausgerüstet ist. Das Bewegungsübertragungsglied weist eine Antriebswelle und ein von der Antriebswelle beaufschlagtes Kupplungsglied veränderbarer Schließkraft auf. Zur Verbesserung des Komforts wird das Kupplungsglied geschwindigkeitsabhängig ausgelöst. Auf diese Weise kann ein Bediener über die Beaufschlagung des Türflügels steuern, ob der Türflügel bewegt werden soll oder eine Festsetzung erfährt. Etwaige Maßnahmen zur Hinderniserkennung werden nicht angesprochen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Vorrichtung zum Öffnen einer Klappe eines Kraftfahrzeuges so weiter zu entwickeln, dass Beschädigungen der Klappe durch ein beispielsweise im Schwenkbereich vorhandenes oder dort auftauchendes Hindernis zuverlässig vermieden werden.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Öffnen einer Klappe eines Kraftfahrzeuges im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ein Halteelement an der Klappe zu deren Festlegung und/oder einen Antrieb an der Klappe zur Bewegung der Klappe beaufschlagt, und zwar wenigstens im Falle einer drohenden Kollision (der betreffenden Klappe) mit einem seitens des Sensors erfassten Hindernis.
Bei der angesprochenen Klappe des Kraftfahrzeuges handelt es sich im Rahmen der Erfindung um prinzipiell jedes gegenüber einer Kraftfahrzeugkarosserie ausstellbare Element, welches in geschlossenem Zustand eine Öffnung verdeckt und in geöffnetem Zustand freigibt. Folgerichtig fallen unter den Begriff der Klappe des Kraftfahrzeuges erfindungsgemäß zunächst einmal die eine bzw. sämtliche Seitentüren des Kraftfahrzeuges. Bei der Klappe kann es sich grundsätzlich auch um eine Schiebetür handeln. Ebenso gehören zum Begriff der Klappe eine Heckklappe oder auch eine Tankklappe. Außerdem soll als Klappe im Rahmen der Erfindung ein ausfahrbares Schiebedach, ein Cabrioverdeck, ein Targaverdeck etc. fallen.
Tatsächlich ist diesen gesamten Klappen gemein, dass sie bei ihrer Stellbewegung sowohl beim Übergang vom geschlossenen in den geöffneten Zustand als auch umgekehrt Bereiche im Umfeld der Kraftfahrzeugkarosserie überstreichen, die über die Außenhaut der geschlossenen Karosserie mehr oder minder ausgeprägt hinausgehen. In diesen über die Außenhaut der geschlossenen Kraftfahrzeugkarosserie hinausgehenden Bereichen kann es auch im Stillstand des Kraftfahrzeuges zu Kollisionen mit einem oder mehreren Hindernissen kommen.
Dabei werden im Rahmen der Erfindung nicht nur statische Hindernisse erfasst, sondern auch Hindernisse, die sich dynamisch bewegen. Beispiele für statische Hindernisse in diesem Kontext sind unter anderem Absperrpoller, Bäume, Zäune, tiefgezogene Decken in Parkhäusern, Regenrinnen, Dachüberhänge, Gebäudevorsprünge etc. Als dynamische Hindernisse werden beispielsweise Fußgänger, Fahrradfahrer, vorbeifahrende Autos usw. erfasst.
Tatsächlich hat es sich in diesem Zusammenhang bewährt, wenn der Sensor als Umfeld-Sensor zur Erfassung des Umfeldes des Fahrzeuges ausgebildet ist. Außerdem ist der fragliche Umfeld-Sensor dahingehend eingerichtet, dass das Umfeld des Fahrzeuges statisch und/oder dynamisch erfasst wird. Das heißt, bei dem zumindest einen Sensor bzw. Umfeld-Sensor handelt es sich um einen speziellen Sensor am Kraftfahrzeug, mit dessen Hilfe das gesamte Umfeld des Kraftfahrzeuges dahingehend erfasst wird, ob sich im fraglichen Umfeld Hindernisse befinden oder nicht. Solche Umfeld-Sensoren kommen heutzutage zunehmend zum Einsatz und werden typischerweise mit einem Fahrassistenzsystem des Kraftfahrzeuges gekoppelt.
Tatsächlich kennt man aus der Praxis Beispiele für solche Fahrassistenzsysteme in Gestalt des Notbremsassistenten, des Spurhalteassistenten, des Toter-Winkel-Assistenten, des Einparkassistenten und auch im Zusammenhang mit dem sogenannten Automatic Cruise Control-Assistent (ACC), der primär bei Autobahnfahrten für ein abstandsoptimiertes Fahren in einer Schlange sorgt oder sorgen kann.
Mit Hilfe des betreffenden Sensors bzw. Umfeld-Sensors wird folglich der gesamte äußere Bereich der Kraftfahrzeugkarosserie sensorisch erfasst, und zwar nicht nur punktuell oder strahlenförmig in einer Ebene, sondern typischerweise räumlich. Das heißt, mit Hilfe des erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Umfeld-Sensors wird ein bestimmter vorgegebener Raumbereich außerhalb der Außenhaut der geschlossenen Karosserie des betreffenden Kraftfahrzeuges sensorisch untersucht und erfasst. Dieser Raumbereich kann sich von seiner Größe her dynamisch ändern, wie dies für Fahrassistenzsysteme her bekannt ist.
Bei dem Sensor bzw. Umfeld-Sensor kann es sich um einen Schallsensor und insbesondere Ultraschallsensor handeln. Derartige Schallsensoren bzw. Ultraschallsensoren werden oftmals als Abstandssensor eingesetzt. Daneben sind bildgebende Sensoren und insbesondere Kameras denkbar und werden erfindungsgemäß abgedeckt. Ferner magnetische Sensoren und insbesondere Hall-Sensoren. Ganz besonders bevorzugt ist der Einsatz eines oder mehrerer elektromagnetischer Sensoren und insbesondere Radar-/Lidar-Sensoren. Bei Radar-Sensoren handelt es sich um Sensoren, die auf elektromagnetische Strahlung im Radiowellenbereich reagieren und zur Erfassung eines bestimmtes Raumbereiches eingesetzt werden (radar: radio detection and ranging). Vergleichbar wird bei Lidar-Messungen (lidar: light detection and ranging) gearbeitet, mit dem grundsätzlichen Unterschied, dass Lidar-Messungen meistens mit elektromagnetischem Licht durchgeführt werden.
Grundsätzlich kommt als Umfeld-Sensor regelmäßig nicht nur ein Sensor zum Einsatz, sondern werden viele verschiedene Sensoren miteinander kombiniert. Derartige Umfeld-Sensoren sind heutzutage oftmals standardmäßig bei einem Kraftfahrzeug verbaut und mit einem oder mehreren der zuvor angesprochenen Fahrassistenzsysteme gekoppelt. Insofern greift die Erfindung auf einen ohnehin verbauten bzw. vorhandenen Umfeld-Sensor bzw. mehrere dieser Umfeld-Sensoren zurück, die regelmäßig mit dem Fahrassistenzsystem des Kraftfahrzeuges gekoppelt sind und dieses mit den dafür erforderlichen Daten versorgen.
Den von diesem einen oder den mehreren Sensoren bzw. Umfeld-Sensoren erfassten Daten kommt nun ein im Rahmen der Erfindung zusätzlicher Nutzen zu, nämlich zur Steuerung der Klappe. Beispiele für geeignete Umfeld-Sensoren und die verschiedenen Möglichkeiten, das Umfeld des Kraftfahrzeuges zu detektieren, werden in der DE 10 2013 214 632 A1 oder auch der DE 10 2012 004 396 A1 beschrieben, die in diesem Zusammenhang ausdrücklich in Bezug genommen werden. Jedenfalls stehen die Daten des einen oder der mehreren Umfeld-Sensoren routinemäßig zur Erfassung von Hindernissen in der Nähe oder im Bereich der Kraftfahrzeugkarosserie zur Verfügung. Diese Daten werden nun erfindungsgemäß genutzt, um im Falle einer drohenden Kollision der Klappe mit einem seitens des Sensors erfassten Hindernis die Klappe festzulegen und/oder zu bewegen.
Zu diesem Zweck ist das von dem Umfeld-Sensor erfasste Umfeld des Kraftfahrzeuges typischerweise in mehrere Bereiche aufgeteilt. Bei diesen Bereichen handelt es sich im Regelfall um Winkelbereiche, die jeweils vom Fahrzeug ausgehen und meistens zu einem zugehörigen Sensor korrespondieren. Einzelne Positionen innerhalb dieser Winkelbereiche können nun beispielsweise in einem Polarkoordinatensystem angegeben werden. Grundsätzlich ist auch der Einsatz eines kartesischen Koordinatensystems möglich ebenso wie Kombinationen. Jedenfalls kann das vom Umfeld-Sensor erfasste Umfeld in die fraglichen Bereiche unterteilt werden, bei denen es sich selbst um einzelne Teil-Raumbereiche bzw. Teilbereiche handelt. Mit anderen Worten wird das Umfeld des Kraftfahrzeuges und der dadurch definierte Raum in einzelne Teilräume bzw. die Bereiche unterteilt, die nun ihrerseits hinsichtlich einer Belegung des betreffenden Bereiches mit beispielsweise einem Hindernis von dem fraglichen Umfeld-Sensor ausgewertet und erfasst werden.
Das heißt, der Umfeld-Sensor erfasst die Belegung des jeweiligen Bereiches mit einem Hindernis sowie gegebenenfalls die Belegung durch die Klappe. In diesem Fall kann mit Hilfe des einen oder der mehreren Umfeld-Sensoren auch die jeweilige Bewegung der Klappe durch einen der definierten Bereiche hindurch bzw. unter Berücksichtigung mehrerer Bereiche ermittelt werden. Gleiches gilt für ein beispielsweise bewegtes Hindernis. Alternativ oder zusätzlich kann der betreffende Umfeld-Sensor auch die Raumkurve des Hindernisses sowie gegebenenfalls der Klappe erfassen.
Ferner kann die Belegung eines zugehörigen Bereiches des Umfeldes durch die Klappe und/oder die Raumkurve der Klappe von einem an die Steuereinheit angeschlossenen Klappensensor ermittelt werden. In diesem Fall sind in der Steuereinheit die äußeren Abmessungen der Klappe und deren prinzipieller Bewegungsablauf vom geschlossenen in den geöffneten Zustand und zurück hinterlegt. Mit Hilfe des der Klappe zugeordneten Klappensensors kann nun seitens der Steuereinheit die Belegung eines oder mehrerer zugehöriger Bereiche des Umfeldes durch die Klappe bei diesem Vorgang ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich lässt sich mittels des Klappensensors auch die Raumkurve der Klappe bei diesem Vorgang nachvollziehen.
Bei dem Klappensensor handelt es sich im einfachsten Fall um einen Drehwinkel-Sensor, welcher beispielsweise bei einer Seitentür eines Kraftfahrzeuges den jeweiligen Öffnungswinkel der fraglichen Seitentür im Vergleich zur Kraftfahrzeugkarosserie erfasst und an die Steuereinheit meldet. Dann ist der Klappensensor beispielsweise in oder an einem zugehörigen Scharnier der Klappe angeordnet.
Die Steuereinheit wertet nun die Signale des einen oder der mehreren Umfeld-Sensoren sowie gegebenenfalls des Klappensensors und/oder Signale weiterer Sensoren aus. Bei diesen weiteren Sensoren kann es sich um einen oder mehrere Fahrdynamiksensoren, einen oder mehrere Türbetätigungssensoren usw. handeln. Die Auswertung erfolgt beispielsweise dahingehend, ob zumindest ein übereinstimmender Bereich im Umfeld des Kraftfahrzeuges sowohl mit dem Hindernis als auch mit der Klappe belegt wird oder belegt werden kann. Denn das bedeutet eine drohende Kollision. Meistens wird man deshalb so vorgehen, dass die jeweils von der Klappe und dem betreffenden Hindernis belegten Bereiche auf eine etwaige gegenseitige Annäherung hin untersucht werden.
Sobald der Abstand der sich beispielsweise annähernden Bereiche einen Mindestwert unterschreitet, beispielsweise wenn nur noch zwei oder drei Bereiche zwischen den jeweils belegten Bereichen als Zwischenraum vorhanden sind, greift die Steuereinheit ein. Vergleichbares gilt, wenn ein Vergleich der Raumkurven des Hindernisses und derjenigen der Klappe auf einen sich verringernden Abstand und eine drohende Kollision hinauslaufen.
Als Folge dieser solchermaßen detektierten drohenden Kollision kann die Steuereinheit nun durch Beaufschlagung des Halteelementes an der Klappe dafür sorgen, dass die Klappe festgelegt wird. So wird man in der Regel dann vorgehen, wenn die Klappe manuell oder auch motorisch bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Bewegung der Klappe mit Hilfe eines an der Klappe vorgesehenen Antriebes möglich.
Dabei wird man regelmäßig so vorgehen, dass der Antrieb an der Klappe seitens der Steuereinheit so beaufschlagt wird, dass die Bewegung in Richtung einer Vergrößerung des Abstandes zum Hindernis durchgeführt und vorgenommen wird. In diesem Fall greift die Steuereinheit aktiv in die Bewegung der Klappe ein. Denkbar ist es in diesem Zusammenhang, dass eine beispielsweise vorgenommene Öffnungsbewegung einer Seitentür des Kraftfahrzeuges bzw. der Kraftfahrzeugseitentür nicht nur gestoppt wird, sondern in eine Gegenbewegung zum Schließen der betreffenden Kraftfahrzeugseitentür mündet. Eine solche Vorgehensweise empfiehlt sich unter anderem für den Fall, dass das Kraftfahrzeug an einem Gehsteig oder einem Fahrradweg abgestellt wird und sich ein Fahrradfahrer oder Fußgänger nähert.
Wie bereits erläutert, kann die Steuereinheit darüber hinaus Signale eines oder mehrerer Fahrdynamiksensoren auswerten. Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem fraglichen Fahrdynamiksensor um einen Crashsensor. Dabei wird man die Auslegung regelmäßig so treffen, dass bei aktiviertem Crashsensor die Steuereinheit das Halteelement an der Klappe zu deren Festlegung nicht beaufschlagt bzw. nicht beaufschlagen kann, um den ungehinderten Zutritt etwaiger Rettungskräfte zu ermöglichen. Auch ein alternativ vorgesehener Antrieb an der Klappe zur Bewegung der Klappe wird in diesem Fall üblicherweise deaktiviert.
Sofern die Steuereinheit alternativ und zusätzlich einen oder mehrere Türbetätigungssensoren auswertet, ist es denkbar, dass mit Hilfe des betreffenden Türbetätigungssensors beispielsweise festgestellt wird, ob die fragliche Kraftfahrzeugtür oder allgemein die Klappe beispielsweise von außen oder von innen her geöffnet werden soll. Im Falle einer Öffnung von außen und einem entsprechenden Signal des Türbetätigungssensors wird mit Hilfe der Steuereinheit unter Auswertung eines entsprechenden Signals das Halteelement an der Klappe zu deren Festlegung deaktiviert. Erst wenn der fragliche Türbetätigungssensor nicht (mehr) beaufschlagt wird, wird dies seitens der Steuereinheit dahingehend umgesetzt, dass das Halteelement wieder aktiv ist. – Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Öffnen einer Klappe eines Kraftfahrzeuges, welches im Anspruch 10 näher erläutert wird.
Im Ergebnis werden eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren zum Öffnen/Schließen einer Klappe eines Kraftfahrzeuges vorgestellt, mit deren Hilfe nicht nur ein sicheres Öffnen oder auch Schließen der betreffenden Kraftfahrzeugtür möglich ist, sondern Kollisionen mit etwaigen Hindernissen zuverlässig vermieden werden. Dabei berücksichtigt die Erfindung nicht nur statische Hindernisse, sondern auch solche mit dynamischem Charakter, beispielsweise vorbeifahrende Autos, Radfahrer aber auch Fußgänger usw.
Das wird im Kern dadurch erreicht und zur Verfügung gestellt, dass die Vorrichtung mit einem oder mehreren Umfeld-Sensoren arbeitet. Mit Hilfe dieser Umfeld-Sensoren kann das gesamte Umfeld des Kraftfahrzeuges erfasst und dahingehend untersucht werden, ob einer oder mehrere Bereiche des Umfeldes durch ein Hindernis belegt sind. Auch eine Änderung der Belegung bei einem dynamisch bewegten Hindernis lässt sich auf diese Weise problemlos erfassen. Ebenso eine vom Hindernis absolvierte Raumkurve.
Wenn nun die Belegung des einen oder der mehreren Bereiche des Umfeldes durch das Hindernis bekannt sind und in der Steuereinheit zur Verfügung stehen, können seitens der Steuereinheit Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um etwaige Kollisionen mit der Klappe beim Öffnen oder auch beim Schließen zu verhindern. Tatsächlich ist nämlich in der Steuereinheit nicht nur die Belegung eines oder mehrerer Bereiche durch das Hindernis bekannt, sondern auch die Belegung einzelner oder mehrerer Bereiche durch die Klappe beim Öffnungsvorgang ebenso wie beim Schließvorgang. Alternativ oder zusätzlich verfügt die Steuereinheit über die Daten der Raumkurven des Hindernisses und der Klappe. Diese Daten können insgesamt in die Zukunft extrapoliert werden, um Zukunftsszenarien sowie insbesondere drohende Kollisionen abzubilden.
Kommt es nun beim Abgleich dieser Bewegungszustände dazu, dass sich die vom Hindernis und von der Klappe belegten Bereiche zu sehr annähern (der Abstand liegt unterhalb einer kritischen Schwelle an erforderlichen Bereichen zwischen den jeweils belegten Bereichen), so sorgt die Steuereinheit beispielsweise dafür, dass die Klappe mit Hilfe des Haltelementes festgelegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Klappe aber auch aktiv mit Hilfe des an der Klappe vorgesehenen Antriebes bewegt werden. Dabei wird man die Bewegung des Antriebes seitens der Steuereinheit so vorgeben, dass die Klappe gleichsam von dem Hindernis wegbewegt wird.
Jedenfalls nutzt die Erfindung vorteilhaft die heute typischerweise bei einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Umfeld-Sensoren, die im Fahrbetrieb mit einem oder mehreren Fahrassistenzsystemen zusammenwirken. Die Daten des einen oder der mehreren Umfeld-Sensoren werden nun erfindungsgemäß im Hinblick auf erfasste Hindernisse zusätzlich dahingehend ausgewertet, dass Kollisionen mit einer Klappe beim Öffnen/Schließen gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie verhindert werden. Das kann sowohl im Stand des Kraftfahrzeuges als auch während der Fahrt erfolgen. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Öffnen/Schließen einer Klappe eines Kraftfahrzeuges strichpunktiert im geschlossenen Zustand und durchgezogen im geöffneten Zustand,
2 die Kraftfahrzeugkarosserie schematisch mit einem Umfeld-Sensor und den zugehörigen Bereichen sowie den angedeuteten Hindernissen und
3 ein Halteelement an der Kraftfahrzeugtür nach 1.
In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Öffnen/Schließen einer Klappe 1 eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Bei der Klappe 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine Kraftfahrzeugseitentür 1 vorliegend einer Fahrertür. Grundsätzlich kann es sich an dieser Stelle aber auch um eine Beifahrertür, hintere Seitentüren, eine Heckklappe, eine Tankklappe, ein Schiebedach oder sogar ein Cabrioverdeck handeln. Auch eine Schiebetür ist als Klappe 1 denkbar.
Im Ausführungsbeispiel kann die Kraftfahrzeugtür bzw. Kraftfahrzeugseitentür 1 um einen Drehpunkt respektive eine Scharnierachse 2 in der in 1 angedeuteten Richtung entsprechend dem Doppelpfeil hin- und her bewegt werden. Dabei wird bei dem in der 1 dargestellten Öffnungsvorgang ausgehend von der strichpunktiert gezeigten geschlossenen Position der Kraftfahrzeugtür 1 bis hin zur geöffneten Position ein zugehöriger Schwenkwinkel α überstrichen. Der Schwenkwinkel α gibt zugleich eine Raumkurve α der Klappe 1 im Umfeld 9 einer Kraftfahrzeugkarosserie 5 vor.
An die Kraftfahrzeugtür 1 ist ein Bewegungsübertragungsglied 3, 4 angeschlossen, welches sich an der Kraftfahrzeugkarosserie 5 abstützt. Das Bewegungsübertragungsglied 3, 4 setzt sich nach dem Ausführungsbeispiel der 1 aus einer Stange bzw. Zahnstange 3 und einer Antriebswelle 4 mit zugehörigem und nicht näher dargestelltem Antrieb für die Kraftfahrzeugtür 1 zusammen. Im Rahmen der Variante nach der 3 ist lediglich die Stange 3 realisiert, welche in diesem Fall als herkömmliches Fangband fungiert und ausgelegt ist.
Man erkennt, dass die Kraftfahrzeugtür 1 bei der Variante nach der 1 Öffnung- und Schließbewegungen dem Doppelpfeil folgend vollführen kann, die beispielsweise mit Hilfe des Antriebes respektive der Antriebswelle 4 umgesetzt werden. Grundsätzlich kann die Kraftfahrzeugtür 1 aber auch nur lediglich elektromotorisch geöffnet oder nur elektromotorisch geschlossen werden. Außerdem sind Ausgestaltungen denkbar, bei denen zusätzlich eine manuelle Öffnung-/Schließbewegung zugelassen wird. Schließlich liegt selbstverständlich eine rein manuelle Öffnung-/Schließbewegung im Rahmen der Erfindung vor. Entscheidend ist in diesem Zusammenhang einzig und allein, dass die fragliche Klappe bzw. Kraftfahrzeugtür 1 prinzipiell bewegt werden kann, und zwar beispielsweise elektromotorisch und nach Bedarf zum Öffnen/Schließen gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie 5.
Bei der Variante nach der 3 ist lediglich die Stange respektive das Fangband 3 (ohne Antriebswelle 4 und zugehörigen Antrieb) realisiert, dem ein schematisch angedeutetes Halteelement 6 zugeordnet ist. Mit Hilfe dieses Halteelementes 6 kann das Fangband bzw. die Stange 3 festgelegt werden. Bei der Stange 3 nach dem Ausführungsbeispiel der 3 kann es sich grundsätzlich auch um eine Zahnstange 3 handeln, die einen zusätzlichen Antrieb der Kraftfahrzeugtür 1 ermöglicht.
Jedenfalls besteht im Rahmen der Variante nach der 3 mit Hilfe des Halteelementes 6 die Option, die Klappe bzw. Kraftfahrzeugtür 1 bei Erreichen eines bestimmten Schwenkwinkels α festzulegen. Das geschieht im Regelfall mit Hilfe einer Steuereinheit 7. Das heißt, die Steuereinheit 7 kann einerseits für die Festlegung der Kraftfahrzeugtür 1 durch Beaufschlagung des Halteelementes 6 im Rahmen der Variante nach der 3 sorgen und andererseits dafür, dass die Kraftfahrzeugtür 1 beim Beispiel der 1 mit Hilfe des Antriebes über die dortige Antriebswelle 4 bewegt wird.
Entsprechende Stellbewegungen der Steuereinheit 7 hängen von Signalen eines dargestellten Sensors 8 ab, der in der 2 schematisch angedeutet ist.
Neben diesem Sensor 8 wertet die Steuereinheit 7 im Rahmen des Ausführungsbeispiels Signale weiterer Sensoren 12, 13 und 14 aus, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Bei dem Sensor 8 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen Umfeld-Sensor 8, also einen Sensor, mit dessen Hilfe das Umfeld 9 der Kraftfahrzeugkarosserie 5 erfasst wird. Bei dem Umfeld 9 handelt es sich ausweislich der 2 um einen Raumbereich außerhalb einer Außenhaut der geschlossenen Kraftfahrzeugkarosserie 5. Die Größe dieses Raumbereiches hängt von der Reichweite des jeweiligen Umfeld-Sensors 8 ab. Im Regelfall sind mehrere Umfeld-Sensoren 8 über die Kraftfahrzeugkarosserie 5 verteilt vorgesehen, was aus Gründen der Übersichtlichkeit jedoch nicht dargestellt ist.
Vielmehr erkennt man in der 2 beispielhaft und nicht einschränkend lediglich einen Sensor bzw. Umfeld-Sensor 8, der vorliegend im Bereich eines vorderen Radkastens bzw. der vorderen Stoßstange der Kraftfahrzeugkarosserie 5 angeordnet sein mag. Bei dem Sensor bzw. Umfeld-Sensor 8 handelt es sich im Beispielfall um einen Radar-Sensor oder Lidar-Sensor, mit dessen Hilfe ein Raum-Winkelbereich B ausgehend von dem betreffenden Sensor 8 dahingehend erfasst werden kann, ob sich hierin ein oder mehrere Hindernisse 10, 11 befinden. Die Position des jeweiligen Hindernisses 10, 11 kann dabei jeweils in Polarkoordinaten angegeben werden, wie dies einleitend bereits beschrieben worden ist.
Das heißt, der Sensor bzw. Umfeld-Sensor 8 ist zur Ermittlung der Belegung des Umfeldes 9 außerhalb der Kraftfahrzeugkarosserie 5 mit einem oder mehreren der dargestellten Hindernisse 10, 11 in der Lage. Auch zukünftige Belegungen mit den Hindernissen 10, 11 und entsprechende Zukunftszenarien lassen sich mit dem Umfeld-Sensor 8 in Verbindung mit der Steuereinheit 7 prognostizieren. Dazu ist der Sensor bzw. Umfeld-Sensor 8 an die bereits angesprochene Steuereinheit 7 angeschlossen, welche entsprechende Sensorsignale auswertet, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.
Die Steuereinheit 7 beaufschlagt ihrerseits das Halteelement 6 an der Klappe bzw. Kraftfahrzeugtür 1 zu deren Festlegung. Dazu arbeitet das betreffende Halteelement 6 ausweislich der 3 auf das Fangband bzw. die Stange 3 und sorgt bei einer entsprechenden Beaufschlagung mit Hilfe der Steuereinheit 7 dafür, dass die Stange respektive das Fangband 3 festgeklemmt wird. Als Folge hiervon wird auch die Kraftfahrzeugtür 1 festgelegt. Dazu ist das Halteelement 6 im Innern der Kraftfahrzeugtür 1 angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 7 aber auch auf die Antriebswelle 4 respektive einen hiermit zusammenwirkenden und nicht direkt dargestellten elektromotorischen Antrieb arbeiten, wie dies die Variante der 1 zeigt. In diesem Fall wird die Kraftfahrzeugtür 1 aktiv bewegt, und zwar meistens in schließendem Sinne gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie 5. Grundsätzlich ist natürlich auch eine Öffnungsbewegung der Kraftfahrzeugtür 1 gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie 5 möglich und wird erfindungsgemäß umfasst. Beide beschriebenen Vorgehensweisen, das heißt die Festlegung der Kraftfahrzeugtür 1 im Rahmen der Variante nach der 3 ebenso wie deren Bewegung entsprechend der Darstellung nach der 1, erfolgen mit Hilfe der Steuereinheit 7 wenigstens im Falle einer drohenden Kollision mit einem seitens des Sensors bzw. Umfeld-Sensors 8 erfassten Hindernis 10, 11.
Zu diesem Zweck ist der Sensor bzw. Umfeld-Sensor 8 zur Erfassung des Umfeldes 9 des Kraftfahrzeuges ausgebildet und kann in diesem Zusammenhang das Umfeld 9 des Kraftfahrzeuges bzw. der Kraftfahrzeugkarosserie 5 statisch und auch dynamisch erfassen. Das heißt, etwaige Bewegungen der Kraftfahrzeugkarosserie 5 werden ebenso berücksichtigt wie Bewegungen des einen oder der mehreren Hindernisse 10, 11 sowie der Klappe 1 im Beispielfall.
Das deutet die 2 an, welche eine Bewegung des Hindernisses 10 simuliert. In diesem Fall mag die Kraftfahrzeugkarosserie 5 in Ruhe sein. Das Kraftfahrzeug ist also abgestellt. Man erkennt, dass sich das Hindernis 10 ausgehend von der durchgezogenen Position entlang des Pfeiles hin zu einer gestrichelten Position mit dem Bezugszeichen 10' bewegt. Ein solches Bewegungsmuster entlang einer zugehörigen Raumkurve bzw. Transiente T ist denkbar, wenn sich dem in der 2. dargestellten Kraftfahrzeug beispielsweise ein Fahrradfahrer nähert und gleichzeitig die Kraftfahrzeugtür 1 unter Berücksichtigung des Öffnungswinkels bzw. entlang der Raumkurve α geöffnet werden soll.
Wie bereits erläutert, handelt es sich bei dem eingesetzten Sensor bzw. Umfeld-Sensor 8 um einen solchen, welcher im dargestellten Beispielfall Radar-Messungen bzw. Lidar-Messungen ausführt. Dadurch kann insgesamt der im Rahmen der 2 im Schnitt dargestellte Bereich bzw. Raumwinkelbereich B mit Hilfe des dortigen Umfeld-Sensors 8 abgetastet werden. Dieser Raumwinkelbereich B mag zu einem abgetasteten (Raum-)Winkel β von ca. 75° korrespondieren, was ausdrücklich nur beispielhaft gilt und keineswegs einschränkend gemeint ist.
Der fragliche und von dem Umfeld-Sensor 8 insgesamt abgedeckte Sensorbereich bzw. Raumwinkelbereich B ist nun erfindungsgemäß in einzelne Bereiche bzw. Einzelbereiche B₁ bis B₆ aufgeteilt. Das heißt, dass gesamte und von dem Sensor bzw. Umfeld-Sensor 8 erfasste Umfeld 9 ist regelmäßig in solche Bereiche B_i mit i = 1 ... n aufgeteilt. Aus Gründen der einfacheren Darstellung zeigt die 2 lediglich die Bereiche B₁ bis B₆.
Der Umfeld-Sensor 8 erfasst nun die Belegung des jeweiligen Bereiches B₁ bis B₆ mit dem betreffenden Hindernis 10, 11. Nach dem dargestellten Beispiel in der 2 erkennt man, dass es sich bei dem Hindernis 11 um ein statisches Hindernis 11 handelt, welches durchgängig den Bereich B₅ belegt. Insofern sind etwaige Kollisionen mit der Kraftfahrzeugtür 1 zumindest momentan nicht zu erwarten. Dagegen sorgt das Hindernis 10 aufgrund seines dynamischen Charakters (Radfahrer im Beispielfall) dafür, dass zunächst der Bereich B₃ und anschließend der Bereich B₄ von dem Hindernis 10 respektive 10' belegt werden.
Grundsätzlich kann der Umfeld-Sensor 8 zusätzlich auch die Belegung der zuvor identifizierten Bereiche B₁ bis B₆ durch die Klappe respektive die Kraftfahrzeugtür 1 als solche erfassen. Das ist jedoch nicht dargestellt. Vielmehr ist an dieser Stelle ein zusätzlicher und lediglich angedeuteter Klappensensor 12 realisiert, mit dessen Hilfe letztendlich der zuvor bereits besprochene Schwenkwinkel α der Kraftfahrzeugtür 1 gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie 5 und mithin die Raumkurve α der Klappe 1 erfasst wird. Im Ausführungsbeispiel ist der Klappensensor 12 im Bereich der Scharnierachse 2 ausweislich der 1 angeordnet und dient dazu, die Bewegung der Scharnierachse 2 zu ermitteln und folglich den Schwenkwinkel α zu messen. Signale des Klappensensors 12 werden an die angeschlossene Steuereinheit 7 übermittelt.
Die Steuereinheit 7 wertet nun einerseits die Signale des Umfeld-Sensors 8 und andererseits diejenigen des Klappensensors 12 aus. Die Auswertung erfolgt dabei der Gestalt, dass eine drohende Kollision ermittelt wird. Das kann so vorgenommen werden, dass beispielsweise einzelne Bereiche B₁ bis B₆ sowohl mit dem Hindernis 10 als auch durch die Klappe bzw. Kraftfahrzeugtür 1 belegt werden bzw. sich die entsprechend belegten Bereiche B₁ bis B₆ einander annähern. Vergleichbares gilt für den Fall, dass eine Annäherung der jeweiligen Raumkurven α der Klappe 1 bzw. T des Hindernisses 10 beobachtet wird, die zu Kollisionen führen kann.
Im Ausführungsbeispiel führt die Auswertung des Hindernisses 10 und dessen dynamischer Bewegung aufgrund einer Belegung zunächst des Bereiches B₃ und dann des Bereiches B₄ dazu, dass die Bewegung des fraglichen Hindernisses 10 fortgeschrieben werden kann. Tatsächlich ist damit zu rechnen, dass die aus der Bewegung des Hindernisses 10 abgeleitete und gestrichelt dargestellte Transiente bzw. Raumkurve T die Kraftfahrzeugtür 1 im Beispielsfall trifft respektive schneidet. Hierzu korrespondiert eine drohende Kollision.
Da die Steuereinheit 7 aufgrund des Signals des Klappensensors 12 die räumliche Position der Kraftfahrzeugtür 1 unter Berücksichtigung des möglichen Schwenkwinkels α im Umfeld 9 und folglich auch deren Raumkurve α berechnen kann und ebenso die Koordinaten der Transienten T im Umfeld 9 bekannt sind, lässt sich die in der 2 angedeutete Kollision prognostizieren, wenn die Kraftfahrzeugtür 1 im dargestellten Beispielfall mit dem maximalen Schwenkwinkel α ausgestellt wird. Diese Prognose berücksichtigt sowohl einen Kollisionsort als auch eine Kollisionszeit.
Als Folge hiervon sorgt die Steuereinheit 7 bei einer beispielsweise manuell von einem Benutzer initiierten Öffnungsbewegung der Kraftfahrzeugtür 1 dafür, dass die Kraftfahrzeugtür 1 lediglich so weit geöffnet wird oder geöffnet werden kann, wie dies der gestrichelten Darstellung in der 2 entspricht. Sobald der hierzu korrespondierende Öffnungswinkel γ von dem Klappensensor 12 an die Steuereinheit 7 übermittelt worden ist, sorgt die Steuereinheit 7 unmittelbar dafür, dass das Haltelement 6 an der Klappe bzw. an der Kraftfahrzeugtür 1 so beaufschlagt wird, dass im Beispielfall die Stange bzw. das Fangband 3 mit Hilfe des Halteelementes 6 blockiert wird. Dadurch wird zugleich die Kraftfahrzeugtür 1 festgelegt und eine sonst drohende Kollision zwischen dem Hindernis 10 und der Kraftfahrzeugtür 1 verhindert.
Alternativ hierzu, das heißt zu der Festlegung der Klappe respektive Kraftfahrzeugtür 1 mit Hilfe des Halteelementes 6 initiiert durch die Steuereinheit 7, ist es auch möglich, dass die Klappe respektive Kraftfahrzeugtür 1 im Sinne einer Bewegung mit Hilfe der Steuereinheit 7 beaufschlagt wird. In diesem Fall wird unverändert die drohende Kollision durch die Auswertung der Transiente T einerseits sowie des Klappensensors 12 unter Berücksichtigung des maximalen Schwenkwinkels α für die Kraftfahrzeugtür 1 andererseits mit Hilfe der Steuereinheit 7 erfasst.
Im Rahmen der Alternative sorgt nun die Steuereinheit 7 für eine Beaufschlagung des Antriebes respektive der Antriebswelle 4 entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach 1. Das erfolgt derart, dass die Kraftfahrzeugtür 1 in schließendem Sinne beaufschlagt wird und auf diese Weise die drohende Kollision verhindert wird. Grundsätzlich können auch beide Vorgehensweisen kombiniert werden. Dann wird die Kraftfahrzeugtür 1 zunächst unter Berücksichtigung des Öffnungswinkels γ mit Hilfe des Halteelementes 6 festgelegt. Anschließend wird das Halteelement 6 gelöst und der Antrieb zur Beaufschlagung der Antriebswelle 4 so von der Steuereinheit 7 beaufschlagt, dass die Kraftfahrzeugtür 1 gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie 5 geschlossen wird.
Im Ausführungsbeispiel sind ergänzend zu dem Umfeld-Sensor 8 und dem Klappen-Sensor 12 noch zwei weitere Sensoren 13, 14 dargestellt, die ebenfalls ihre Signale an die Steuereinheit 7 übermitteln und hierzu an die Steuereinheit 7 angeschlossen sind. Bei dem Sensor 13 handelt es sich um einen Türbetätigungssensor 13. Mit Hilfe dieses Türbetätigungssensors 13 kann beispielsweise festgestellt und unterschieden werden, ob die Klappe respektive die Kraftfahrzeugtür im Beispielfall von außen oder von innen geöffnet wird. Hier ist es denkbar, dass bei einer Öffnung der Klappe respektive Kraftfahrzeugtür 1 von außen her weder das Halteelement 6 noch der Antrieb für die Antriebswelle 4 mit Hilfe der Steuereinheit 7 beaufschlagt werden (können). Erst wenn ein zugehöriger Außentürgriff losgelassen wird, sind sowohl das Halteelement 6 als auch der entsprechende Antrieb (wieder) aktiv.
Bei dem Sensor 14 handelt es sich um einen Fahrdynamiksensor 14. Mit Hilfe des Fahrdynamiksensors 14 kann beispielsweise ein Unfall bzw. der Crashfall erfasst und an die Steuereinheit 7 gemeldet werden. In diesem Fall sorgt die Steuereinheit 7 im Regelfall erneut dafür, dass das Halteelement 6 sowie der Antrieb für die Antriebswelle 4 nicht beaufschlagt werden können, um etwaigen Rettungskräften einen ungehinderten Zugang zu der Kraftfahrzeugtür 1 zu ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202010012380 U1 [0002]
DE 102004013026 A1 [0004]
DE 202011106253 U1 [0005]
DE 102013214632 A1 [0016]
DE 102012004396 A1 [0016]

Claims

Vorrichtung zum Öffnen/Schließen einer Klappe (1) eines Kraftfahrzeuges, mit zumindest einem am Kraftfahrzeug angeordneten Sensor (8) zur Ermittlung der Belegung des Umfeldes (9) mit einem oder mehreren Hindernissen (10, 11) und mit einer an den Sensor (8) angeschlossenen Steuereinheit (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) ein Halteelement (6) an der Klappe (1) zu deren Festlegung und/oder einen Antrieb an der Klappe zur Bewegung der Klappe (1) beaufschlagt, und zwar im Falle einer drohenden Kollision mit einem seitens des Sensors (8) erfassten Hindernis (10, 11).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) als Umfeld-Sensor (8) zur Erfassung des Umfeldes (9) des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfeld-Sensor (8) das Umfeld (9) des Kraftfahrzeuges statisch und/oder dynamisch erfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfeld-Sensor (8) mit einem Fahrassistenzsystem des Kraftfahrzeuges gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfeld-Sensor (8) als Schallsensor, insbesondere Ultraschallsensor, als bildgebender Sensor, als magnetischer Sensor, als elektromagnetischer Sensor etc. ausgebildet ist, wobei auch beliebige Kombinationen umfasst werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Umfeld-Sensor (8) erfasste Umfeld (9) in Bereiche (B₁ bis B₆) aufgeteilt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfeld-Sensor (8) die Belegung des jeweiligen Bereiches (B₁ bis B₆) mit einem Hindernis (10, 11) sowie gegebenenfalls die Belegung durch die Klappe (1) und/oder Raumkurven (T, α) des Hindernisses (10, 11) sowie gegebenenfalls der Klappe (1) erfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Belegung eines zugehörigen Bereiches (B₁ bis B₆) des Umfeldes (9) durch die Klappe (1) und/oder die Raumkurve (α) der Klappe (1) von einem an die Steuereinheit (7) angeschlossenen Klappensensor (12) ermittelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) Signale des Umfeld-Sensors (8) sowie gegebenenfalls des Klappensensors (12) sowie Signale weiterer Sensoren (13, 14) wie beispielsweise Fahrdynamiksensor (14), Türbetätigungssensor (13) etc. auswertet.
Verfahren zum Öffnen/Schließen einer Klappe (1) eines Kraftfahrzeuges, mit zumindest einem am Kraftfahrzeug angeordneten Sensor (8) zur Ermittlung der Belegung des Umfeldes (9) mit einem oder mehreren Hindernissen (10, 11), und mit einer an den Sensor (8) angeschlossenen Steuereinheit (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) ein Halteelement (6) an der Klappe (1) zu deren Festigung und/oder einen Antrieb an der Klappe (1) zur Bewegung der Klappe (1) beaufschlagt, und zwar im Falle einer drohenden Kollision mit einem seitens des Sensors (8) erfassten Hindernis (10, 11).