DE102019103782A1

DE102019103782A1 - Türbaugruppe für ein Fahrzeug mit Ultraschallsystem und Ultraschallmodul

Info

Publication number: DE102019103782A1
Application number: DE102019103782.4A
Authority: DE
Inventors: Bernd Herthan; Manfred Stenzel; Christoph Brückner
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2020-08-20
Also published as: WO2020165323A1

Abstract

Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Türbaugruppe für ein Fahrzeug, mit- einer verstellbaren Fahrzeugtür (1), die vorgesehen ist, in einer vollständig geschlossenen Position an dem Fahrzeug eine Karosserieöffnung zu verschließen und in Richtung einer maximal geöffneten Position verstellt werden zu können, um die Karosserieöffnung zugänglich zu machen,- einer Türgriffbaugruppe (2), die an der Fahrzeugtür (1) vorgesehen ist und einen Türgriff (22) umfasst,- einem Ultraschallsensor (3, 3A) zur Detektion eines Objekts in der Umgebung der Fahrzeugtür (1), der an der Türgriffbaugruppe (2) integriert ist.

Description

Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Türbaugruppe für ein Fahrzeug sowie ein Ultraschallmodul.
Die vorgeschlagene Lösung geht dabei grundsätzlich von einer Objektdetektion auf Basis von Ultraschallwellen aus. Im Rahmen des zugrundeliegenden Messprinzips ist somit vorgesehen, dass Ultraschallwellen ausgesandt werden, die von einem Objekt reflektiert werden. Aus empfangenen, reflektierten Ultraschallwellen und ermittelten Zeitunterschieden zwischen ausgesendeten und empfangenen Ultraschallwellen lässt sich dann insbesondere die Entfernung eines Objekts ermitteln und zum Beispiel elektronisch auswerten, ob hierdurch ein Hindernis in einem Verstellweg einer Fahrzeugtür vorhanden ist. In Reaktion hierauf kann dann z.B. eine Verstellung der Fahrzeugtür unterbleiben (bei noch ruhender Fahrzeugtür) oder gestoppt und/oder reversiert werden (bei derzeit eine Verstellbewegung ausführender Fahrzeugtür), um eine Kollision mit dem Hindernis zu vermeiden. Unter einer Fahrzeugtür wird in diesem Zusammenhang insbesondere eine seitliche oder heckseitige Fahrzeugtür und damit insbesondere eine Heckklappe verstanden.
Ultraschallbasierte Systeme zur Detektion eines Hindernisses sind insbesondere aus dem Fahrzeugbereich vielfach bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, Ultraschallsensoren, also Kombinationen von wenigstens einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger, in einer Stoßstange eines Fahrzeugs einzusetzen, um beim Einparken des Fahrzeugs die Entfernung zu potentiellen Hindernissen zu bestimmen.
Hierbei findet jedoch meist keine genaue Bestimmung der Lage eines Objekts respektive eines potentiellen Hindernisses statt. Ermittelt und angezeigt wird hierbei regelmäßig nur ein Radius um den jeweiligen Sensor, auf welchem sich das detektierte Objekt befindet.
Aus der US 2017/059697 A 1 ist beispielsweise die Integration eines Ultraschallsystems an einer Fahrzeugtür bekannt, das von außen für einen Nutzer nicht sichtbar ist. Hierbei wird ein Schallwandler (englisch: Transducer) mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung von einer Außenseite eines Türaußenblechs aus nicht sichtbar hinter dem Türaußenblech vorgesehen. Der Schallwandler sendet hierbei Ultraschallwellen aus und kann anschließend an einem Objekt reflektierte Ultraschallwellen empfangen, sodass über die elektronische Auswerteeinrichtung aus den Zeitunterschieden zwischen den empfangenen Echos in Form reflektierter Ultraschallwellen eine Entfernung zu einem potentiellen Hindernis, an dem Ultraschallwellen reflektiert werden, berechnet werden kann.
Wenn aber der Schallwandler von einer Außenseite her nicht sichtbar sein soll und hierfür an der Innenseite des Türaußenblechs vorgesehen wird, stellt sich das Problem, dass der Schallwandler seine erzeugten Ultraschallwellen in das Türaußenblech und damit in ein Bauteil des zu verstellenden Verstellteils, der Fahrzeugtür, einkoppelt. Erst von dem Türaußenblech werden dann erzeugte Ultraschallwellen in die Luft übertragen. Umgekehrt treffen von einem Objekt, das in einem Sensorbereich des Ultraschallsystems liegt, reflektierte Ultraschallwellen und erneut auf das Türaußenblech. Reflektierte Ultraschallwellen koppeln somit zunächst in das Türaußenblech ein, bevor sie an dem Schallwandler empfangen werden können. Bei Objekten, die sich in einer geringen Entfernung zu dem Verstellteil in Form der Fahrzeugseitentür befinden, sind die Schalllaufzeiten vergleichsweise kurz, sodass das Türaußenblech, in das die Ultraschallwellen einkoppeln, noch aufgrund einer ausgesandten Ultraschallwelle schwingt, wenn eine reflektierte Ultraschallwelle hieran auftrifft. Eine Restschwingung aufgrund ausgesandter Ultraschallwellen von einem empfangenen Echo zu unterscheiden, ist jedoch nicht trivial und kann die Detektion eines Hindernisses erheblich erschweren.
In der US 2017/059697 A1 ist vor diesem Hintergrund vorgeschlagen, zusätzliche Dämpfungselemente auf dem Türaußenblech vorzusehen, um Schwingungen des Türaußenblechs zu dämpfen. Hierdurch werden jedoch sowohl das Aussenden als auch das Empfangen der Ultraschallwellen und damit die Erzeugung eines validen Messsignals erschwert. Durch die zusätzlich angebrachten Dämpfungselemente wird nämlich der Energieübertrag sowohl von dem Schaltwandler in das Türaußenblech als auch von dem Türaußenblech zu dem Schallwandler verringert. Dies führt zu einer reduzierten Empfindlichkeit des Ultraschallsystems, sodass kleinere Objekte nicht mehr problemlos detektiert werden können. Auch wird die Entfernungsauflösung geringer. Ferner ist ein spezieller Halter vorzusehen, um den Schallwandler an der Innenseite des Türaußenblechs zu befestigen.
Hiervon ausgehend liegt der vorgeschlagenen Lösung die Aufgabe zugrunde, eine in dieser Hinsicht verbesserte Türbaugruppe für ein Fahrzeug mit einem Ultraschallsystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe ist sowohl mit einer Türbaugruppe des Anspruchs 1 als auch mit einem Ultraschallmodul des Anspruchs 14 gelöst.
Hiernach ist eine Türbaugruppe für ein Fahrzeug vorgeschlagen, die wenigstens das Folgende aufweist:

- eine verstellbare Fahrzeugtür, die vorgesehen ist, in einer vollständig geschlossenen Position an dem Fahrzeug eine Karosserieöffnung zu verschließen und in Richtung einer maximal geöffneten Position verstellt werden zu können, um die Karosserieöffnung zugänglich zu machen,
- eine Türgriffbaugruppe, die an der Fahrzeugtür vorgesehen ist und einen Türgriff umfasst, und
- mindestens einen Ultraschallsensor zur Detektion eines Objekts in der Umgebung der Fahrzeugtür, der in der Türgriffbaugruppe (2) integriert ist.

Unter einem Türgriff wird hierbei insbesondere jedwedes türseitiges Betätigungselement zum Betätigen mindestens eines Schlosses, über das die Fahrzeugtür in der geschlossenen Position verriegelbar ist, und/oder jedwedes türseitiges Betätigungselement zum Auslösen einer motorisch gesteuerten Verstellbewegung der Fahrzeugtür verstanden. Über einen „Türgriff“ im Sinne der vorgeschlagenen Lösung kann somit ein Nutzer an der Fahrzeugtür die Fahrzeugtür entriegeln und/oder verriegeln und/oder eine motorisch angetriebene Verstellbewegung der Fahrzeugtür (aus der geschlossenen oder teilweise geöffneten Position) in Richtung der maximal geöffneten Position und/oder (aus einer teilweise geöffneten oder der maximal geöffneten Position) in Richtung der geschlossenen Position auslösen.
Über die Integration des mindestens einen Ultraschallsensors in die Türgriffbaugruppe der Fahrzeugtür ist insbesondere der elektrische Anschluss des Ultraschallsensors erleichtert, da eine Türbaugriffbaugruppe heutzutage bereits regelmäßig über einen Kabelbaum mit Strom zu versorgen ist und an ein Steuergerät angeschlossen ist, um z.B. einen Bereich an und/oder um den Türgriff zu beleuchten und Signale von in der Türgriffbaugruppe vorgesehenen Schalterkontakten zu übertragen. Ein entsprechender Kabelbaum kann somit auch für den Anschluss des mindestens einen Ultraschallsensors genutzt werden. Ein zusätzlicher Kabelbaum in der Fahrzeugtür für den Anschluss des Ultraschallsensors ist somit nicht notwendig.
Dass der mindestens eine Ultraschallsensor an der Türgriffbaugruppe integriert ist, schließt hierbei insbesondere ein, dass Ultraschallsensor an ein Bauteil der Türgriffbaugruppe montiert, insbesondere hieran fixiert ist, und/oder mit mindestens einem Bauteil der Türgriffbaugruppe eine vorprüfbare Baueinheit bildet, die vorgesehen ist, vormontiert an der Fahrzeugtür, und hier z.B. an einer Türaußenhaut, wie einem (aus faserverstärktem Kunststoffmaterial oder Metall hergestellten) Türaußenblech, oder einem Türmodulträger, befestigt zu werden. Ein Bauteil einer Türgriffbaugruppe, das an einer Türaußenhaut befestigt ist und einen Ultraschallsensor aufweisen kann, ist beispielsweise der Türgriff der Türgriffbaugruppe. Ein Bauteil einer Türgriffbaugruppe, das an einem - beispielsweis ein Türschloss und/oder einen Fensterheber tragenden - Türmodulträger befestigt ist und einen Ultraschallsensor aufweisen kann, ist beispielsweise ein Lagerbügel der Türgriffbaugruppe. Der Lagerbügel für den Türgriff befindet sich dabei im bestimmungsgemäß zusammengebauten Zustand der Fahrzeugtür an einer Innenseite der Türaußenhaut, sodass der hieran vorgesehene Ultraschallsensor insbesondere gut für eine Hindernisdetektion in einer Verstellrichtung der Fahrzeugtür in Richtung der maximal geöffneten Position (Öffnungsrichtung) nutzbar ist.
In einer Ausführungsvariante weist der in die Türgriffbaugruppe integrierte Ultraschallsensor mindestens zwei räumlich zueinander beabstandete Ultraschallempfänger aufweist. Über mehrere Ultraschallempfänger ist insbesondere eine genauere Bestimmung eines Objekts in der Umgebung der Fahrzeugtür auf Basis von einem Ultraschallsender oder mehreren Ultraschallsendern des Ultraschallsensors ausgesendeten und an dem Objekte reflektierten Ultraschallwellen möglich, die von den unterschiedlichen Ultraschallempfängern empfangen werden. Der Ultraschallsensor mit den mindestens zwei Ultraschallempfängern kann hierbei grundsätzlich auch Teil eines Ultraschallmoduls sein, das als vorgefertigte und/oder vorprüfbare Baueinheit an der Türgriffbaugrippe integriert ist. Der die mindestens zwei Ultraschallempfänger umfassende Ultraschallsensor ist also z.B. an der Türgriffbaugruppe bereits festgelegt, bevor die Türgriffbaugruppe an der Fahrzeugtür festgelegt wird. Alternativ kann der die mindestens zwei Ultraschallempfänger umfassende Ultraschallsensor an der Türgriffbaugruppe festgelegt werden, nachdem die Türgriffbaugruppe bereits bestimmungsgemäß an die Fahrzeugtür montiert und damit hieran festgelegt wurde.
Sind mehrere zueinander räumlich beabstandete Ultraschallsender vorgesehen, gegebenenfalls zusammengefasst in einem vorgefertigten Ultraschallmodul, können die Ultraschallsender jeweils in einem Abstand zueinander angeordnet sein, der einem Vielfachen oder einem Bruchteil der Wellenlänge der erzeugten Ultraschallwellen entspricht. Hierdurch kann dann über eine Ansteuerung der Ultraschallsender nach Art eines phasengesteuerten Feldes („phased array“) die Richtung der abgestrahlten Ultraschallwelle vorgegeben werden.
In einer Ausführungsvariante weist der Ultraschallsensor mindestens drei räumlich zueinander beabstandete Ultraschallempfänger auf und ist mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung gekoppelt, die konfiguriert ist, auf Basis von Messsignalen der mindestens drei Ultraschallempfänger, die durch an den mindestens drei Ultraschallempfängern empfangenen Ultraschallwellen erzeugt werden, mithilfe einer Trilateration Position und/oder Größe eines Objekts in der Umgebung der Fahrzeugtür zu bestimmen. Über die mindestens drei Ultraschallempfänger ist folglich eine prozessorgesteuerte und damit automatisierte Positions- und/oder Größenbestimmung umgesetzt, um beispielsweise elektronisch möglichst exakt zu erkennen, an welcher Stelle in einem Verstellweg der Fahrzeugtür sich das Objekt befindet und inwieweit es aufgrund seiner Größe tatsächlich ein potentielles Hindernis für die zu verstellende Fahrzeugtür darstellt oder die Fahrzeugtür nicht über das detektierte Objekt hinweg verstellt werden kann. Die elektronische Auswerteeinrichtung ist insbesondere für diesen Zweck mit mindestens einem Ultraschallsender des Ultraschallsensors gekoppelt, um einen Zeitunterschied zwischen dem Zeitpunkt des Aussendens einer Ultraschallwelle und den Zeitpunkten des Empfangs der an einem Objekt reflektierten Ultraschallwelle zu bestimmen. Die elektronische Auswerteeinrichtung ist in dieser Variante folglich mit hierin hinterlegten Trilaterationsalgorithmus konfiguriert, über den mit den von den Ultraschallempfängern erzeugten Messsignalen eine Position und/oder Größe eines detektierten Objekts berechnet wird.
Grundsätzlich kann der mindestens eine Ultraschallsensor - bezogen auf eine Außenseite der Fahrzeugtür - hinter einem Bauteil der Türgriffbaugruppe in einem Bereich angerordnet sein, in dem eine Wandstärke dieses Bauteils lokal reduziert ist. Über einen Bereich mit vergleichsweise kleiner Wandstärke kann zum Beispiel ein Empfang reflektierter Ultraschallwellen verbessert werden.
Grundsätzlich kann der Ultraschallsensor beispielsweise an einem Lagerbügel der Türgriffbaugruppe integriert sein, an dem der Türgriff, festgelegt ist (und relativ zu dem der Türgriff typischerweise verstellbar gelagert ist). Alternativ kann der Ultraschallsensor beispielsweise an dem Türgriff selbst integriert sein.
Unabhängig von der Frage, an welchem Bauteil der Türgriffbaugruppe der mindestens eine Ultraschallsensor integriert ist, ist in einer Ausführungsvariante der Ultraschallsensor an einer Außenseite der Fahrzeugtür von einem Abdeckelement der Türgriffbaugruppe zumindest teilweise überdeckt. Das Abdeckelement besteht hierbei in einer möglichen Weiterbildung zum Beispiel nicht aus Metall, sondern aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, wodurch Senden und Empfangen von Ultraschallwellen nicht beeinflusst werden.
Das Abdeckelement kann beispielweise einen Bauraum überdecken, in dem der Ultraschallsensor angeordnet ist. Derart ist über das Abdeckelement eine schützende Abdeckung für den Ultraschallsensor an der Türgriffbaugruppe gebildet, insbesondere eine Abdeckung durch die der Ultraschallsensor auf einer Außenseite der Fahrzeugtür nicht sichtbar ist, sondern vollständig verdeckt ist.
An der Türgriffbaugruppe kann ferner mindestens eine Durchgangsöffnung, insbesondere mindestens ein Spalt vorhanden sein, über die sich eine Ultraschallwelle in den Bauraum hinein und zu dem Ultraschallsensor ausbreiten kann. Eine solche Durchgangsöffnung kann somit einen ungestörten Ausbreitungspfad für eine Ultraschallwelle zu dem Ultraschallsensor und insbesondere für eine an einem Objekt reflektierte Ultraschallwelle zu einem Ultraschallempfänger des Ultraschallsensors bereitstellen. Hierbei kann sich auch zunutze gemachte werden, dass im Bereich einer Türgriffbaugruppe insbesondere konstruktions- und/oder montagebedingt regelmäßig Durchgangsöffnungen in Form von Spalten ohnehin vorhanden sein müssen, beispielsweise ein Spalt zwischen zwei aneinander montierten Bauteilen der Türbaugruppe, z.B. einem Bauteil der Türgriffbaugruppe und einer Türaußenhaut der Fahrzeugtür. Ein solcher Spalt zu dem Bauraum, in dem der mindestens eine Ultraschallsensor untergebracht ist, kann dann den vorstehend angesprochenen ungestörten Ausbreitungspfad zu dem Ultraschallsensor bereitstellen.
In einer Ausführungsvariante ist an einer Durchgangsöffnung zum Schutz des Ultraschallsensors vor in den Bauraum eindringendem Wasser und/oder eindringendem Schmutz zusätzlich eine Wasser- und/oder Schmutzbarriere vorgesehen. Eine solche Wasser- und/oder Schmutzbarriere ist beispielsweise durch eine Membran und/oder mindestens eine Lage hydrophoben und/oder beschichteten Materials, insbesondere eines Gewebes gebildet.
An einem den mindestens einen Ultraschallsensor zumindest teilweise überdeckenden Abdeckelement ist in einer Ausführungsvariante mindestens ein Durchgangsloch ausgebildet. Ein solches Durchgangsloch unterstützt eine Ausbreitung einer Ultraschallwelle von dem Ultraschallsensor und/oder zu dem Ultraschallsensor über das Abdeckelement hinweg. Das Abdeckelement kann beispielsweise als Einlegeteil im Türgriff ausgebildet sein.
Beispielsweise kann vor diesem Hintergrund an dem Abdeckelement eine Vielzahl mikroskopisch kleiner Durchgangslöcher ausgebildet sein. Als mikroskopische Durchgangslöcher, die z.B. durch Mikrobohrungen herstellt sind, werden hierbei Durchgangslöcher mit einem Durchmesser kleiner als 200µm, insbesondere kleiner als 150µm oder kleiner als 100 µm oder kleiner als 50 µm oder kleiner als 20 µm verstanden. Grundsätzlich können die Durchgangslöcher gemäß einem Raster an dem Abdeckelement verteilt angeordnet sein.
In einer Ausführungsvariante ist der Ultraschallsensor mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, die konfiguriert ist, auf Basis von mindestens einem Messsignal des Ultraschallsensors ein potentielles Hindernis in einem Verstellweg der Fahrzeugtür zu detektieren. Der Ultraschallsensor ist hier folglich allein oder insbesondere zur Detektion eines Hindernisses in einem Verstellweg der Fahrzeugtür vorgesehen. Der mindestens eine Ultraschallsensor, der in die Türgriffbaugruppe integriert ist, ist somit Teil eines ultraschallbasierten Hindernisdetektionssystems, über das bei Detektion eines Hindernisses eine (manuell oder fremdkraftbetätigt ausgelöste) Verstellbewegung der Fahrzeugtür unterbunden oder eine bereits erfolgende Verstellung der Fahrzeugtür gestoppt und gegebenenfalls reversiert werden kann, um eine Kollision der Fahrzeugtür mit dem Hindernis zu vermeiden.
Alternativ oder ergänzend kann der Ultraschallsensor mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung gekoppelt sein, die konfiguriert ist, auf Basis von mindestens einem Messsignal des Ultraschallsensors einen Finger und/oder eine Hand in der Umgebung des Türgriffs zu detektieren. Über eine entsprechende Detektion kann dann beispielsweise auf eine aktuelle oder absehbare Betätigung des Türgriffs geschlossen werden. Beispielsweise ist derart über den mindestens einen Ultraschallsensor - gegebenenfalls zusätzlich zu einer Hindernisdetektion in einem anderen Betriebsmodus (von wenigstens zwei möglichen, unterschiedlichen Betriebsmodi zur Hindernisdetektion einerseits bei zu verstellender Fahrzeugtür und andererseits zur Detektion einer Betätigung des Türgriffs bei ruhender Fahrzeugtür) - detektierbar, ob von einer Person in eine von der Türgriffbaugruppe definierte Griffmulde für den Türgriff eingriffen wird. Ein solcher Eingriff kann seitens der elektronischen Auswerteeinrichtung als Bedienereignis bewertet werden, in Reaktion worauf eine Zugangsberechtigungsabfrage ausgelöst wird, um die Fahrzeugtür zu entriegeln oder zu verriegeln. Im Rahmen einer solchen Zugangsberechtigungsabfrage wird beispielsweise elektronisch das Vorliegen eines zulässigen, verifizierten Zugangsberechtigungsmittels, wie z.B. einem Fahrzeugschlüssel oder einem Mobiltelefon, in der Umgebung der Fahrzeugtür geprüft.
Alternativ oder ergänzend kann Ultraschallsensor mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung gekoppelt sein, die konfiguriert ist, auf Basis von mindestens einem Messsignal des Ultraschallsensors eine mit einem Finger und/oder einer Hand in der Umgebung der Fahrzeugtür, insbesondere in der Umgebung des Türgriffs ausgeführte Geste zu detektieren. Eine detektierte Geste kann hierbei elektronisch als Bedienereignis bewertbar sein, um eine Verstellfunktion an der Fahrzeugtür und/oder eine (motorische) Verstellung der Fahrzeugtür zu steuern. In Reaktion auf ein derart mithilfe des mindestens einen Ultraschallsensors erkanntes Bedienereignis kann demzufolge von der elektronische Auswerteeinrichtung z.B. mindestens ein Steuersignal zum Auslösen der Verstellfunktion und/oder der (motorischen) Verstellung der Fahrzeugtür erzeugbar sein. Dies schließt insbesondere ein, dass eine motorisch angetriebene Verstellbewegung der Fahrzeugtür ausgelöst wird, die ein ausgeführten Handbewegung folgt oder in Reaktion auf eine erkannte Geste eine Verriegelung oder Entriegelung der Fahrzeugtür ausgelöst wird. Alternativ oder ergänzend kann über eine erkannte Geste aber auch eine motorische Verstellung einer Fensterscheibe, insbesondere an der Fahrzeugtür, eine motorische Verstellung eines Schiebedachs und/oder eine Aktivierung oder Deaktivierung mindestens ein Beleuchtungselement an dem Fahrzeug, insbesondere an der Fahrzeugtür auslösbar sein.
Ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung betrifft ein Ultraschallmodul für eine Fahrzeugtür.
Das vorgeschlagene Ultraschallmodul bildet eine vormontierte Baueinheit und weist mindestens zwei räumlich zueinander beabstandete Ultraschallempfänger auf.
Eine entsprechendes Ultraschallmodul bildet somit eine auf bestimmungsgemäße Funktion elektronisch vorprüfbare Baueinheit, die im Unterschied zu üblichen Ultraschallsensoren wenigstens zwei Ultraschallempfänger aufweist, über die an unterschiedlichen Stellen Ultraschallwellen empfangen werden können.
Das Ultraschallmodul weist in einer Ausführungsvariante mindestens drei räumlich zueinander beabstandete Ultraschallempfänger und eine mit den Ultraschallempfängern gekoppelte elektronische Auswerteeinrichtung auf, die konfiguriert ist, auf Basis von Messsignalen der mindestens drei Ultraschallempfänger, die durch an den mindestens drei Ultraschallempfängern empfangenen Ultraschallwellen erzeugt werden, mithilfe einer Trilateration Position und/oder Größe eines Objekts zu bestimmen. Die Ultraschallempfänger und die elektronische Auswerteeinrichtung, die z.B. eine Auswerteelektronik zur Signalverarbeitung und wenigstens einer in einem Mikrocontroller hinterlegten Auswertelogik aufweist, sind hier folglich in einer vormontierten Baueinheit zusammengefasst. Zum Beispiel können die Ultraschallempfänger und die elektronische Auswerteeinrichtung (teilweise oder vollständig) auf einer gemeinsamen Platine vorgesehen sein.
Teil des Ultraschallmoduls kann ferner insbesondere ein Bauteil einer Türgriffbaugruppe für eine Fahrzeugtür sein. Eine Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Ultraschallmoduls kann somit insbesondere in einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Türbaugruppe zum Einsatz kommen. Dementsprechend gelten in diesem Zusammenhang erläuterte Merkmale und Vorteile von modular aufgebauten Ausführungsvarianten einer Türbaugruppe ebenfalls für Ausführungsvarianten eines vorgeschlagenen Ultraschallmoduls und umgekehrt. Das vorgeschlagene Ultraschallmodul ist hierbei aber nicht auf die Verwendung in einer Türgriffbaugruppe oder einer Fahrzeugtür beschränkt. Vielmehr kann ein vorgeschlagenes Ultraschallmodul insbesondere auch an einer anderen Stelle einer Fahrzeugtür oder unabhängig von der Fahrzeugtür an einem Bauteil, insbesondere Karosseriebauteil eines Fahrzeugs vorgesehen werden.
Die beigefügten Figuren zeigen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.
Hierbei zeigen:

1 ausschnittsweise mit Blick auf die Außenseite einer Türaußenhaut eine Fahrzeugtür gemäß der vorgeschlagenen Lösung;
2 in vergrößertem Maßstab eine in der Fahrzeugtür der 1 verwendete Türgriffbaugruppe mit integriertem Ultraschallsensor;
3 einen vergrößerten Ausschnitt der Türgriffbaugruppe der 2;
4A-4C jeweils ausschnittsweise mit Blick auf die Außenseite die Türaußenhaut der Fahrzeugtür einen Ausschnitt der Türgriffbaugruppe mit einem für die ungestörte Ausbreitung von Ultraschallwellen nutzbaren Spalt;
5 ausschnittsweise einen Türgriff einer Ausführungsvariante einer Türgriffbaugruppe mit in dem Türgriff ausgebildeten Spalten für die ungestörte Ausbreitung von Ultraschallwellen;
6 eine Ausführungsvariante eines Ultraschallmoduls mit drei Ultraschallempfängern zur Integration in die Türgriffbaugruppe der 1, 2 und 3.

Die 1 zeigt mit Blick auf eine Außenseite einer Türaußenhaut 10 ausschnittsweise eine Fahrzeugtür 1 als Teil einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Türbaugruppe. Die Türaußenhaut 10 ist beispielsweise durch ein Türaußenblech gebildet und weist einen Türgriff 22 zum Öffnen der Fahrzeugtür 1 und gegebenenfalls zum automatisierten Ent- und Verriegeln der Fahrzeugtür 1 (durch eine detektierte Berührung des Türgriffs 22) auf.
Der Türgriff 22 ist Teil eine Türgriffbaugruppe 2 der Fahrzeugtür 1. Diese Türgriffbaugruppe 2 ist an einer Griffmulde 20 der Türaußenhaut 10 vorgesehen, über die sich der von außen zugängliche Türgriff 22 hinweg erstreckt und in die ein Nutzer mit einer Hand eingriffen kann, um den Türgriff 22 zu umgreifen und z.B. hieran zum Öffnen der Fahrzeugtür 1 zu ziehen. Der Türgriff 22 ist relativ zu einem Lagerbügel 23 der Türgriffbaugruppe 2 verstellbar gelagert, der - wie aus den 2 und 3 ersichtlich - an einer Innenseite der Türaußenhaut 10 oder zumindest an diese Innenseite angrenzend an einem Türmodulträger der Fahrzeugtür 1 festgelegt ist.
An einem an den Türgriff 22 angrenzenden Bereich ist ein Abdeckelement 21 der Türgriffbaugruppe 2 vorgesehen. Dieses Abdeckelement 21 überdeckt einen Bauraum, in dem ein Ultraschallsensor 3 an der Türgriffbaugruppe 2 integriert ist. Um hierbei ein störungsfreies Aussenden und einen störungsfreien Empfang von Ultraschallwellen zu unterstützen, weist das Abdeckelement 21 eine Vielzahl von Mikrolöchern 210 auf. Diese Mikrolöcher 210 sind durch Mikrobohrungen in dem Abdeckelement 21 gebildet und weisen im Durchschnitt einen Durchmesser im Bereich von 50 µm auf.
Die Integration des Ultraschallsensor 3 in die Türgriffbaugruppe 2 ist in der vergrößerten Darstellung der 2 näher veranschaulicht, in der die Türgriffbaugruppe 2 in Einzelansicht dargestellt ist. Der Ultraschallsensor 3 ist in der dargestellten Ausführungsvariante an einem Lagerbügel 23 der Türgriffbaugruppe 2 integriert, beispielsweise hieran mittels Klebung oder Verschraubung fixiert. Ein Längsende 32A des Lagerbügels 23, an dem der Ultraschallsensor 3 vorgesehen ist, liegt dabei der Innenseite des Abdeckelements 21 gegenüber.
Im bestimmungsgemäß montierten Zustand der Türgriffbaugruppe 2 an die Fahrzeugtür 1 verbleibt zwischen dem Abdeckelement 21 und dem Ultraschallsensor ein Spalt g. Dieser Spalt g unterstützt ebenfalls eine störungsfreie Ausbreitung von Ultraschallwellen von dem Ultraschallsensor 3 weg sowie zu dem Ultraschallsensor 3 hin.
Exemplarische Ausbildungen des Spaltes g sind anhand der 4A, 4B und 4C veranschaulicht. So kann der Spalt g, z.B. mit einer mittleren Spaltbreite b im Breich von 2 bis 5 mm, zwischen einem feststehenden Blendenelement und dem verstellbar gelagerten Türgriff 22 (5A) oder zwischen dem Türgriff 22 und der Türaußenhaut 10 (5B und 5C) gebildet sein. In dem für die Ausbreitung der Ultraschallwellen vorgesehenen Spalt g kann dann auch eine Dichtung, z.B. in Form einer schalldurchlässigen Membran, einem textilen Gewebe oder einer dünnwandiger ausgeführten Dichtraupe, vorgesehen sein. Die 5B und 5C zeigen hierbei beispielhaft unterschiedlich groß ausgeführte (Spalt-) Dichtungen D1 und D2. Diese Dichtungen D1 und D2 können im Übrigen aus ästhetischen Gründen eingefärbt, z.B. schwarz eingefärbt sein.
Der Lagebügel 23 weist ferner entsprechend den 2 und 3 an einem von dem Ultraschallsensor 3 abgewandten Längsende 23B einen mechanischen oder elektronischen Übertragungsmechanismus 230 auf, über den eine Betätigung des Türgriffe 22 zum Öffnen der Fahrzeugtür 1 an ein Steuergerät und/oder ein Türschloss übertragen werden kann. Exemplarisch sieht die Türgriffbaugruppe 2 der 2 einen Übertragungsmechanismus 230 vor, um eine Verstellung des Türgriffs 22 relativ zu dem Lagerbügel 23 mechanisch oder elektronisch (über ein Steuersignal s entsprechend der 6) zur Steuerung eines Türschlosses der Fahrzeugtür 1 nutzen zu können. Zum Übertragen von Signalen an die Türgriffbaugruppe 2 von einem Steuergerät und von der Türgriffbaugruppe 2 an ein Steuergerät sowie zum Anschluss der Türgriffbaugruppe 2 an eine Stromversorgung ist an dem Lagerbügel 23 eine Verkabelung 24 vorgesehen. Über diese Verkabelung 24 und damit ein und denselben Kabelbaum kann auch der Ultraschallsensor 3 mit Strom versorgt werden. Ebenso können über die Verkabelung 24 Signale (z.B. das Steuersignal s entsprechend der 6) von dem Ultraschallsensor 3 und an den Ultraschallsensor 3 übertragen werden.
In der dargestellten Ausführungsvariante dient der in die Türgriffbaugruppe 2 und hier in den Lagerbügel 23 integrierte Ultraschallsensor 3 der Detektion eines potentiellen Hindernisses in einem Verstellweg der Fahrzeugtür 1. So sendet ein Ultraschallsender des Ultraschallsensors 3 Ultraschallwellen in eine Außenumgebung der Fahrzeugtür 1 aus, zum Beispiel wenn diese in Öffnungsrichtung (weiter) verstellt werden soll. Von einem Objekt, auf das die Ultraschallwellen treffen, werden die Ultraschallwellen reflektiert und können an einem Ultraschallempfänger des Ultraschallsensors 3 empfangen werden. Aus den Zeitunterschieden zwischen den ausgesendeten und den reflektierten Ultraschallwellen kann dann über eine elektronische Auswerteeinheit 5 (vergleiche 6), die mit dem Ultraschallsensor 3 gekoppelt ist, ermittelt werden, ob ein Objekt im Verstellweg der zu verstellenden Fahrzeugtür 1 vorliegt und dieses damit als Hindernis zu bewerten ist. Die Integration in die Türgriffbaugruppe 2 bietet hierbei insbesondere den Vorteil, dass der Ultraschallsensor 3 bereits im Bereich der Außenhaut 10 Ultraschallwellen aussenden und empfangen kann. Insbesondere wenn die Komponenten der Türgriffbaugruppe 2 - wie in der Praxis häufig - aus einem Kunststoffmaterial und nicht aus einem metallischen Werkstoff bestehen, bietet diese Anordnung eines Ultraschallsensor 3 auch den Vorteil, dass die Ultraschallwellen nicht störend beeinflusst werden, sondern sich durch das Kunststoffmaterial ausbreiten können, ohne in eine Komponente Türgriffbaugruppe 2 einzukoppeln und erst hierüber in die Luft oder zu dem Ultraschallsensor 3 übertragen zu werden.
In den dargestellten Varianten kann der Ultraschallsensor 3 ferner zur Detektion eines Bedienereignisses an oder in der Umgebung des Türgriffs 2 nutzbar sein. Über den Ultraschallsensor 3 kann somit beispielsweise eine in der Umgebung des Türgriffs 22 ausgeführte Geste eines Nutzers detektierbar sein und dahingehend auswertbar sein, dass in Reaktion auf die Ausführung einer bestimmten Geste ein elektronisches Steuersignal s erzeugt wird (vgl. 6). Über ein solches Steuersignal s kann dann beispielsweise eine motorische Verstellung der Fahrzeugtür 1 in Öffnen- oder Schließrichtung, eine Verriegelung oder Entriegelung eines Türschlosses der Fahrzeugtür 1 und/oder eine Verstell- und/oder Beleuchtungsfunktion an der Fahrzeugtür 1 oder einem die Fahrzeugtür 1 aufweisenden Fahrzeug angesteuert werden.
In der ausschnittsweise vergrößerten Darstellung der 3 ist die Türgriffbaugruppe 2 mit dem hieran integrierten Ultraschallsensor 3 um eine Wasser- und/oder Schmutzbarriere in Form einer Membran 4 weitergebildet. Diese Membran 4 ist in dem Spalt g zwischen dem Abdeckelement 21 und dem Ultraschallsensor 3 angeordnet. Über die Membran 4 wird hierbei verhindert, dass in den Spalt g Wasser und/oder Schmutz zu dem Ultraschallsensor 3 gelangt und damit eventuell die ultraschallbasierte Detektion eines Objekts in der Umgebung der Fahrzeugtür 1 störend beeinflusst.
Der Ultraschallsensor 3 kann grundsätzlich zusammen mit den Komponenten der Türgriffbaugruppe 2 eine vormontierte Baueinheit bilden. Dementsprechend kann der Ultraschallsensor 3 beispielsweise bereits an den Lagerbügel 23 oder den Türgriffe 22 vormontiert sein, bevor dieses Bauteil der Türgriffbaugruppe 2 bestimmungsgemäß an der Fahrzeugtür 1 festgelegt wird. Der Ultraschallsensor 3 kann ferner grundsätzlich auch mit mehreren räumlich zueinander beabstandeten Ultraschallempfängern ausgestattet sein, um über an unterschiedlichen Stellen empfangene, reflektierte Ultraschallwellen Position und/oder Größe eines detektierten Objekts (besser) bestimmen zu können. Auch ein solcher mit mehreren (mindestens zwei) Ultraschallempfängern ausgestatteter Ultraschallsensor 3 kann an der Türgriffbaugruppe 2 respektive einem Bauteil der Türgriffbaugruppe 2, die dem Lagerbügel 23 oder dem Türgriff 22, vormontiert sein.
In der 5 ist ein Türgriff 22 einer weiteren Ausführungsvariante einer Türgriffbaugruppe 2 gezeigt, bei der in dem Türgriff 22 für die ungestörte Ausbreitung von Ultraschallwellen Spalte in Form von Durchgangslöchern oder Sacklöchern g ausgebildet sind. Exemplarisch sind drei Löcher g (ein Loch je Ultraschallempfänger 30.1, 30.2, 30.2 entsprechende der 6) an dem Türgriff 22 ausgebildet. Der Türgriff 22 ist hierbei zumindest teilweise hohl ausgeführt und bildet einen Hohlraum 220 aus, der als Bauraum zur Aufnahme des Ultraschallsensors zur Verfügung steht. Außenseitig ist jedes der Löcher g z.B. mit einer (schalldurchlässigen) Membran geschützt. Alternativ ist eine Ausführung als Sackloch vorgesehen, sodass das jeweilige Loch g nicht durchgehend ist und hier lediglich die Wandstärke des Türgriffs 22 lokal auf ein Minimum reduziert ist.
Bei der Weiterbildung der 6 ist an dem Lagerbügel 23 beispielsweise ein Ultraschallsensor 3A vorgesehen, der insgesamt drei Ultraschallempfänger 30.1, 30.2 und 30.3 umfasst. Jeder dieser Ultraschallempfänger 30.1, 30.3 und 30.3 ist mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung 5 gekoppelt, die auf Basis von Messsignalen der Ultraschallempfänger 30.1, 30.2 und 30.3 ein Steuersignal s erzeugen kann. Die elektronische Auswerteeinrichtung 5 ist hierbei konfiguriert, auf Basis der Messsignale der drei Ultraschallempfänger 30.1, 30.2 und 30.3 eine Trilateration durchzuführen, um dreidimensional ein detektiertes Objekt hinsichtlich seiner Position und/oder Größe in der Umgebung der Fahrzeugtür 1 zu bestimmen.
Über Lagerstege 31.1, 31.2 und 31.3, zum Beispiel aus Kunststoff, die an dem Lagerbügel 23 angeformt oder hieran befestigt sind, werden die einzelnen Ultraschallempfänger 30.1, 30.2 und 30.3 räumlich zueinander beabstandet gehalten. In einer Ausführungsvariante ist über die Lagersteg 31.1, 31.2 und 31.3 jeder der Ultraschallempfänger 30.1, 30.2 und 30.3 in konstruktionsbedingt ohnehin vorhandenen und/oder hierfür ausgebildeten Durchgangsöffnungen, zum Beispiel in Form von Spalten, im Bereich der Türgriffbaugruppe 2 an der Fahrzeugtür 1 positioniert, sodass jeder der Ultraschallempfänger 30.1, 30.2 und 30.3 von einem Ultraschallsensor des Ultraschallsensor 3A ausgesandte und an einem Objekt reflektierte Ultraschallwellen einkopplungsfrei und empfangen kann, sodass sich eine reflektierte Ultraschallwellen entlang eines Ausbreitungspfad nur durch die Luft zu dem jeweiligen Ultraschallempfänger 30.1, 30.2, oder 30.3 ausbreiten kann.
Der Ultraschallsensor 3A kann ferner mit den drei Ultraschallempfänger 30.1, 30.2 und 30.3 als vormontiertes und vorprüfbares Ultraschallmodul ausgebildet sein, das an den Lagerbügel 23 oder ein anderes Bauteil der Türgriffbaugruppe 2 zu montieren ist. Beispielsweise sind hierbei die Ultraschallempfänger 30.1, 30.3 und 30.3 an einer gemeinsamen Platine des Ultraschallmoduls vorgesehen. Eine solche Platine ist dann elektronisch mit der elektronischen Auswerteeinrichtung 5 gekoppelt. In einer Ausführungsvariante ist auch die elektronische Auswerteeinrichtung 5 an einer gemeinsamen Platine vorgesehen. Hierfür umfasst die elektronische Auswerteeinrichtung 5 beispielsweise eine Auswerteelektronik für die Verarbeitung von Messsignalen der Ultraschallempfänger 30.1, 30.2 und 30.3 sowie einen Mikrocontroller zur Auswertung der Messsignale und Durchführung der Trilateration und der Erzeugung des Steuersignals s. Über das Steuersignal s ist dann insbesondere die Reaktion auf die ultraschallbasierte Hindernisdetektion steuerbar. Gegebenenfalls ist hiermit auch eine gestenbasierte elektronische Steuerung einer zusätzlichen Funktion an der Fahrzeugtür 1 und/oder an dem Fahrzeug bereitgestellt.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugtür
10: Türaußenhaut
2: Türgriffbaugruppe
20: Griffmulde
21: Abdeckelement
210: Mikroloch
22: Türgriff
220: Hohlraum
23: Lagerbügel
230: Übertragungsmechanismus
23A, 23B: Längsende
24: Verkabelung
3, 3A: Ultraschallsensor
30.1, 30.2, 30.3: Mikrofon (Ultraschallempfänger)
31.1, 31.2, 31.3: Lagersteg
4: Membran (Wasser-/Schmutzbarriere)
5: Elektronische Auswerteeinrichtung
b: Spaltbreite
D1, D2: Dichtung
G: Spalt
S: Steuersignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2017/059697 A [0005]
US 2017059697 A1 [0007]

Claims

Türbaugruppe für ein Fahrzeug, mit - einer verstellbaren Fahrzeugtür (1), die vorgesehen ist, in einer vollständig geschlossenen Position an dem Fahrzeug eine Karosserieöffnung zu verschließen und in Richtung einer maximal geöffneten Position verstellt werden zu können, um die Karosserieöffnung zugänglich zu machen, - einer Türgriffbaugruppe (2), die an der Fahrzeugtür (1) vorgesehen ist und einen Türgriff (22) umfasst, - mindestens einem Ultraschallsensor (3, 3A) zur Detektion eines Objekts in der Umgebung der Fahrzeugtür (1), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ultraschallsensor (3, 3A) in der Türgriffbaugruppe (2) integriert ist.
Türbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Türgriffbaugruppe (2) integrierte Ultraschallsensor (3, 3A) mindestens zwei räumlich zueinander beabstandete Ultraschallempfänger (30.1, 30.2, 30.3) aufweist.
Türbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (3, 3A) mindestens drei räumlich zueinander beabstandete Ultraschallempfänger (30.1, 30.2, 30.3) aufweist und mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung (5) gekoppelt ist, die konfiguriert ist, auf Basis von Messsignalen der mindestens drei Ultraschallempfänger (30.1, 30.2, 30.3), die durch an den mindestens drei Ultraschallempfängern (30.1, 30.2, 30.3) empfangenen Ultraschallwellen erzeugt werden, mithilfe einer Trilateration Position und/oder Größe eines Objekts in der Umgebung der Fahrzeugtür (1) zu bestimmen.
Türbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (3, 3A) an einem Lagerbügel (23) der Türgriffbaugruppe (2) integriert ist, an dem der Türgriff (22) festgelegt ist.
Türbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (3, 3A) an dem Türgriff (22) integriert ist.
Türbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (3, 3A) an einer Außenseite der Fahrzeugtür (1) von einem Abdeckelement (21) der Türgriffbaugruppe (2) zumindest teilweise überdeckt ist.
Türbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (21) einen Bauraum überdeckt, in dem der Ultraschallsensor (3, 3A) angeordnet ist,
Türbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Türgriffbaugruppe (2) mindestens eine Durchgangsöffnung (g) vorhanden ist, über die sich eine Ultraschallwelle in den Bauraum hinein und zu dem Ultraschallsensor (2) ausbreiten kann.
Türbaugruppe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Abdeckelement (21) mindestens ein Durchgangsloch (210) ausgebildet ist.
Türbaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Abdeckelement (21) eine Vielzahl mikroskopisch kleiner Durchgangslöcher (210) ausgebildet ist.
Türbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (3, 3A) mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung (5) gekoppelt ist, die konfiguriert ist, auf Basis von mindestens einem Messsignal des Ultraschallsensors (3, 3A) ein potentielles Hindernis in einem Verstellweg der Fahrzeugtür (1) zu detektieren.
Türbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (3, 3A) mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung (5) gekoppelt ist, die konfiguriert ist, auf Basis von mindestens einem Messsignal des Ultraschallsensors (3, 3A) einen Finger und/oder eine Hand in der Umgebung des Türgriffs (22) zu detektieren.
Türbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (3, 3A) mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung (5) gekoppelt ist, die konfiguriert ist, auf Basis von mindestens einem Messsignal des Ultraschallsensors (3, 3A) eine mit einem Finger und/oder einer Hand in der Umgebung der Fahrzeugtür (1) ausgeführte Geste zu detektieren.
Ultraschallmodul für eine Fahrzeugtür (1), das eine vormontierte Baueinheit bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallmodul mindestens zwei räumlich zueinander beabstandete Ultraschallempfänger (30.1, 30.2, 30.3) aufweist.
Ultraschallmodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallmodul mindestens drei räumlich zueinander beabstandete Ultraschallempfänger (30.1, 30.2, 30.3) und eine mit den Ultraschallempfängern (30.1, 30.2, 30.3) gekoppelte elektronische Auswerteeinrichtung (5) aufweist, die konfiguriert ist, auf Basis von Messsignalen der mindestens drei Ultraschallempfänger (30.1, 30.2, 30.3), die durch an den mindestens drei Ultraschallempfängern (30.1, 30.2, 30.3) empfangenen Ultraschallwellen erzeugt werden, mithilfe einer Trilateration Position und/oder Größe eines Objekts zu bestimmen.