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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer motorischen Klappenanordnung gemäß Anspruch 5.
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Der bekannte Stand der Technik (
DE 10 2018 215 829 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, betrifft eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Im Rahmen der Komfortsteigerung bei Kraftfahrzeugen kommt motorischen Klappenanordnungen besondere Bedeutung zu. Die Klappenanordnung weist hierbei eine über eine Klappenkinematik verstellbare Klappe und eine der Klappe zugeordnete Antriebsanordnung auf. Entsprechende Klappen können beispielsweise Heckdeckel, Heckklappen, Fronthauben, Türen, insbesondere Seitentüren, Hecktüren oder dergleichen sein. Die Klappe kann schwenkbar oder längsverschieblich an der Kraftfahrzeugkarosserie angelenkt sein. Die Antriebsanordnung weist einen Antrieb zur Erzeugung der motorischen Klappenverstellung mit einem elektrischen Antriebsmotor auf.
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Mit der motorischen Verstellung einer Klappe geht grundsätzlich auch ein Kollisions- und Einklemmrisiko einher. Dies betrifft insbesondere eine motorische Schließbewegung der Klappe, mit welcher die Klappe in eine Schließstellung, in der eine Klappenöffnung des Kraftfahrzeugs über die Klappe verschlossen ist, motorisch verstellt wird, etwa bis es zu einem Komprimieren der Klappendichtung kommt.
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Zur Vermeidung von Kollisionen ist bei der bekannten Klappenanordnung (
DE 10 2018 215 829 A1 ) eine Radarsensoranordnung vorgesehen, welche eine Kollisionsprüfung erlaubt.
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Die Radarsensoranordnung überwacht hierbei den Verstellbereich der Klappe, wobei bei der Erkennung eines Objekts im Verstellbereich eine Kollisionswarnung erfolgen kann. Der Verstellbereich ist in Segmente unterteilt, welchen jeweils ein Grenzabstand für die Kollisionsprüfung zugeordnet ist.
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Eine Herausforderung stellt bei der bekannten Klappenanordnung dar, die Genauigkeit der Kollisionsprüfung zur Vermeidung von Fehlerkennungen bei Beibehaltung einer hohen Sicherheit weiter zu verbessern.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs derart auszugestalten und weiterzubilden, dass hinsichtlich der genannten Herausforderung eine weitere Optimierung erreicht wird.
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Das obige Problem wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Besonders bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass die Oberfläche der Klappe, etwa die Form der der Klappenöffnung zugewandten Innenfläche der Klappe in vielen Fällen eine komplexe Form aufweist, welche auch entscheidend dafür ist, ob eine Kollisionsgefahr mit einem Objekt besteht. Ist die Innenfläche beispielsweise nach außen von der Klappenöffnung weg gewölbt, können auch über eine Ebene der Klappenöffnung ragende Objekte gegebenenfalls einer Schließbewegung nicht entgegenstehen. Bei nach innen gewölbter Innenfläche besteht dagegen eine Kollisionsgefahr mit Objekten, welche sich sogar nicht in einer gemeinsamen Ebene mit der Klappenöffnung befinden.
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Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Steueranordnung über ein geometrisches Modell einer Oberfläche der Klappe verfügt und dass die Steueranordnung in der Kollisionsprüfung anhand der Abstandswerte und anhand der Lage der Oberfläche der Klappe in der Zielposition gemäß dem geometrischen Modell eine mögliche Kollision ermittelt.
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Darüber hinaus wird das obige Problem durch die Merkmale von Anspruch 5 gelöst.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine schematische Perspektivansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Frontklappe in einer Offenstellung.
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Die Zeichnung zeigt eine vorschlagsgemäße Klappenanordnung 1 eines Kraftfahrzeugs 2. Die Klappenanordnung 1 weist eine über eine Klappenkinematik 3 verstellbare Klappe 4 und eine der Klappe 4 zugeordnete Antriebsanordnung 5 auf.
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Der Begriff „Klappe“ umfasst vorliegend eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Frontklappe, eine Kraftfahrzeugtür, insbesondere Seiten- oder Hecktür oder dergleichen, wobei auf die einleitenden Ausführungen verwiesen werden darf. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei der Klappe 4 um eine Frontklappe des Kraftfahrzeugs 2, welche dem Zugang zu einem Laderaum 6 dient. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für alle anderen Arten von Klappen entsprechend.
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Unter dem Begriff „Klappenkinematik“ sind alle Komponenten zusammengefasst, die die Bewegung der Klappe 4 erlauben. Bei dem gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Klappenkinematik 3 entsprechend eine Scharnieranordnung, über die sich die Klappe 4 um eine Klappenachse schwenken lässt.
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Die Antriebsanordnung 5 weist mindestens einen elektrischen Antrieb 7 zur Erzeugung einer motorischen Klappenverstellung auf. In der Zeichnung und in einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Antriebsanordnung 5 mit mindestens einem Spindelantrieb ausgestattet. Grundsätzlich können zwei solcher Spindelantriebe vorgesehen sein, die dann wie dargestellt vorzugsweise an gegenüberliegenden seitlichen Bereichen der Klappe 4 angeordnet sind. Die Antriebsanordnung 5 ist zur motorischen Verstellung mechanisch mit der Klappe 4 gekoppelt.
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Das in den Figuren dargestellte und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel betrifft eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs 2, wobei die Klappenanordnung 1 eine über eine Klappenkinematik 3 verstellbare Klappe 4 und eine der Klappe 4 zugeordnete Antriebsanordnung 5 mit mindestens einem elektrischen Antrieb 7 zur Erzeugung einer motorischen Klappenverstellung aufweist, wobei die Klappenanordnung 1 eine Steueranordnung 8 zur Ansteuerung des Antriebs 7 sowie eine an der Klappe 4 angeordnete Abstandssensoranordnung 9, vorzugsweise eine Radarsensoranordnung, zum Ermitteln von winkelabhängigen Abstandswerten aufweist, wobei die Steueranordnung 8 in einer Verstellroutine den Antrieb 7 ansteuert, die Klappe 4 von einer Ausgangsstellung in eine Zielstellung, vorzugsweise in eine Schließstellung, in der eine Klappenöffnung 11 des Kraftfahrzeugs 2 über die Klappe 4 verschlossen ist, motorisch zu verstellen, wobei in einer Kollisionserkennungsroutine die Abstandssensoranordnung 9 Abstandswerte eines Objekts 10 ermittelt und die Steueranordnung 8 anhand der Abstandswerte eine Kollisionsprüfung hinsichtlich einer möglichen Kollision zwischen Klappe 4 und Objekt 10 vornimmt, wobei die Steueranordnung 8 die Schließroutine abhängig vom Ergebnis der Kollisionsprüfung durchführt, vorzugsweise die Ansteuerung abändert, beendet oder unterdrückt.
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Die Steueranordnung 8 kann wie dargestellt als der Klappe 4 zugeordnetes Klappensteuergerät ausgestaltet sein, das mit einer übergeordneten Kraftfahrzeugsteuerung wechselwirkt. Ebenfalls kann die Steueranordnung 8 im jeweiligen Antrieb 7 integriert sein. Anstelle dieses dezentralen Ansatzes kann die Steueranordnung 8 auch Bestandteil einer zentralen Kraftfahrzeugsteuerung sein. Die Steueranordnung 8 weist vorzugsweise eine Steuerelektronik zur Umsetzung der hier anfallenden Steuerungsaufgaben in der Verstellroutine auf.
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Die Abstandssensoranordnung 9 ist an der Klappe 4, hier und vorzugsweise von der Klappenkinematik 3 beabstandet, angeordnet. Bei der Abstandssensoranordnung 9 handelt es sich vorzugsweise um eine Radarsensoranordnung. Zusätzlich oder alternativ kann die Abstandssensoranordnung 9 eine optische Sensoranordnung wie eine Kamera, beispielsweise eine Stereokamera oder dergleichen, aufweisen. Die Abstandssensoranordnung 9 ist zum Ermitteln von winkelabhängigen Abstandswerten eingerichtet, womit neben dem Abstand der Abstandssensoranordnung 9 zu einem Objekt 10 auch auf den Winkel des Objekts 10 zur Abstandssensoranordnung 9 geschlossen werden kann. Insbesondere ist mit der Abstandssensoranordnung 9 eine Erkennung der dreidimensionalen Form von Objekten 10 möglich. Hier und vorzugsweise ist die Abstandssensoranordnung 9 an der der Klappenöffnung 11 zugewandten Innenfläche der Klappe 4 angeordnet.
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Mit der Klappenöffnung 11 ist eine Öffnung in der Kraftfahrzeugkarosserie 12 des Kraftfahrzeugs 2 gemeint, welche zumindest teilweise über die Klappe 4 verschlossen werden kann, indem die Klappe 4 in die Schließstellung überführt wird. Die Ausgangsstellung ist insbesondere eine Offenstellung der Klappe 4.
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Die Durchführung der Schließroutine erfolgt abhängig vom Ergebnis der Kollisionsprüfung. Beispielsweise erfolgt die Kollisionserkennungsroutine vor oder mit dem Auslösen der Verstellroutine, wobei bei Ausbleiben einer möglichen Kollision die Schließroutine normalbetriebsmäßig vorgenommen wird. Bei Vorliegen einer möglichen Kollision wird vorzugsweise die Verstellung abgeändert, beendet oder unterdrückt, um eine Kollision zu vermeiden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht auch darin, dass die Kollisionserkennungsroutine in der Verstellroutine durchgeführt wird. Beispielsweise wird die Kollisionsprüfung fortlaufend, vorzugsweise zyklisch, mit der Verstellung der Klappe 4 vorgenommen. Eine Abänderung der Ansteuerung kann unter anderem in einer Verstellung der Klappe 4 lediglich bis zu einer neuen Zielstellung, hier einem Zielwinkel, unter Vermeidung einer Kollision, einer Verlangsamung der Klappengeschwindigkeit und/oder in einem Reversieren der Klappenbewegung bestehen. Hierfür kann die Ansteuerung des elektrischen Antriebs 7 beeinflusst werden und/oder auch eine hier nicht dargestellte Bremsanordnung, etwa eine mechanische Bremse des elektrischen Antriebs 7, betrieben werden.
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Mit einem Beenden der Verstellung ist eine Überführung der Klappe 4 in einen Ruhezustand gemeint. Ein Unterdrücken der Verstellung besteht beispielsweise darin, dass trotz Vorliegen der Bedingungen für ein Auslösen der Verstellroutine, etwa über eine Benutzereinwirkung, keine Ansteuerung des Antriebs 7 erfolgt.
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Wesentlich ist nun, dass die Steueranordnung 8 über ein geometrisches Modell einer Oberfläche der Klappe 4 verfügt und dass die Steueranordnung 8 in der Kollisionsprüfung anhand der Abstandswerte und anhand der Lage der Oberfläche der Klappe 4 in der Zielposition gemäß dem geometrischen Modell eine mögliche Kollision ermittelt.
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Bei dem geometrischen Modell handelt es sich um eine mathematische, angenäherte Beschreibung der Oberfläche der Klappe 4, vorzugsweise zumindest der Innenfläche der Klappe 4. Das geometrische Modell basiert beispielsweise auf mathematischen Funktionen, etwa auf Polygonen, die die Oberfläche der Klappe 4 beschrieben. Ebenfalls kann die Oberfläche der Klappe 4 über eine Zahlenwerttabelle beschrieben sein. Insbesondere ist das geometrische Modell durch die Steueranordnung 8 abhängig vom jeweiligen Fahrzeugtyp vorgegeben oder ausgewählt, womit Steueranordnung 8 der Klappenanordnung 1 auch für verschiedene Klappengeometrien eingesetzt werden kann.
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Die ermittelten Abstandswerte sind repräsentativ für den Abstand des Objekts 10 zur an der Klappe 4 angeordneten Abstandssensoranordnung 9. Bei bekannter Lage der Abstandssensoranordnung 9, etwa über eine bekannte Stellung der Klappe 4, kann somit anhand des geometrischen Modells ermittelt werden, ob mit Erreichen der Zielstellung eine Kollision zwischen Klappe 4 und Objekt 10 zu befürchten ist.
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Bei dem in den Figuren dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass in der Steueranordnung 8 mindestens ein Referenzwert zu einem geometrischen Referenzpunkt 13 der Klappenöffnung 11 hinterlegt ist, dass die Steueranordnung 8 in der Kollisionserkennungsroutine anhand der Abstandswerte die Lage des Referenzpunkts 13 relativ zur Abstandssensoranordnung 9 ermittelt, vorzugsweise, dass die Steueranordnung 8 anhand der Lage des Referenzpunkts 13 die Stellung der Klappe 4 ermittelt und/oder dass die Steueranordnung 8 anhand der Lage des Referenzpunkts 13 eine Verwindung der Klappenanordnung 1 ermittelt.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Referenzpunkt 13 um einen vorgegebenen geometrischen Punkt an der Klappenöffnung 11 der Klappe 4. Der Referenzpunkt 13 kann für eine vereinfachte Erkennung über die Abstandssensoranordnung 9 ausgestaltet sein und ist beispielsweise mit einem Radarreflektor, einer farbigen Markierung oder dergleichen ausgestattet. Weiter können mehrere Referenzpunkte 13 vorgegeben sein, wobei beispielsweise die Kontur der Klappenöffnung 11 als Referenz dient. Die Kontur der Klappenöffnung 11 kann wiederum über eine Mustererkennung und/oder über ein mathematisches Modell für die Kontur in den Abstandswerten identifiziert werden. Die hinterlegte Kontur der Klappenöffnung 11 kann ebenfalls dazu dienen, in der Kollisionsprüfung zwischen Objekten 10 innerhalb und außerhalb des Verstellbereichs der Klappe 4 zu unterscheiden.
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Mit dem ermittelten Abstandswert zwischen Klappe 4 und Referenzpunkt 13 kann die Stellung der Klappe 4 ermittelt werden, insbesondere in der Verstellbewegung der Klappe 4, und wie bereits angesprochen in der Kollisionsprüfung herangezogen werden.
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Ebenfalls kann die Steueranordnung anhand der Lage des Referenzpunkts eine Verwindung der Klappenanordnung 1 ermitteln. Eine ungleichmäßige Belastung der Kraftfahrzeugkarosserie 12, welche beispielsweise auf ein einseitiges Abstellen des Kraftfahrzeuges 2 an einem Bordstein oder auf eine Hanglage des Kraftfahrzeuges 2 zurückzuführen ist, kann hier die Verwindung der Klappenanordnung 1 verursachen.
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Die Verwindung der Klappenanordnung 1 kann zu einer Beeinträchtigung der Verstellbewegung der Klappe 4 führen, etwa da die Klappe 4 mit einem seitlichen Versatz auf die Klappenöffnung 11 gebracht wird. Die Verwindung der Klappenanordnung 1 kann vorzugsweise in der Verstellroutine ausgeglichen werden, beispielsweise über eine entsprechende unterschiedliche Ansteuerung von an den gegenüberliegenden Seitenbereichen der Klappe 4 angeordneten Antrieben 7. Die Abstandssensoranordnung 9 kann folglich vorteilhaft sowohl für die Kollisionsprüfung als auch die Ermittlung der Verwindung genutzt werden.
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Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Steueranordnung 8 in der Kollisionserkennungsroutine anhand der Abstandswerte Geschwindigkeitswerte des Objekts 10 ermittelt, und dass die Steueranordnung 8 in der Kollisionsprüfung anhand der Geschwindigkeitswerte eine Prognose über eine Kollision des Objekts 10 mit der in der Verstellroutine bewegten Klappe 4 erzeugt und/oder dass die Steueranordnung 8 anhand der Geschwindigkeitswerte eine Benutzergestenerkennung, vorzugsweise zum Auslösen der Verstellroutine, durchführt.
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Die Geschwindigkeitswerte können über eine Doppler-Verschiebung des Radarsignals, eine zeitliche Modulation eines Radarsignals, etwa über einen Betrieb der Abstandssensoranordnung 9 als FMCW-Radar, eine Zeitabfolge von Abstandswerten oder dergleichen ermittelt werden.
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Die Prognose beinhaltet vorzugsweise eine Modellierung, insbesondere eine Extrapolation, der Bewegung des Objekts 10 anhand der Geschwindigkeitswerte sowie einen Abgleich mit der Verstellungsbewegung der Klappe 2. Die Kollisionsprüfung kann hierbei ergeben, dass das bewegte Objekt 10 und insbesondere in welcher Stellung der Klappe 4 das bewegte Objekt 10 voraussichtlich mit der Klappe 4 kollidiert. Hier kann die Verstellung der Klappe 4 durch eine Verlangsamung derart abgeändert werden, dass eine Kollision voraussichtlich ausbleibt.
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Insbesondere ist die Benutzergestenerkennungsprüfung zur Bedienung der Klappenanordnung 1 durch eine vorbestimmte Bedienergeste vorgesehen. Bei der Bedienergeste handelt es sich beispielsweise um eine vorbestimmte Handbewegung des Bedieners, etwa im Verstellbereich der Klappe 4. Bedienerbewegungen können hierfür mittels der Abstandssensoranordnung 9 erfasst und durch die Steueranordnung 8 als gültige Bedienergeste oder als ungültige Bedienergeste qualifiziert werden. Auch hiermit erfolgt eine vorteilhafte weitere Nutzung der Abstandssensoranordnung 9 neben der Nutzung in der Kollisionsprüfung.
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Darüber hinaus ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass in einer Personenerkennungsroutine die Abstandssensoranordnung 9 Abstandswerte eines in der Klappenöffnung 11 befindlichen Objekts 10 ermittelt und dass die Steueranordnung 8 anhand der Abstandswerte eine Einschließprüfung hinsichtlich eines möglichen Einschließens einer Person vornimmt, wobei die Steueranordnung 8 die Verstellroutine abhängig vom Ergebnis der Einschließprüfung durchführt, vorzugsweise die Ansteuerung abändert, beendet oder unterdrückt.
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Hier und vorzugsweise werden die Abstandswerte, etwa über eine Musterkennung, dahingehend geprüft, ob sich eine Person im Bereich des Laderaums 6 befindet. Ebenfalls kann eine Einschließprüfung anhand der bereits angesprochenen Geschwindigkeitswerte erfolgen, wobei beispielsweise bei einem Überschreiten einer Grenzgeschwindigkeit des Objekts 10 von der Anwesenheit einer Person ausgegangen wird.
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Beansprucht wird außerdem gemäß einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, ein Verfahren zum Betrieb einer motorischen Klappenanordnung 1 eines Kraftfahrzeugs 2 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der Steueranordnung 8 in einer Verstellroutine der Antrieb 7 angesteuert wird, die Klappe 4 von einer Ausgangsstellung in eine Zielstellung, vorzugsweise in eine Schließstellung, in der eine Klappenöffnung 11 des Kraftfahrzeugs über die Klappe 4 verschlossen ist, motorisch zu verstellen, wobei in einer Kollisionserkennungsroutine mittels der Abstandssensoranordnung 9 Abstandswerte eines Objekts 10 ermittelt werden und mittels der Steueranordnung 8 anhand der Abstandswerte eine Kollisionsprüfung hinsichtlich einer möglichen Kollision zwischen Klappe 4 und Objekt 10 vorgenommen wird, wobei mittels der Steueranordnung 8 die Schließroutine abhängig vom Ergebnis der Kollisionsprüfung durchgeführt wird, vorzugsweise die Ansteuerung abgeändert, beendet oder unterdrückt wird, wobei die Steueranordnung 8 über ein geometrisches Modell einer Oberfläche der Klappe 4 verfügt und wobei mittels der Steueranordnung 8 in der Kollisionsprüfung anhand der Abstandswerte und anhand der Lage der Oberfläche der Klappe 4 in der Zielposition gemäß dem geometrischen Modell eine mögliche Kollision ermittelt wird.
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Auf alle Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Klappenanordnung 1 darf insoweit verwiesen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018215829 A1 [0002, 0005]
