DE10340592B4

DE10340592B4 - Kollisionsschutzeinrichtung für ein verstellbares Deckelement in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE10340592B4
Application number: DE2003140592
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl.-Ing. Hahn; Tobias Dipl.-Ing. Wagner; Jens Anders; Manfred Dipl.-Ing. Meyer; Thorsten Dipl.-Ing. Schumacher; Klaus Peter Dipl.-Ing. Hansen; Ingo Dipl.-Ing. Dieckmann; Ralf Valett; Heide Cohrs; Lorenz Dipl.-Ing. Wahl; Harald Dipl.-Ing. Bergerhoff; Stefan Diepold; Ingo Dipl.-Ing. Siegfried; Florian MÜLLER; Frank Quatmann
Original assignee: CTS Fahrzeug Dachsysteme GmbH
Current assignee: Magna Car Top Systems GmbH
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2023-09-02
Also published as: DE10340592A1

Abstract

Kollisionsschutzeinrichtung für ein verstellbares Deckelelement in einem Fahrzeug, wobei am Deckelelement (2) ein berührungslos arbeitendes Sensorelement (5, 11, 15) zur Detektierung eines sich im Stellbereich des Deckelelements (2) befindenden Hindernisses (9, 10, 13) angeordnet ist und das Sensorelement (5, 11, 15) im Falle der Detektierung eines Hindernisses (9, 10, 13) ein Warnsignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (15) einen röhrenförmigen Lichtleiter (16, 17) umfasst, dass an einer Stirnseite des Lichtleiters (16) eine lichterzeugende Fotodiode (18) angeordnet ist und dass die Strahlung sich axial im röhrenförmigen Lichtleiter (16) ausbreitet und über einen Schlitz in der Wandung des Lichtleiters (16) emittiert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kollisionsschutzeinrichtung für ein verstellbares Deckelelement in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bekannt, automatisch verfahrbare Deckel und Klappen in einem Fahrzeug aus Sicherheitsgründen mit einer Stopp-Funktion zu versehen, welche dafür sorgt, dass bei Überschreiten einer eingestellten Grenzlast des gegen ein Hindernis fahrenden Deckels bzw. der Klappe die Bauteilbewegung gestoppt wird. Als Grenzlast wird je nach Bauweise der Antriebseinheit des Deckels bzw. der Klappe ein Öldruck-Grenzwert – im Falle eines hydraulischen Stellelementes – oder ein Strom-Grenzwert – im Falle eines elektrischen Antriebsmotors – vorgegeben.

Darüber hinaus sind auch taktile Kollisionsschutzeinrichtungen bekannt, welche einen Kraftsensor umfassen, der beim Anfahren des Deckels bzw. der Klappe gegen das Hindernis die hierbei auftretende Kraft misst und im Falle der Überschreitung eines Kraft-Grenzwertes ein Unterbrechungssignal zum Anhalten der Stellbewegung erzeugt.

Beiden Ausführungen ist gemeinsam, dass die Bauteilbewegung erst gestoppt werden kann, wenn das bewegte Bauteil in Kontakt mit dem Hindernis gelangt. Es ist nicht auszuschließen, dass hierbei das Bauteil und/oder das Hindernis Schaden nehmen können.

In der Druckschrift DE 199 59 990 A1 wird beschrieben, auf der Heckdeckelklappe eines Fahrzeuges drei nach außen gerichtete Sensoren anzuordnen, die jeweils als punktförmige Strahlungsquelle ausgebildet sind und einen Strahlungskegel emittieren, innerhalb dem auf Kollision mit einem Hindernis überwacht werden kann. Für den Fall, dass beim Aufschwenken der Heckdeckelklappe tatsächlich ein Hindernis erkannt wird, wird ein Signal erzeugt, welches einer den Heckdeckel betätigenden Antriebseinrichtung zugeführt wird, woraufhin die Aufschwenkbewegung des Heckdeckels gestoppt wird.

Die Sensoren befinden sich auf dem heckseitigen, vertikal herabreichenden Abschnitt der Heckdeckelklappe. Auf der horizontalen Oberseite der Heckdeckelklappe sind dagegen keine Sensoren angeordnet. Eine lückenlose Überwachung des Aufschwenkbereiches ist daher mit dieser Kollisionsschutzeinrichtung nicht möglich.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kollisionsschutzeinrichtung für ein verstellbares Deckelelement in einem Fahrzeug zu schaffen, bei der die Gefahr einer Beschädigung im Falle eines sich im Bewegungsbereich des Deckelelementes befindenden Hindernisses reduziert ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Der erfindungsgemäßen Kollisionsschutzeinrichtung für ein verstellbares Deckelelement ist zumindest ein am Deckelelement angeordnetes und berührungslos arbeitendes Sensorelement zugeordnet, welches in der Lage ist, berührungslos ein sich im Stellbereich des Deckelelementes befindendes Hindernis zu detektieren. Wird von dem Sensorelement ein Hindernis wahrgenommen, so wird ein Warnsignal erzeugt, welches weiter verarbeitet werden kann, beispielsweise zu einer Warnmeldung führen kann oder aber, gemäß einer bevorzugten Ausführung, der Antriebseinheit bzw. einer Regel- und Steuereinrichtung der Antriebseinheit zugeführt werden kann, um die Bewegung des Deckelelementes zu beeinflussen, insbesondere das Deckelelement zu stoppen. Möglich sind aber auch ein Abbremsen und/oder eine Umkehrung der Deckelelementbewegung.

Die Art und Weise der Folgeaktion, welche im Falle des Detektierens eines Hindernisses durchgeführt wird, kann von verschiedenen Parametern und Größen abhängen, beispielsweise von dem Abstand zwischen dem Sensorelement und dem Hindernis. Eine Folgeaktion wird insbesondere erst dann durchgeführt, wenn ein Grenzabstand zwischen Sensorelement bzw. Deckelelement und Hindernis unterschritten wird. Gegebenenfalls können abgestufte Aktionen aufeinander folgen, beispielsweise derart, dass bei Unterschreiten eines ersten Grenzabstandes zunächst die Geschwindigkeit des Deckelelementes verringert und bei Unterschreiten eines zweiten, geringeren Grenzabstandes die Bewegung angehalten oder gegebenenfalls umgekehrt wird.

Zweckmäßig sind eine Mehrzahl von Sensorelementen an dem Deckelelement vorgesehen, wodurch ein größerer Bewegungsraum für das Deckelelement überwacht werden kann. So ist es insbesondere vorteilhaft, sowohl auf der Außenseite als auch auf der Innenseite des Deckelelementes Sensorelemente anzuordnen, um bei einer Verstellung des Deckelelementes in entgegengesetzte Bewegungsrichtungen den jeweils zu durchfahrenden Bewegungsraum überwachen zu können. Zweckmäßig werden sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite des Deckelelementes jeweils mehrere Sensorelemente angeordnet, die beispielsweise ein gleichschenkliges Dreieck bilden können, um einen möglichst großen Bewegungsraum überwachen zu können.

Als Sensorelemente kommen insbesondere Ultraschallsensoren oder Infrarotsensoren in Betracht. Ultraschallsensoren sind unempfindlich gegen Verschmutzung, Infrarotsensoren haben eine sehr hohe Auflösung, was eine genaue Abstandsbestimmung ermöglicht.

Die Kollisionsschutzeinrichtung kann sowohl bei translatorisch als auch bei rotatorisch oder bei gemischt translatorischrotatorisch zu verstellenden Deckelelementen eingesetzt werden. Insbesondere bei schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie angeschlagenen Heckklappen, die beispielsweise in Vans oder in Kombi-Fahrzeugen Einsatz finden, kann die erfindungsgemäße Kolli sionsschutzeinrichtung in vorteilhafter Weise eingesetzt werden. Aber auch bei Kofferraumdeckeln, welche in geschlossenem Zustand horizontal liegen, kann die Kollisionsschutzeinrichtung Verwendung finden. Als weitere beispielhafte Anwendung sei der Einsatz in Schiebedächern oder in versenkbaren Fahrzeugdächern von Cabriolet-Fahrzeugen genannt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht auf den Heckbereich eines Kraftfahrzeuges mit insgesamt drei auf der Außenseite einer schwenkbaren Heckklappe angeordneten, berührungslos arbeitenden Sensorelementen,
2 das Kraftfahrzeug in einer Seitenansicht mit einem benachbart zur Heckklappe angeordneten vertikalen Hindernis sowie einem unmittelbar oberhalb der Heckklappe angeordneten horizontalen Hindernis, wobei beide Hindernisse bei der Öffnungsbewegung der Heckklappe von der Kollisionsschutzeinrichtung erfasst werden können,
3 eine perspektivische Ansicht auf den Heckbereich eines Kraftfahrzeuges mit geöffneter Heckklappe, auf deren Innenseite drei Sensorelemente angeordnet sind,
4 eine weitere Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit geöffneter Heckklappe und einem im Kofferraum gelagerten, über den Heckbereich des Fahrzeuges hinausragenden Hindernisses, welches von den Sensorelementen auf der Innenseite der Heckklappe erfasst werden kann,
5 eine Darstellung eines röhrenförmigen Sensorelements mit einem Sender-Lichtleiter und einem Empfänger-Lichtleiter,
6 eine Seitenansicht auf den Heckbereich eines Kraftfahrzeuges mit zwei röhrenförmigen Sensorelementen und mehreren Einzeldioden auf der Außenseite der Heckklappe,
7 die Heckklappe mit zwei röhrenförmigen Sensorelementen auf der Innenseite.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 besitzt eine annähernd vertikal liegende Heckklappe 2, welche im Dachbereich schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie 3 angeschlagen ist und um eine Drehachse 4 in Pfeilrichtung 6 aufgeschwenkt werden kann. Im unteren Abschnitt der Heckklappe 2 sind auf der Außenseite insgesamt drei Sensorelemente 5 angeordnet, die Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreieckes bilden, wobei zwei obere Sensorelemente 5 im seitlichen Bereich der Heckklappe und ein unteres Sensorelement benachbart zur Unterkante der Heckklappe angeordnet sind. Bei den Sensorelementen 5 handelt es sich um berührungslos arbeitende Sensoren, die insbesondere auf Ultraschallbasis oder auf Infrarotbasis arbeiten. Möglich ist auch eine Kombination von verschiedenen Sensortypen. Die Sensorelemente 5 sind in der Lage, Hindernisse, welche im Bewegungsraum außerhalb der Heckklappe 2 liegen, zu erfassen, woraufhin ein Signal von den Sensorelementen erzeugt wird, das in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden kann, insbesondere dem Fahrer zur Anzeige gebracht werden kann. Im Falle einer automatisch über ei ne Antriebseinheit zu betätigende Heckklappe 2 kann das Signal eines oder mehrerer Sensorelemente 5 der Antriebseinheit bzw. einer Regel- und Steuereinrichtung der Antriebseinheit zugeführt werden, um die Bewegung der Heckklappe 2 zu beeinflussen, insbesondere die Bewegung anzuhalten oder gegebenenfalls auch zu bremsen bzw. umzukehren.
In die unterhalb der Unterkante der Heckklappe 2 verlaufenden Stoßstange 7 sind zwei weitere Sensorelemente 8 integriert, die ebenfalls berührungslos arbeiten und als Einparkhilfe fungieren.
In 2 befindet sich der Heckbereich des Fahrzeuges 1 unmittelbar benachbart zu einer Wand 9 sowie unterhalb einer niedrig hängenden Decke 10. Bei Aktivierung der Sensorelemente 5 auf der Außenseite der Heckklappe 2 kann bei geschlossener Heckklappe die Wand 9 als Hindernis von den Sensorelementen 5 erkannt werden, woraufhin ein automatisches Aufklappen der Heckklappe 2 in Pfeilrichtung 6 unterbunden wird.
Zu erkennen sind in 2 die von den Sensorelementen 5 nach hinten abgestrahlten Streukegel, die den maximalen Erfassungsbereich der Sensorelemente kennzeichnen.
Bei einem ausreichenden Abstand zwischen dem Heckbereich und der dahinter befindlichen Wand 9 ist zwar ein Aufklappen der Heckklappe 2 in Pfeilrichtung 6 möglich, jedoch ist der Aufschwenkvorgang nach oben von der niedrig hängenden Decke 10 begrenzt, die ebenfalls ein Hindernis darstellt. Beim Aufklappen nähert sich die Heckklappe 2 der Decke 10 an, wobei mit zunehmender Annäherung der Heckklappe 2 an die Unterseite der Decke 10 diese von den Sensorelementen 5 auf der Außenseite der Heckklappe erfasst wird, woraufhin ein Warnsignal oder Steuerungs signal erzeugt werden kann, welches zu den bereits beschriebenen Konsequenzen führen kann.
Vorteilhaft ist, dass die Sensorelemente 5 auf der Heckklappe 2 örtlich verteilt sind, insbesondere sich zumindest zwei in Vertikalrichtung beabstandete Sensorelemente auf der Heckklappe befinden, so dass bei einem Aufschwenken der Heckklappe in Pfeilrichtung 6 das oben gelegene Sensorelement 5 sich noch vor dem unteren Sensorelement der Decke annähert und verhältnismäßig frühzeitig ein Signal erzeugen kann.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf der Innenseite der Heckklappe 2 insgesamt drei örtlich verteilte Sensorelemente 11 angeordnet, über die der auf der Innenseite der Heckklappe liegende Bereich berührungslos abtastbar ist. In 3 ist die Heckklappe in ihrem aufgeschwenkten Zustand dargestellt, in welchem die Sensorelemente 11 nach unten in Richtung Boden gerichtet sind. Beim Schließen der Heckklappe 2 in Pfeilrichtung 12 können die aktivierten Sensorelemente 11 auf der Innenseite der Heckklappe Hindernisse detektieren, welche in dem Bewegungsraum liegen, der beim Zuschwenken der Heckklappe durchfahren wird. Dargestellt ist in 3 ein derartiges Hindernis 13, welches sich in einem heckseitigen Laderaum 14 des Fahrzeuges befindet und geringfügig über die hintere Ladekante des Fahrzeuges herausragt. Beim Annähern der Heckklappe 2 an seine Schließposition kann dieses Hindernis 13 von den berührungslos arbeitenden Sensorelementen 11 erfasst werden.
Der Seitenansicht gemäß 4 ist der von den Sensorelementen 11 auf der Innenseite der Heckklappe 2 erzeugte Streukegel zu entnehmen, innerhalb dem Hindernisse von den Sensorelementen 11 erfasst werden können. Bei Annäherung an die Schließposition kann das über die Heckkante herausragende Hindernis 13 von dem an der Heckklappe unten liegenden Sensorelement 11 zuerst detektiert werden.
Die in den 1 bis 4 dargestellten Sensorelemente sind jeweils als näherungsweise punktförmige Einzeldioden zur Emittierung von Infrarotstrahlung ausgebildet, die einen Licht- bzw. Streukegel erzeugen, innerhalb dessen Hindernisse erfasst werden können. Die Streukegel mehrerer, benachbarter Einzeldioden können sich überlappen, um einen größeren, zusammenhängenden Bereich überwachen zu können. Den Einzeldioden sind jeweils Lichtempfänger zur Messung der am Hindernis reflektierten Strahlung zugeordnet.
In 5 ist ein röhrenförmiges Sensorelement 15 zur berührungslosen Erfassung eines Hindernisses dargestellt. Das Sensorelement 15 umfasst zwei röhrenförmige Lichtleiter 16 und 17, die die Funktion eines Senders (Lichtleiter 16) bzw. Empfängers (Lichtleiter 17) ausüben. An einer Stirnseite des Sender-Lichtleiters 16 befindet sich eine Fotodiode zur Erzeugung der gewünschten Strahlung, insbesondere der Infrarotstrahlung. Die Strahlung breitet sich axial im röhrenförmigen Sender-Lichtleiter 16 aus und wird über einen Schlitz in der Wandung des Lichtleiters 16 emittiert, wobei die Strahlung sich in Form eines Zylindersektors ausbreitet. Wird ein Hindernis 13 innerhalb des Zylindersektors der Strahlung erfasst, so werden die reflektierten Strahlen von dem röhrenförmigen Empfänger-Lichtleiter 17 gemessen. Die im Empfänger-Lichtleiter 17 aufgenommene Lichtenergie wird einem lichtempfindlichen Sensor zugeführt, der die Lichtintensität misst, wobei der Abstand des Hindernisses von den Lichtleitern aus der Lichtintensität bestimmt wird.
Die Lichtleiter bestehen zweckmäßig aus Plexiglas. Die Hinderniskontrolle kann entweder kontinuierlich mit permanenter Emit tierung der von der Fotodiode 18 erzeugten Strahlung oder auch diskontinuierlich in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden; im letztgenannten Fall kann einer unzulässig hohen Erwärmung der Fotodiode vorgebeugt werden.
In 6 sind zwei Sensorelemente 15 mit röhrenförmigen Lichtleitern auf der Außenseite der Heckklappe 2 eines Kraftfahrzeuges 1 dargestellt. Ein oberes Sensorelement 15 ist benachbart zur Oberkante der Heckklappe 2 angeordnet, ein unteres Sensorelement 15 ist benachbart zur Unterkante der Heckklappe positioniert. Das obere Sensorelement erzeugt einen nach unten gerichteten Streukegel, der näherungsweise parallel zur Außenseite der Heckklappe verläuft und gegenüber dieser auffächert. Ein im Streukegel sich befindendes Hindernis 13 reflektiert emittierte Strahlung des Sensorelementes, welche von dem Empfänger-Lichtleiter aufgefangen und von einem lichtempfindlichen Sensor gemessen werden kann.
Das untere, röhrenförmige Sensorelement 15 erzeugt einen nach oben gerichteten Streukegel, der sich ebenfalls näherungsweise parallel zur Außenseite der Heckklappe erstreckt und gegenüber der Außenseite auffächert. Unmittelbar benachbart zum unteren, röhrenförmigen Sensorelement 15 sind mehrere, punktförmig ausgeführte Sensorelemente 5 angeordnet, die jeweils einen kegelförmigen Streukegel erzeugen.
In 7 sind zwei röhrenförmige Sensorelemente 15 auf der Innenseite der Heckklappe 2 dargestellt. Ein erstes Sensorelement 15 befindet sich im Bereich der oberen Kante der Heckklappe 2 und erzeugt einen nach unten gerichteten, etwa parallel zur Innenseite der Heckklappe verlaufenden Streukegel. Ein zweites Sensorelement 15 befindet sich in einem mittleren Abschnitt auf der Innenseite und erzeugt ebenfalls einen etwa parallel zur Innenseite verlaufenden Streukegel.

Claims

Kollisionsschutzeinrichtung für ein verstellbares Deckelelement in einem Fahrzeug, wobei am Deckelelement (2) ein berührungslos arbeitendes Sensorelement (5, 11, 15) zur Detektierung eines sich im Stellbereich des Deckelelements (2) befindenden Hindernisses (9, 10, 13) angeordnet ist und das Sensorelement (5, 11, 15) im Falle der Detektierung eines Hindernisses (9, 10, 13) ein Warnsignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (15) einen röhrenförmigen Lichtleiter (16, 17) umfasst, dass an einer Stirnseite des Lichtleiters (16) eine lichterzeugende Fotodiode (18) angeordnet ist und dass die Strahlung sich axial im röhrenförmigen Lichtleiter (16) ausbreitet und über einen Schlitz in der Wandung des Lichtleiters (16) emittiert wird.
Kollisionsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal zu einem Stopp einer Antriebseinheit zur automatischen Verstellung des Deckelelements (2) zwischen verschiedenen Deckelpositionen führt.
Kollisionsschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement (2) schwenkbar gelagert ist.
Kollisionsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (2) eine an der Fahrzeugkarosserie schwenkbar gelagerte Heckklappe ist.
Kollisionsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des Deckelelements (2) mindestens ein Sensorelement (5, 15) angeordnet ist.
Kollisionsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des Deckelelements (2) mindestens ein Sensorelement (11, 15) angeordnet ist.
Kollisionsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (5, 11, 15) als Infrarotsensor ausgebildet ist.
Kollisionsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (5, 11, 15) als Ultraschallsensor ausgebildet ist.
Kollisionsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Sensorelementen (5; 11; 15) auf einer Seite des Deckelelements (2) angeordnet ist.
Kollisionsschutzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass drei Sensorelemente (5; 11) vorgesehen sind, die in einem gleichschenkligen Dreieck angeordnet sind.
Kollisionsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (16, 17) als Plexiglasröhre ausgebildet ist.
Kollisionsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sensorelement (15) ein Sender-Lichtleiter (16) und ein Empfänger-Lichtleiter (17) zugeordnet sind.