DE19853344A1 - Automatisches Türöffnungssystem - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein automatisches Türöffnungssystem (2), insbesondere für Kraftfahrzeuge (1), mit einer Sensoreinrichtung (3) zur Erfassung von Objekten in einem vorgegebenen Bereich um das Fahrzeug (1) und einer zumindest einer Tür zugeordneten Vorrichtung (7), die das Eindringen des Objektes in den vorgegebenen Bereich anzeigt. Um ein automatisches Türöffnungssystem zu schaffen, das eine Gefährdung von Personen und/oder eine Beschädigung von Hindernissen oder der Tür selber beim Öffnen der Tür möglichst sicher verhindert, wird vorgeschlagen, die Sensoreinrichtung (3) derart auszubilden, daß die Höhe des sich in dem vorgegebenen Bereich befindlichen Objektes relativ zu einem vorgegebenen Bezugskoordinatensystem erfaßbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein automatisches Türöffnungssystem gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Mittels derartiger Systeme kann auf Anforderung die Tür so weit geöffnet werden wie es
durch eventuelle Hindernisse im Türöffnungsbereich der mit dem Türöffnungssystem
ausgestatteten Vorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, möglich ist. Mittels
derartiger Systeme können Objekte, die ortsfeste Hindernisse darstellen, vor oder bei
Öffnung der Tür erkannt werden, so daß Beschädigungen an der Tür oder an dem im
Öffnungsbereich der Tür befindlichen Hindernis vermieden werden. Des weiteren können
Unfälle durch sich in den Schwenkbereich der Tür bewegende Hindernisse oder Personen
vermieden werden.
Ein automatisches Türöffnungssystem ist beispielsweise aus der DE 195 33 804 A1
bekannt, welches eine hilfskraftbetätigte Feststellvorrichtung zur Begrenzung des Türöff
nungswinkels aufweist, wobei ein berührungsfrei arbeitender Sensor vorgesehen ist, der an
dem der Verschwenkachse der Tür abgekehrten äußeren Türrand angeordnet ist. Der
Sensor löst bei Annäherung an einen dem Fahrzeug benachbarten Gegenstand während
des Öffnens der Tür in einem definierten Abstand der Tür zu dem Gegenstand nahezu
verzögerungsfrei die Feststellvorrichtung im Sinne einer Verriegelung aus. Durch den am
hinteren Rand der Tür angeordneten Sensor kann zwar der Abstand zu einem benachbarten
Fahrzeug bestimmt werden, eine zuverlässige Erfassung des Öffnungsbereichs der Tür oder
des der Tür zugeordneten Verkehrsgeschehens ist hierdurch jedoch nicht möglich.
Aus der DE 195 37 619 A1 ist eine Einrichtung, insbesondere zur Überwachung des
Verkehrsraumes eines Kraftfahrzeuges, bekannt, die zumindest einen Verkehrsraumsensor
zur Erfassung eines sich dem Fahrzeug nähernden Körpers und einer dazugehörigen
Signalanlage aufweist, wobei bei der Annäherung eines Körpers die Öffnung zumindest
einer Tür des Fahrzeuges verhindert, erschwert oder blockiert wird und/oder durch eine
Signalanlage die Annäherung angezeigt wird. Der Verkehrsraumsensor ist dabei derart
ausgebildet und angebracht, daß im wesentlichen die Verkehrssituation hinter dem Fahr
zeug überwacht wird. Eine sichere Überwachung des Verkehrsgeschehens, das von einer
Türöffnung betroffen ist, ist dabei nur unvollständig möglich.
Die Vorrichtung, die das Eindringen des Objektes in den vorgegebenen Bereich anzeigt,
kann dabei als Warneinrichtung ausgebildet sein oder das Öffnen der Tür verhindern,
erschweren oder blockieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Türöffnungssystem zu
schaffen, das eine Gefährdung von Personen und/oder eine Beschädigung von Hinder
nissen oder der Tür selber beim Öffnen der Tür möglichst sicher verhindert.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale des Patentanspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Sensoreinrichtung kann die Position eines
Objektes in dem vorgegebenen Bereich sicher erfaßt werden. Der vorgegebene Bereich
kann dem unmittelbaren Schwenkbereich der Tür, ggf. zuzüglich eines
Sicherheitsabstandes, entsprechen. Vorteilhafterweise erstreckt sich der überwachte
Bereich über einen größeren Bereich, der sich über die Fahrzeuglänge oder auch darüber
hinaus erstrecken kann und der eine Breite von einigen Metern, z. B. bis zu zwei Metern, von
der der Tür zugeordneten Seite der entsprechenden Vorrichtung aufweist.
Gemäß einer ersten Variante des Türöffnungssystems kann die Bedienperson, zum Beispiel
der Fahrer eines Kraftfahrzeuges, das der Tür zugeordnete Geschehen, zum Beispiel das
Verkehrsgeschehen, selbständig überwachen. Auf Anforderung wird die Tür so weit
geöffnet, wie es durch eventuelle Hindernisse im Türöffnungsbereich des Fahrzeuges
möglich ist. Durch das erfindungsgemäße Türöffnungssystem, das mehrzielfähig ausgelegt
sein kann, können Hindernisse, insbesondere ortsfeste Hindernisse, in einem spezifizierten
Volumenbereich vor der Tür erkannt und deren Position(en) gemessen werden. Dies betrifft
sowohl die geschlossene als auch die teilweise oder vollständig geöffnete Tür. Durch eine
zugeordnete Feststelleinrichtung kann dann die Tür verriegelt werden oder um ein
vorbestimmtes Maß geöffnet werden. Des weiteren kann die zur Öffnung der Tür
erforderliche Kraft oder die Türöffnungsgeschwindigkeit eingestellt werden, gegebenenfalls
in Abhängigkeit von dem Abstand zu dem erfaßten Objekt.
Vorteilhafterweise ist die Sensoreinrichtung derart ausgebildet, daß die Höhe eines Objektes
im gesamten Türöffnungsbereich bezüglich des Bezugskoordinatensystems absolut
bestimmbar ist. Die Höhenerfassung kann bis auf eine vorgegebene Maximalhöhe
beschränkt sein, die der Maximalhöhe der geöffneten Tür, ggf. zusätzlich eines
vorbestimmten Sicherheitsabstandes, entsprechen kann.
Alternativ kann die Höhenerfassung sich auch auf vorgegebene Höhenbereiche in dem
Bezugskoordinatensystem beziehen, z. B. auf einen Bereich von 0,5 bis 1 m, wobei lediglich
das Eindringen eines Objektes in den Höhenbereich angezeigt wird.
Das Bezugskoordinatensystem ist dabei in seiner räumlichen Beziehung zu der die Tür
aufweisenden Vorrichtung definiert.
Insgesamt kann so ein Objekt nicht nur bezüglich seiner Position in einer Ebene sondern in
seiner räumlich-dreidimensionalen Beziehung zu der Vorrichtung bestimmt werden, sowie
auch bezüglich der Richtungs- und/oder Geschwindigkeitsänderung in diesen Dimensionen.
Vorteilhafterweise weist die Sensoreinrichtung zusätzlich ein ACC-System (adaptive bzw.
automatic cruise control als automatische Fahrtregelung) auf, bei welchem eine azimutale
Triangulation der Objekte in einer Ebene konstanter Höhe erfolgt, um die Objekte zu
erfassen. Der in Bewegungsrichtung der Vorrichtung vor bzw. hinter der Tür liegende Raum
kann so zuverlässig erfaßt werden. Insgesamt kann so das Verkehrsgeschehen automatisch
überwacht werden, wobei auf Anforderung die Tür erst dann geöffnet wird, wenn die
Verkehrssituation es zuläßt. Des weiteren wird die Öffnungsweite der Tür automatisch nur
so weit geöffnet, wie es durch eventuelle Hindernisse im Türöffnungsbereich des
Fahrzeuges möglich ist. Insbesondere können sämtliche bewegten Objekte in einem
spezifizierten türseitigen Bereich bezüglich ihrer Position, Bewegungsrichtung und Ge
schwindigkeit vermessen werden, so daß das ACC-System mehrzielfähig ist.
Durch das erfindungsgemäße System ist nicht nur eine azimutale Triangulation der Objekte
in einer Ebene konstanter Höhe durch das ACC-System möglich sondern z. B. zur
Überwachung des Verkehrsgeschehen auch die Höhe von Objekten, die sich im
Raumbereich vor der Tür befinden meßbar. Die Sensoreinrichtung kann so ausgebildet sein,
daß die Überwachung erst bei Anforderung der Türöffnung erfolgt.
Das erfindungsgemäße Türöffnungssystem ist bei jeder Art von Türen einsetzbar,
insbesondere für Fahrer-, Beifahrer- und Fondtüren sowie Hecktüren bzw. Heckklappen, die
sich gegebenenfalls auch nach oben öffnen können.
Um den Schwenkbereich der Tür vollständig in einem vorgegebenen Bereich objektmäßig
erfassen zu können, kann eine Phased-Array-Antenne eingesetzt werden, die insbesondere
über einen sehr großen Winkelbereich, zum Beispiel über 90 oder 180°, verschwenkbar ist.
Das Phased-Array-System kann planar ausgeführt sein, wobei ein hinsichtlich der Amplitude
und Phase ansteuerbarer Einzelstrahler vorgesehen sein kann.
Vorzugsweise sind mehrere, z. B. drei bis fünf, Antennen vorgesehen, die vorzugsweise
jeweils eine breite Richtcharakteristik aufweisen. Die Position eines Objektes kann dann mit
Hilfe eines dreidimensionalen Triangulationsalgorithmus ermittelt werden. Die
Strahlerelemente können auf der gleichen oder auch auf verschiedenen Höhen am
Fahrzeug befestigt sein.
Die Strahler sind vorzugsweise bei 77 GHz zu betreiben. Die Antennen sind vorzugsweise
unabhängig von deren konkreter Ausführungsform planar ausgestaltet.
Die Antennen können insbesondere an Zierleisten, in Fensterrahmen, Außenspiegeln,
Blinkern, Rückleuchten bzw. Frontscheinwerfern und/ oder Radnaben bzw. im
Umgebungsbereich der genannten Einrichtungen angeordnet sein. Die Antennen sind
vorzugsweise über eine möglichst große Länge des Fahrzeuges verteilt um den
Türöffnungsbereich sicher erfassen zu können. Im Türbereich angeordnete Antennen
können sowohl auf der angeschlagenen als auch auf der freien Seite der Tür angeordnet
sein. Insbesondere können mehrere einander zugeordnete Antennen, die insgesamt der
Erfassung eines Objektes dienen, im Bereich zwischen den Achsen eine Fahrzeuges
angeordnet sein oder sich vor bzw. hinter der jeweiligen Achse im Front- bzw. Heckbereich
des Fahrzeuges befinden.
Die Antennen können bezüglich des 3 dB-Abfalls einen Öffnungswinkel von ca. 80 bis 120°
oder darüber hinaus aufweisen, wobei in Abhängigkeit von der Richtcharakteristik auch
außerhalb dieses Bereiches detektiert werden kann.
Die Sensoreinrichtung des Türöffnungssystems kann unabhängig von der jeweiligen
Variante einen kapazitiven Sensor, Videosensor, Infrarotsensor und/oder Ultraschallsensor
aufweisen. Vorzugsweise werden Radarsensoren, insbesondere als Nahbereichsradar,
eingesetzt, die eine besonders flache Bauform aufweisen, unempfindlich gegenüber Ver
schmutzungen sind und eine Überwachung eines Winkelbereichs von 180° bezüglich Azimut
und Elevation über einen radialen Bereich von zwei Metern ermöglichen.
Die Antennenanordnung zur Objekterfassung kann mono- und/oder bistatisch ausgeführt
sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Türöffnungssystem mit drei zwischen den Fahrzeugachsen angeordneten
Antennen, dargestellt ist die horizontale Verteilung der Antennen inklusive ihrer
azimutalen Richtdiagramme,
Fig. 2 ein Türöffnungssystem mit drei Antennen, die im Endbereich des Fahrzeuges
angeordnet sind, dargestellt ist der vertikale Verteilung der Antennen inklusive
ihrer Richtdiagramme bezüglich der Elevation.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Türöffnungssystem 2, das eine Sensorein
richtung 3 mit drei Antennen 4 zur Positionsbestimmung eines Objektes in einem spezifizier
ten Volumenbereich vor der Tür 5 aufweist. Die Antennen 4 sind als Radarantennen
ausgeführt und bilden ein vollständiges Triangulationssystem zur Positionsbestimmung des
Objektes hinsichtlich des Abstandes bezüglich eines bestimmten Bezugspunktes des
Fahrzeuges sowie der Höhe des Objektes.
Die Richtcharakteristik der Antennen ist anhand des 3 dB-Abfalls wiedergegeben.
Die Antennen 4 sind jeweils in einer unterschiedlichen Höhe an dem Fahrzeug angeordnet
und werden mit einer Frequenz von 77 GHz betrieben.
Die Antennen 4 sind mit einer Rechnereinrichtung 6 gekoppelt, die mittels eines
dreidimensionalen Triangulationsalgorithmus ein Objekt in dem angezeigten Bereich
erfassen kann.
Die Rechnereinrichtung 6 ist mit der Türbegrenzungseinrichtung 7 gekoppelt, die in
Abhängigkeit von der Erfassung eines Objektes die Tür verriegelt oder eine manuelle
Öffnung der Tür ermöglicht. Die Sensoreinrichtung sowie die Türöffnungseinrichtung 7 sind
derart ausgeführt, daß die Tür bis zu einem vorgegebenen Abstand zu einem in dem
Türöffnungsbereich befindlichen Objekt geöffnet werden kann. Des weiteren wird durch die
Türbegrenzungseinrichtung 7 der Türöffnungswiderstand, dessen Überwindung zur Öffnung
der Tür notwendig ist, kontinuierlich mit sich verringerndem Abstand zu dem erfaßten Objekt
erhöht.
Die Antennen 4 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen den Fahrzeugachsen 8
angeordnet.
Fig. 2 zeigt ein Türöffnungssystem, welches demjenigen gemäß Fig. 1 entspricht. Die
Antennen 4 werden hier jedoch nicht bezüglich ihrer horizontalen Verteilung, sondern ihrer
vertikalen Verteilung dargestellt
1
Fahrzeug
2
Türöffnungssystem
3
Sensoreinrichtung
4
Antennen
5
Tür
6
Rechner
7
Türbegrenzungseinrichtung
8
Achse
Claims (10)
1. Automatisches Türöffnungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer
Sensoreinrichtung zur Erfassung von Objekten in einem vorgegebenen Bereich um
das Fahrzeug und einer zumindest einer Tür zugeordneten Vorrichtung, die das
Eindringen des Objektes in den vorgegebenen Bereich anzeigt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (3) derart ausgebildet ist, daß
die Höhe des sich in dem vorgegebenen Bereich befindlichen Objektes relativ zu
einem vorgegebenen Bezugskoordinatensystem erfaßbar ist.
2. Türöffnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe des Objektes in dem Bezugskoordinatensystem absolut bestimmbar ist.
3. Türöffnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe des Objektes in dem Bezugskoordinatensystem bezüglich eines
Schwellwertes oder Höhenbereichs bestimmbar ist.
4. Türöffnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (3) ein ACC-System aufweist.
5. Türöffnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere zusammenwirkende Antennen (4) mit breiter
Richtcharakteristik zur kooperierenden Objekterfassung vorgesehen sind.
6. Türöffnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Rechnereinrichtung (6) mit einem
dreidimensionalen Triangulationsalgorithmus zur Bestimmung der Objektposition
vorgesehen ist.
7. Türöffnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (3) bei einer Frequenz von 77
GHz betreibbar ist.
8. Türöffnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Türöffnungssystem (2) mehrzielfähig ausgebildet
ist.
9. Türöffnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß an der Fahrzeugoberfläche angebrachte Einrichtungen
der Sensoreinrichtung (3) planar ausgebildet sind.
10. Türöffnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (3) als Radareinrichtung
ausgebildet ist.
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