Fahrzeugtür mit Ausstiegshilfe
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugtür mit Ausstiegshilfe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem unachtsamen Öffnen von Fahrzeugtüren kann es leicht zu Kollisionen mit Hindernissen und somit zu Beschädigungen an der Tür oder am Hindernis kommen. Ein häufig auftretendes Szenario ist das Aussteigen aus dem Fahrzeug in engen Parklücken oder Garagen. Oft muss dabei die Tür möglichst weit gegen das Nachbarfahrzeug oder die Wand geöffnet werden, damit ein Aussteigen überhaupt möglich ist . Dies erfordert einen Rastmechanismus mit variabler Rastung, der es erlaubt , die Tür exakt zu positionieren. Mit den gängigen Rastmechanismen, die in der Regel nur eine oder zwei fest vorgegebene Rastpositionen für die Tür besitzen, ist dies nicht möglich. Die Tür öffnet oft zu weit oder bleibt nicht geöffnet .
In der DE 42 24 132 Al wird ein Türfeststellsystem beschrieben, insbesondere für eine Kraftfahrzeugtür oder eine Klappe, bei welchem die Tür in einer beliebigen Zwischenstellung innerhalb des Öffnungsbereiches gehalten wird. Das Turfeststellsystetn umfasst eine Kolbenzylindereinheit , welche über Anschlussorgane einerseits
an dem zu bewegenden Element und andererseits an dem Basiselement angeschlagen ist . Die Kolbenzylindereinheit weist ein Druckrohr auf, in welchem ein mit einem Dämpfungsmedium gefüllter Arbeitsraum von einem Kolben an einer Kolbenstange zweigeteilt ist , wobei die Kolbenstange von einer Kolbenstangenführung radial geführt wird . Ein innerhalb einer Strδmungsverbindung angeordnetes den Volumenbereich zwischen den Arbeitsräumen blockierendes Ventil wird derart angesteuert, dass bei einer Einleitung eines Türbewegungsimpulses an einem beliebigen Punkt der Tür das Blockierventil öffnet und unabhängig vom Druck innerhalb des Türfeststellungssystems geöffnet bleibt , bis bei Einleitung eines Bremsimpulses auf die Tür das Blockierventil wieder geschlossen wird.
In der DE 197 54 167 Al wird eine Vorrichtung zur stufenlosen Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Komponente beschrieben, insbesondere von Türen und Klappen. Die beschriebene Vorrichtung umfasst mindestens einen Zylinder und einen Kolben mit einer elektro- oder magnetorheologischen Flüssigkeit , eine Steuerelektronik, mittels derer die elektrische oder magnetische Feldstärke in der rheologischen Flüssigkeit einstellbar ist und einer Einrichtung zur Erfassung oder Eingabe einer gewünschten Arretierungsstellung . Die Steuerelektronik ist in Abhängigkeit von der erfassten oder eingegebenen Arretierstellung ansteuerbar. Wird während des ÖffnungsVorgangs durch eine Kamera ein Hindernis im geplanten Schwenkbereich erfasst, dann steuert eine Auswerteelektronik die Steuerelektronik so an, dass die Tür vor Erreichen des Hindernisses arretiert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugtür mit Ausstiegshilfe zur Verfügung zu stellen, welche das Ein- und Aussteigen für Fahrzeugnutzer erleichtert .
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Fahrzeugtür mit Ausstiegshilfe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Ausstiegshilfe als variable Rastfunktion ausgeführt , beaufschlagt eine Fahrzeugtür über einen Dämpfer mit einer maximalen Haltekraft und blockiert die Fahrzeugtür in einer gewünschten Rastposition, welche von einer Auswerte- und Steuereinheit durch Auswerten einer von einer Sensorik erfassten momentanen Türbewegung erkannt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausstiegshilfe kann in vorteilhafter Weise das Ein- und Aussteigen für die Fahrzeugnutzer deutlich erleichtert werden, da durch die blockierbare Fahrzeugtür neben dem Lenkrad, dem Sitz, den Griffen im Fahrzeug und der A- und B-Säule eine weitere Halte- oder Abstützmöglichkeit zur Verfügung gestellt wird.
Die Ausstiegshilfe wird beispielsweise über mindestens ein Betätigungsmittel aktiviert oder deaktiviert .
In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür wirkt die Ausstiegshilfe innerhalb eines Funktionsbereichs auf die Fahrzeugtür, welcher sich auf einen vorgegebnen Öffnungsbereich zwischen einem ersten Öffnungswinkel und einem maximalen Öffnungswinkel erstreckt , wenn die
Fahrzeugtür innerhalb des Funktionsbereichs eine vorgegebene Geschwindigkeit unterschreitet oder zum Stillstand kommt .
Da ein Ein- oder Aussteigen bei einer gering geöffneten Fahrzeugtür nicht möglich ist , erstreckt sich der Funktionsbereich der variablen Rastfunktion nicht über den gesamten Öffnungsbereich der Fahrzeugtür, d.h. in einem ersten Segment des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür beispielsweise bis zu einem Öffnungswinkel von 15° wird die Fahrzeugtür bei einem erkannten Stillstand nicht blockiert .
Der Funktionsbereich kann beispielsweise durch ein erkanntes Hindernis auf einen Öffnungsbereich beschränkt werden, welcher sich zwischen dem ersten Öffnungswinkel und einem vom erkannten Hindernis vorgegebenen Öffnungswinkel erstreckt .
In weiterer Ausgestaltung der Fahrzeugtür ist das maximale Haltemoment zum Blockieren der Fahrzeugtür in der gewünschten Rastposition zeitgesteuert einleitbar oder aufhebbar. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Rucken verhindert und das Blockieren wird für einen Benutzer haptisch angenehm gestaltet .
Das maximale Haltemoment ist beispielsweise über ein erstes PT2-Glied mit einer ersten Zeitkonstante einleitbar oder über ein zweites PT2-Glied mit einer zweiten Zeitkonstante aufhebbar .
Die Auswerte- und Steuereinheit erkennt die Betätigung zur Aufhebung der Rastposition beispielsweise dann, wenn der Benutzer den inneren oder äußeren Türgriff greift .
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür überwacht eine entsprechende Sensorik den inneren oder äußeren Türgriff auf eine Betätigung des Benutzers .
Verschiedene sinnvolle Ausgestaltungen, welche sich aus einer beliebigen Kombination der Gegenstände der Unteransprüche ergeben sind nicht explizit aufgeführt . Diese sollen jedoch sämtlich als zu der Erfindung gehörend eingeschlossen sein.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein schematische Blockschaltbild der erfindungswesentlichen Komponenten einer
Fahrzeugtür, Fig. 2 ein detaillierteres Blockschaltbild der Fahrzeugtür aus Fig. 1, Fig . 3 eine schematische Darstellung eines
Bewegungsbereichs der Fahrzeugtür aus Fig . 1 , und Fig. 4 ein schematisches Zustandsdiagramm der Fahrzeugtür aus Fig. 1.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst eine erfindungsgemäße Fahrzeugtür 2 eine Sensorik 6 zur Erfassung der Türbewegung, eine Auswerte- und Steuereinheit 7 zum Auswerten der erfassten Türbewegung und zum Ansteuern eines Dämpfers 5 über ein Stellglied 4 , wobei der Dämpfer über ein eingestelltes Moment M die Bewegung der Fahrzeugtür 2 beeinflusst . Die Auswerte- und Steuereinheit 7 gibt beispielsweise eine Steuerspannung U aus, welche vom Stellglied 4 in einen Strom I umgewandelt wird. Zusätzlich zur Erfassung der Türbewegung kann die Sensorik 6 auch Sensoren zur Überwachung eines
inneren oder äußeren Türgriffs oder zur Hinderniserkennung im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2 umfassen.
Fig . 2 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild der Fahrzeugtür 2. Wie aus Fig . 2 ersichtlich ist, umfasst die Fahrzeugtür 2 , Scharniere 11, den Dämpfer 5 mit dem als Stromregler ausgeführtem Stellglied 4 , welches von der Auswerte- und Steuereinheit 7 angesteuert wird, einen Innengriff 9.1 , einen Außengriff 9.3 , einen im Umfeld des Inngriffs 9.1 angeordneten Taster 9.2 und eine Einheit zur Türschlossentriegelung 10 , welche über die Auswerte- und Steuereinheit 7 aktiviert wird. Zum Auswerten der Sensorsignale und zum Ausgeben von Steuersignalen umfasst die Auswerte- und Steuereinheit 7 eine CPU 7.2 und einen Analog- /Digitalwandler 7.3 , welcher die empfangenen Sensorsignale zur Verarbeitung in der CPU 7.2 aufbereitet und einen Digital-/Analogwandler 7.1, welcher die Steuersignale von der CPU zur Ausgabe entsprechend aufbereitet . Zum Empfang und zur Ausgabe verfügt die Auswerte- und Steuereinheit zusätzlich über digitale Ein- und Ausgänge .
Wie weiter aus Fig . 2 ersichtlich ist , umfasst die Sensorik 6 einen Positionssensor 6.1 , welcher den Öffnungswinkel φ der Fahrzeugtür detektiert und ein entsprechendes Signal an die Auswerte- und Steuereinheit 7 überträgt, und einen digitalen Laserscanner 6.2 mit zugehöriger Steuereinheit 8 zur Hinderniserkennung . Optional können am Innen- oder Außengriff 9.1 , 9.3 der Fahrzeugtür 2 weitere Sensoren angeordnet und mit der Auswerte- und Steuereinheit 7 verbunden sein, welche eine Betätigung des zugeordneten Griffs 9.1 , 9.3 detektieren und an die Auswerte- und Steuereinheit 7 weiterleiten.
Die dargestellten Scharniere 11 der Fahrzeugtür 2 weisen keine feste Rastung auf, sondern erlauben eine positionsunabhängige kraftarme Bewegung der Fahrzeugtür. Die Scharniere 11 sind so ausgeführt , dass die zugehörige Fahrzeugtür 2 in einem ersten Segment 400 des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür 2 von einem minimalen Öffnungswinkel φ0 bis zu einem ersten Öffnungswinkel φmiD, welcher beispielsweise ca . 15° beträgt , ohne Wirken von äußeren Kräften ins Schloss fällt , also zu kleineren Positionen in Richtung des minimalen Öffnungswinkels φ0 hin beschleunigt wird.
Der eingesetzte Dämpfer 5 weist im freigeschalteten Zustand eine geringe Reibung auf und seine Haltekraft entspricht einem Halte-/Bremsmoment von ca . 100Nm. Der Dämpfer 5 ist so ausgeführt , dass er gut eingesteuert werden kann und schnell auf die Steuersignale anspricht .
Für die Umsetzung der variablen Rastfunktion und der Ausstiegshilfe stehen für den Dämpfer 5 verschiedene Bauarten und Wirkprinzipien zur Auswahl . Prinzipiell lassen sich die Dämpfer 5 in rotatorisch und translatorisch wirkende Dämpfer unterteilen. Die möglichen Aktoren 4 zur Ansteuerung der Dämpfer 5 lassen sich in elektro-hydraulische, elektro- mechanische, magneto-rheologische und elektro-rheologische Wirkungsprinzipien klassifizieren. Es können auch aktive Stelleinheiten wie Elektromotoren, welche rotatorisch oder linear wirken, und Hydraulikantriebe eingesetzt werden.
Für die Ausstiegshilfe wird die Position der Fahrzeugtür 2 ausgewertet , welche beispielsweise als Öffnungswinkel φ vom Positionssensor 6.1 erfasst wird. Durch geeignete Filterung und Differentiation des Signals des Positionssensors 6.1 kann
die Winkelgeschwindigkeit geschätzt werden. Die eingesetzte Tiefpassfilterung stellt dabei einen Kompromiss aus einem möglichst „glatten" Signal, welches ein minimiertes Rauschen aufweist , und einer ausreichend unverfälschten Systembewegung mit geringen Verzögerungen dar. Als Positionssensor 6.1 können Winkelsensoren eingesetzt werden, welche nach dem Hall-Prinzip arbeiten oder als Dreh-Potentiometer ausgeführt sind. Außerdem können auch linear wirkende LängenmessSysteme, mit welchen sich die Position der Fahrzeugtür 2 bestimmen lässt verwendet werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugtür 2 wird nicht die Verschiebung des Dämpfers 5, sondern die Position der Fahrzeugtür 2 selbst erfasst , inklusive der aufgrund der Elastizitäten in der Mechanik der Fahrzeugtür 2 und des Dämpfers 5 auftretenden Bewegungen. Ist der Positionssensor 6.1 in den Dämpfer 5 integriert , dann wird in der Konstruktion des Dämpfers 5 explizit eine elastische Nachgiebigkeit vorgesehen, welche ermöglicht , dass der Sensor 6.1 auch bei blockiertem Dämpfer 5 eine Bewegung der Fahrzeugtür 2 im Rahmen ihrer Nachgiebigkeit erfassen kann.
Der Sensor 6.2 zur Hinderniserkennung erkennt die Position von Objekten im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2 , entweder relativ zum Fahrzeug 1 oder relativ zur aktuellen Position der Fahrzeugtür 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hindernissensor 6.2 als Laserscanner mit einem schwingenden Ablenkspiegel ausgeführt . Der Laserscanner 6.2 ist so an die Fahrzeugtür 2 angeordnet , dass eine Ebene abgetastet wird, welche durch die Scharnierachse verläuft , aber zur Fläche der Fahrzeugtür 2 einen entsprechenden Winkel aufweist . Dadurch können Hindernisse rechtzeitig erkannt werden, welche sich der Fahrzeugtür 2 nähern . Bei einer solchen Anordnung des Hindernissensors 6.2 wird keine
Information über die exakte Position des Hindernisses im Raum benötigt, da der Abstand zur Fahrzeugtür 2 in den relevanten Winkelkoordinaten eindeutig bestimmbar ist .
Fig . 3 zeigt den Funktionsbereich 100 der als Ausstieghilfe wirkenden variablen Rastfunktion. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist , erstreckt sich der Funktionsbereich 100 der Ausstiegshilfe bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vom ersten Öffnungswinkel
bis zum maximalen Öffnungswinkel
Wird die Fahrzeugtür 2 innerhalb des Funktionsbereichs 100 der Ausstiegshilfe in einer beliebigen Position zum Stillstand gebracht oder sinkt die Geschwindigkeit der Fahrzeugtür 2 unter einen Schwellwert , dann wird die Fahrzeugtür 2 durch das maximale Haltemoment des Dämpfers 5 an genau dieser Position blockiert . Erkennt der Hindernissensor 6.2 innerhalb des Öffnungsbereichs ein Hindernis , dann wird der mögliche Öffnungswinkel so begrenzt , dass eine Beschädigung der Fahrzeugtür 2 beim Öffnen verhindert wird . Dadurch reduziert sich auch der Funktiohsbereich der Ausstiegshilfe auf den Bereich unterhalb des Öffnungswinkels, welcher von dem erkannten Hindernis vorgegebenen wird.
Wie weiter aus Fig . 3 ersichtlich ist , erstreckt sich der Funktionsbereich 100 der Ausstiegshilfe nicht über den gesamten Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2. Im ersten Segment 400 des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür 2 bis zum ersten Öffnungswinkel
wird die Fahrzeugtür 2 nicht blockiert . Da ein Ein- oder Aussteigen bei einem so geringen Öffnungswinkel nicht möglich ist , hat dies keinen negativen Einfluss auf den Komfort . Durch die oben beschriebene Ausgestaltung der Scharniere 11 fällt die Fahrzeugtür 2 ins Schloss, wenn sie innerhalb des ersten Segmentes 400 des
Öffnungsbereichs positioniert wird. Diese Funktionalität wird durch die Begrenzung des Funktionsbereichs 100 der Ausstiegshilfe weiterhin gewährleistet . Die Fahrzeugtür 2 ist mit dem maximal möglichen Offnungswinkel
dargestellt . Eine gestrichelt dargestellte Fahrzeugtür 2 zeigt die Ausgangsposition der Fahrzeugtür 2 mit dem minimalen Öffnungswinkel φo=O° , d. h. die geschlossene Fahrzeugtür 2.
Das maximale Haltemoment wird zeitgesteuert eingeblendet , beispielsweise entsprechend einer Sprungantwort eines PT2- Glieds, um ein Rucken zu verhindern und damit das Blockieren der Fahrzeugtür 2 für den Benutzer haptisch angenehm zu gestalten. Durch das maximale Haltemoment wird die Fahrzeugtür 2 in ihrer Rastposition blockiert .
Die Ausstiegshilfe kann beispielsweise abgeschaltet werden, wenn ein Betätigungswunsch mittels einem im Aussengriff 9.3 der Fahrzeugtür 2 eingelassenen mechanischen Taster, mit dem erkannt wird, ob der Bediener den Griff 9.3 anfasst , oder mittels eines kapazitiven Sensors am Innengriff 9.1 der Fahrzeugtür 2 erfasst wird. Zusätzlich zu diesen Sensoren, welche die Hand des Fahrers am Griff 9.1 , 9.3 detektieren, kann am oberen Ende des Innengriffs ein weiterer Taster angeordnet sein. Zur Erfassung des Betätigungswunsches können auch andere Sensoren eingesetzt werden. Mit Hilfe der Sensoren wird erkannt , ob der Fahrer den inneren oder äußeren Türgriff 9.1 , 9.3 greift . Ist dies erfüllt, wird die maximale Haltekraft ausgeschaltet , so dass der Fahrer die Fahrzeugtür 2 ohne Kraftaufwand aus ihrer Rastposition bewegen kann . Das maximale Haltemoment wird zeitgesteuert ausgeblendet , beispielsweise entsprechend einer Sprungantwort eines PT2- Glieds, um ein Rucken zu verhindern und damit das Aufheben
der Blockierung der Fahrzeugtür 2 für den Benutzer haptisch angenehm zu gestalten.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Zustandsdiagramm der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür 2 mit Ausstiegshilfe . Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist die Fahrzeugtür 2 in einem ersten Zustand Zl frei beweglich und wird, wenn der aktuelle Öffnungswinkel innerhalb des Funktionsbereichs 100 liegt und die Geschwindigkeit einen Schwellwert unterschreitet , über ein PT2-Glied 12 mit einer ersten Zeitkonstanten und über den Dämpfer 5 mit dem maximalen Haltemoment beaufschlagt . In einem zweiten Zustand Z2 wird die Fahrzeugtür 2 mittels des maximalen Haltemoments solange aktiv blockiert , bis die Auswerte- und Steuereinheit 7 über eine entsprechende Sensorik erkennt , dass der Benutzer den inneren oder äußern Türgriff 9.1 , 9.3 greift . Das maximale Haltemoment wird über ein zweites PT2-Glied 13 mit einer zweiten Zeitkonstante aufgehoben und die Fahrzeugtür 2 kehrt in den ersten frei beweglichen Zustand Zl zurück. Die PT2-Filter 12 , 13 gewährleisten ein ruckfreies Ein- und Ausblenden des maximalen Haltemomentes und können verschiedene Zeitkonstanten aufweisen, wodurch der Gesamtkomfort des Systems spürbar erhöht wird. Durch die hohen Haltekräfte werden den Fahrzeugnutzern durch die blockierte Fahrzeugtür beim Ein- und Aussteigen zusätzliche Halte- und Abstützmöglichkeiten zur Verfügung gestellt .
Das Ein- und Aussteigen kann für den Fahrzeugnutzer deutlich leichter sein, wenn er die Möglichkeit hat , sich nicht nur am Lenkrad, dem Sitz, den Griffen im Fahrzeug und der A- und B- Säule, sondern auch an der Tür abzustützen. Die Ausstiegshilfe blockiert die Tür in einer beliebigen Position und kann dem Fahrzeugnutzer als Geländer oder Stütze dienen.
Die Tür kann aus der geschlossenen Position ohne Kraftaufwand geöffnet und positioniert werden. Kommt die Tür zum Stillstand, d. h. sinkt die Geschwindigkeit der Tür unter einen Schwellwert , wird die Tür mit maximaler Haltekraft gehalten. Durch Greifen des inneren oder äußeren Türgriffs, wird die Tür wieder freigegeben.