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STAND DER
TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Verhinderung einer Kollision einer um eine Türscharnierachse schwenkbar gelagerten
Tür mit
einem Hindernis bei einer Öffnung der
Tür.
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Obwohl
auf beliebige Türen
und auf beliebige Hindernisse anwendbar, werden die vorliegende Erfindung
sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf eine Kraftfahrzeugtür und ein
punktförmiges
Hindernis bzw. ein flächenförmiges Hindernis
näher erläutert.
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Allgemein
besteht die Problematik, dass beim Öffnen einer der Türen des
Kraftfahrzeuges der maximale Türöffnungswinkel
den jeweils vorherrschenden Platzverhältnissen derart angepasst werden
sollte, dass weder die Kraftfahrzeugtür noch neben dem Fahrzeug befindliche
Gegenstände,
insbesondere andere Fahrzeuge, durch Aufeinandertreffen beschädigt werden
können.
Denn es ist bekannt, dass beim Parken von Fahrzeugen auf beengten
Abstellplätzen
mehr oder weniger starke Lack- oder auch Blechschäden entstehen,
nur weil ein Fahrzeugbenutzer beim Öffnen seiner Kraftfahrzeugtür etwas
unachtsam ist.
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Die
häufigsten
Schäden
beim Öffnen
der Kraftfahrzeugtüre
entstehen dabei im Bereich der unteren Türkante und der der Türscharnierachse
abgekehrten vertikalen Türkante.
Die untere Türkante
ist besonders gefährdet,
weil der Kraftfahrzeugbenutzer diesen Bereich bei geschlossener
Tür durch
Blick aus dem Seitenfenster lediglich bedingt einsehen kann. Ebenso
gefährdet
ist der Bereich um die der Türscharnierachse
abgekehrten vertikalen Türkante, da
hier der Schwenkbereich der Türe
am größten ist. Diese
vertikale Türkante
stößt als erstes
an seitliche Hindernisse, wie beispielsweise an Fahrzeuge, Wände, Pfosten,
oder dergleichen.
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Beispielsweise
sind im Stand der Technik als Abstands-Hilfsmittel für den Kraftfahrzeugbenutzer Ultraschall-Sensoren
zur Bestimmung des Abstandes zu einem Objekt auf dem Markt eingeführt worden.
Derartige Ultraschall-Sensoren sind beispielsweise im Front- und/oder
befestigt. Die Ultraschall-Sensoren erfassen dabei, ob ein Gegenstand, wie
Beispielsweise ein parkendes Fahrzeug, einen bestimmten Abstand
zum Kraftfahrzeug bzw. zum Ultraschall-Sensor, unterschreitet. Bei
Unterschreiten eines vorgegebenen Sicherheitsabstandes wird ein akustisches
und/oder optisches Signal an den Kraftfahrzeugbenutzer abgegeben,
um diesem zu signalisieren, dass eine Weiterfahrt in derselben Richtung zu
einem Kontakt mit dem Objekt oder dass eine weitere Unterschreitung
des Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem sich
in Fahrtrichtung befindlichen Objekt zu einer Gefährdung der Fahrsicherheit
führen
wird.
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Die
von den Ultraschall-Sensoren ausgesendeten Schallwellen werden in
den die Fahrzeugkarosserie umgebenden Raum abgegeben und aus den
rückkehrenden
Echowellen der Abstand des reflektierenden Hindernisses ermittelt.
Die von den Ultraschall-Sensoren empfangenen reflektierten Echosignale
werden u.a. auf einen einstellbaren Verstärker geführt und mittels eines Vergleichers
mit einem Bezugs- oder Referenzsignal verglichen. Die erhaltenen
Ausgangssignale werden beispielsweise mittels einer gemeinsamen
Steuereinheit ausgewertet, wobei abstandsabhängige akustische und/oder optische
Anzeigen aktiviert werden.
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Ultraschall-Sensoren
verfügen über eine
minimale Messentfernung, unterhalb derer Distanzen nicht mehr gemessen
werden können,
wobei sich die minimale Messentfernung aus dem Nachschwingen des
Membransystems der Sensoreinrichtung ergibt. Diese minimale Messentfernung
bzw. diese Messgrenze liegt abhängig
von dem technischen Aufbau der Sensoreinrichtung im Bereich von
etwa 20 cm. Echosignale kürzerer
Distanz verschmelzen mit dem Nachschwingen des Membransystems und
können somit
nicht mehr erfasst werden.
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Aus
der
DE 40 25 507 A1 ist
beispielsweise ein Kraftfahrzeug-Türfeststeller bekannt, bei dem
in Abhängigkeit
von der Türbetätigung eine
Türbrems- bzw.
Türhalteeinrichtung
wirksam geschaltet wird. Der Kraftfahrzeug-Türfeststeller bleibt wirkungslos, solange
die Kraftfahrzeugtür
betätigt
wird. Eine Türbetätigung wird
mittels Sensoren, z.B. in Form von Berührungsschaltern, die an Türbetätigungseinrichtungen,
wie z.B. Türgriffen,
angebracht sind, erkannt. Nach Loslassen der Türbetätigungseinrichtungen wird der
Kraftfahrzeug-Türfeststeller
wirksam geschaltet.
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Aus
der
DE 195 33 804
A1 ist ein System bekannt, in welchem am hinteren Rand
der Kraftfahrzeugtür
eine Sensoreinrichtung angeordnet ist, welche den mit wachsendem
Türöffnungswinkel
abnehmenden Abstand vom Kraftfahrzeug registriert, bis dieser einen
vorbestimmten Wert erreicht, wodurch ein elektrisches Signal an
eine Türfeststelleinrichtung geleitet
wird, welche sofort auslöst
und quasi ohne Verzögerung
eine weitere Vergrößerung des
Türöffnungswinkels
unterbindet.
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An
diesem Ansatz hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt,
dass bei einer derartigen Hinderniserfassung zur Abstandsmessung nicht
zuverlässig
sichergestellt wird, dass die Sensoreinrichtung ein Echo empfängt, da
ein Verlust von Echos bei einer Winkeländerung der Sensoreinrichtung
bezüglich
des Hindernisses aufgrund eines Öffnens
der Tür
auftritt. Bei einem Öffnen
der Türe
kann eine relativ große
Winkeländerung
auftreten, so dass eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür bestehen
kann, dass Echos verloren gehen bzw. dass Echos neu hinzutreten,
wodurch keine genaue Aussagen über
den augenblicklich vorherrschenden Zustand gegeben werden können.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problematik besteht
also allgemein darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen,
welche eine Kollisionsverhinderung, insbesondere der unteren Türkante und
der der Türscharnierachse
abgekehrten vertikalen Türkante,
unter Berücksichtigung des
Verlustes einzelner Echos und des Hinzutretens einzelner Echos beim Öffnen der
Kraftfahrzeugtür gewährleisten.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
mit den Merkmalen des verfahrensseitigen Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit den Merkmalen des vorrichtungsseitigen Anspruchs 18 weisen gegenüber den
bekannten Lösungsansätzen den Vorteil
auf, dass aufgrund einer zuverlässigen
Auswertung eine sichere Verhinderung einer Kollision einer um eine
Türscharnierachse
schwenkbar gelagerten Kraftfahrzeugtür mit einem Hindernis bei einem Öffnen der
Kraftfahrzeugtür
gewährleistet
wird.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin,
dass für
eine sichere Echo-Auswertung sowohl der Einsatz einer Objektverfolgung
als auch der Einsatz einer Hindernisabstandsberechnung miteinander
derart kombiniert werden, dass durch die gezielte Kombination dieser beiden
Funktionalitäten
eine hohe Absicherung im Bereich der Kraftfahrzeugtür aufgrund
der doppelten Auswertung geschaffen wird. Ferner werden die Sensoreinrichtungen
zur vorzugsweisen Überwachung der
unteren Türkante
und der der Türscharnierachse abgekehrten
vertikalen Türkante
der zu überwachenden
Kraftfahrzeugtür
derart integriert, dass der Abstand der Sensoreinrichtungen zu der
jeweils zugeordneten Kraftfahrzeugtürkante jeweils der minimalen
Messentfernung der jeweiligen Sensoreinrichtung entspricht. Somit
bildet der Bereich unterhalb der minimalen Messentfernung einen
Bereich, in dem das Echo innerhalb einer sogenannten Totzeit liegt,
d.h. die Echos, die dichter als die minimale Messentfernung an der
Sensoreinrichtung liegen, reichen in die Nachschwingzeit des Membransystems
der Sensoreinrichtung. Somit kann zumindest die definitive Aussage
getroffen werden, dass ein Hindernis im Nahbereich erfasst wird,
wodurch entsprechend zuverlässig reagiert
werden kann.
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In
den Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des
im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und der im Anspruch 18 angegebenen
Vorrichtung.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung werden drei Sensoreinrichtungen verwendet,
welche vorzugsweise zwei Sensorpaare bilden, wobei die Achsen der
beiden Sensorpaare jeweils einen Schnittpunkt mit der Türscharnierachse
aufweisen, welcher jeweils den Drehpunkt des jeweiligen Sensorpaares
beim Öffnen
der Kraftfahrzeugtür
definiert. Vorzugsweise ist eine erste Sensoreinrichtung in etwa
in Höhe
des Türgriffs
der Kraftfahrzeugtür
und in einem Abstand zu der der Türscharnierachse abgekehrten vertikalen
Türkante
positioniert, welcher der minimalen Messentfernung der ersten Sensoreinrichtung
entspricht. Eine zweite Sensoreinrichtung ist vorzugsweise in etwa
in Höhe
der Stoßleiste
der Kraftfahrzeugtür
und in einem Abstand zu der der Türscharnierachse abgekehrten
vertikalen Türkante und
zu der unteren horizontalen Türkante
positioniert, welcher der minimalen Messentfernung der zweiten Sensoreinrichtung
entspricht. Analog ist eine dritte Sensoreinrichtung vorteilhaft
in etwa in Höhe der
Stoßleiste
der Kraftfahrzeugtür
und in einem Abstand zu der unteren horizontalen Türkante positioniert,
welcher der minimalen Messentfernung der dritten Sensoreinrichtung
entspricht. Besonders bevorzugt weisen die erste Sensoreinrichtung,
die zweite Sensoreinrichtung und die dritte Sensoreinrichtung die
gleichen minimalen Messentfernungen auf. Somit wird durch die minimale
Messentfernung eine zusätzliche
Absicherung derart geschaffen, dass Echos innerhalb der Totzeitgrenze
des Sensorsystems als Hindernis im Nahbereich zuverlässig erfasst
werden und ein sofortiges Anhalten bzw. Abbremsen der Türöffnung aktiviert
werden kann. Ferner werden durch eine derartige Anordnung die besonders
gefährdeten untere
horizontale Türkante
und die der Türscharnierachse
abgekehrte vertikale Türkante überwacht.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Sensoreinrichtungen
als Ultraschall-, Infrarot- oder Mikrowellen-Sensoreinrichtungen
ausgebildet. Vorzugsweise werden die Direktechos und die Kreuzechos
der einzelnen Sensoreinrichtungen eines Sensorpaares für eine Auswertung
berücksichtigt.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden die vorab bestimmten bei der maximalen Türendstellung zu erwartenden
Echosignale in einer Speichereinrichtung abgespeichert. Somit wird
ein schneller Zugriff für
einen Vergleich auf die vorab bestimmten zu erwartenden Echosignale gewährleistet.
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Vorzugsweise
werden bei Erfassung eines punktförmigen Hindernisses die zu
erwartenden Echosignale bei Annäherung
der Kraftfahrzeugtür
an das punktförmige
Hindernis unter Berücksichtigung des
Kreisbogens vorab bestimmt, auf welchem sich das punktförmige Hindernis
in Richtung der Kraftfahrzeugtür
beim Öffnen
derselben bewegt. Bei Erfassung eines flächenförmigen Hindernisses werden vorteilhaft
die zu erwartenden Echosignale bei Annäherung der Kraftfahrzeugtür an das
flächenförmige Hindernis
unter Berücksichtigung
mehrerer Kreisbögen
vorab bestimmt, auf welchen sich die einzelnen Sensoreinrichtungen
eines Sensorpaares in Richtung des flächenförmigen Hindernisses bewegen.
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Vorteilhaft
werden die einzelnen Echosignale der einzelnen Sensorpaare untereinander
auf Plausibilität überprüft. Somit
wird ein sicheres Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
sicheren Verfahrens für
eine Kollisionsverhinderung geschaffen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Türbremseinrichtung durch den
kritischeren der beiden ermittelten Zustände aus Annäherung der von der mindestens
einen Sensoreinrichtung empfangenen Echosignale an die zu erwartenden
Echosignale in der maximalen Türendstellung und
aus Unterschreiten eines vorbestimmten Mindestabstandes durch den
den durch die mindestens eine Sensoreinrichtung empfangenen Echosignale zugeordneten
Abstandswert der mindestens einen Sensoreinrichtung zu einem Hindernis
aktiviert. Somit wird die Messqualität erhöht und die Kombination der
zwei Messfunktionalitäten "Objektverfolgung" und "Abstandsberechnung" vorteilhaft ausgenutzt.
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Die
Türbremseinrichtung
wird vorzugsweise bei Erreichen der maximalen Türendstellung maximal abgebremst
bzw. angehalten, da in diesem Fall ein besonders hohes Gefährdungspotential
besteht.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird zumindest der seitliche Bereich der Kraftfahrzeugtür durch
die Sensorpaare überwacht,
wenn sich das Kraftfahrzeug unterhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit
bewegt oder zum Stillstand kommt. Somit erfolgt eine Aktivierung
der Vorrichtung und des Verfahrens lediglich zu relevanten Zeitpunkten,
was aus energietechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft ist. Ferner
wird das Generieren eines Hindernisbildes vorzugsweise lediglich bei
Betätigung
des Türmechanismus
ausgeführt.
Somit wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
lediglich dann aktiviert, wenn ein Öffnen der Kraftfahrzeugtür vorliegt.
Dies ist wiederum aus ergonomischen Gründen vorteilhaft.
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Beispielsweise
können
zusätzlich
die Daten einer etwaigen Einparkhilfe mit berücksichtigt werden. Da oftmals
Sensoren für
eine Einparkhilfe an dem Kraftfahrzeug vorgesehen sind, welche auch
einen seitlichen Bereich des Kraftfahrzeuges mit abdecken, können die
von diesen Sensoren erfassten Daten zusätzlich berücksichtigt und mitausgewertet werden.
Dies erhöht
ferner die Zuverlässigkeit
des Systems.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel kann
ein Türöffnungswinkel
vorab für
die maximale Türendstellung
bestimmt und in der Speichereinrichtung abgespeichert werden. Beispielsweise
ist eine Einrichtung zum Messen des augenblicklichen vorherrschenden
Türwinkels
in dem Kraftfahrzeug vorgesehen, welche den augenblicklich gemessenen Türöffnungswinkel
mit dem vorab bestimmten Türöffnungswinkel
für die
maximale Türendstellung
vergleicht und beispielsweise aufgrund des Türöffnungswinkels zu erwartende
Echosignale bestimmt. Somit kann auch unter Berücksichtigung des Türöffnungswinkels
die Türbremseinrichtung
entsprechend aktiviert werden.
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Zusätzlich kann
vorzugsweise die maximale Türöffnungsgeschwindigkeit
durch Aktivieren der Türbremseinrichtung
beschränkt
werden, so dass beispielsweise bei schwieriger Hinderniskonstellation für die laufende
Messung beim Öffnen
der Tür
genügend
Messwerte vorliegen.
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ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Figuren der Zeichnung dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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In
den Figuren zeigen.
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1 eine
Vorderansicht einer Kraftfahrzeugtür mit angeordneten Sensoreinrichtungen
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Draufsicht auf eine von einem punktförmigen Hindernis im Abstand
angeordnete geschlossene Kraftfahrzeugtür gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Draufsicht auf eine von einem punktförmigen Hindernis im Abstand
angeordnete geöffnete
Kraftfahrzeugtür
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Draufsicht auf eine von einem punktförmigen Hindernis im Abstand
angeordnete geschlossene Kraftfahrzeugtür bei einer Voraussage einer
Kollision der Kraftfahrzeugtür
mit dem punktförmigen
Hindernis gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Draufsicht auf eine von einem punktförmigen Hindernis im Abstand
angeordnete geschlossene Kraftfahrzeugtür bei einer Voraussage eines
Vorbeistreifens der Kraftfahrzeugtür an dem punktförmigen Hindernis
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Draufsicht auf eine von einem flächenförmigen Hindernis
im Abstand angeordnete geschlossene Kraftfahrzeugtür gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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7 eine
Draufsicht auf eine von einem punktförmigen Hindernis im Abstand
angeordnete geschlossene Kraftfahrzeugtür mit angeformtem Außenspiegel
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 illustriert
eine Vorderansicht einer Kraftfahrzeugtür 1 in geschlossener
Stellung. Die Kraftfahrzeugtür 1 ist
oberhalb einer Türschwelle 2 angeordnet,
welche als Begrenzung der Kraftfahrzeugtür 1 in Bezug auf die
Fahrbahn 3 dient. Die Kraftfahrzeugtür 1 weist gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung insgesamt drei Sensoreinrichtungen auf,
eine erste Sensoreinrichtung 4, eine zweite Sensoreinrichtung 5 und
eine dritte Sensoreinrichtung 6. Die Kraftfahrzeugtür 1 ist
um eine vertikale Türscharnierachse 7 schwenkbar
gelagert.
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Die
drei Sensoreinrichtungen 4, 5 und 6 werden
vorzugsweise derart in der Kraftfahrzeugtür 1 positioniert bzw.
integriert, dass eine optimale Absicherung in Bezug auf die untere
horizontale Türkante 8 und
die der Türscharnierachse 7 abgekehrte
vertikale Türkante 9 erfolgt,
was im folgenden unter Bezugnahme auf 1 näher erläutert wird.
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Die
drei Sensoreinrichtungen 4, 5 und 6 werden
vorzugsweise in einem Dreieck derart positioniert, dass alle Sensoreinrichtungen
zueinander benachbart sind. Somit können alle möglichen Direktechos, d.h. eine
Ultraschall-Wellen sendende Sensoreinrichtung wirkt gleichzeitig
als Empfänger,
und Kreuzechos, d.h. die zu der Ultraschall-Wellen sendenden Sensoreinrichtung
unmittelbar benachbarten Sensoreinrichtungen sind als Empfänger geschaltet, freigegeben
werden. Wie in 1 ersichtlich ist, wird gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die erste Sensoreinrichtung 4 in etwa in Höhe des Türgriffs
der Kraftfahrzeugtür
positioniert, wobei der Abstand der ersten Sensoreinrichtung 4 zu
der der Türscharnierachse 7 abgekehrten
vertikalen Türkante 9 der
minimalen Messentfernung des Systems bzw. der ersten Sensoreinrichtung 4 entspricht.
Die minimale Messentfernung der ersten Sensoreinrichtung 4 ist
in 1 durch den dichter an der Sensoreinrichtung 4 eingezeichneten
Echoteilkreis 10 gekennzeichnet, was weiter unten ausführlicher
beschrieben wird.
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Die
zweite Sensoreinrichtung 5 ist beispielsweise in etwa in
Höhe der
Stoßleiste
der Kraftfahrzeugtür 1 positioniert,
wobei der Abstand gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
sowohl zur vertikalen Türkante 9 als
auch zur unteren horizontalen Türkante 8 der
minimalen Messentfernung der Sensoreinrichtung 5 entspricht,
was in 1 wiederum durch den mit dem Bezugszeichen 10 versehenen Echoteilkreis
dargestellt ist, welcher dichter an der Sensoreinrichtung 5 eingezeichnet
ist.
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Wie
in 1 ferner ersichtlich ist, wird gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die dritte Sensoreinrichtung 6 beispielsweise ebenfalls
in etwa in Höhe
der Stoßleiste
positioniert, wobei der Abstand zur unteren horizontalen Türkante 8 wiederum
der minimalen Messentfernung der Sensoreinrichtung 6 entspricht.
Die minimale Messentfernung ist wiederum durch den mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichneten
Echoteilkreis dargestellt, welcher näher an der Sensoreinrichtung 6 liegt.
Vorzugsweise sind die drei Sensoreinrichtungen 4, 5 und 6 derart ausgebildet,
dass sie dieselbe minimale Messentfernung 10 besitzen.
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Durch
eine derartige vorteilhafte Positionierung der Sensoreinrichtungen 4, 5 und 6 liegt
der zu beurteilende Bereich, in welchem eine Kollision der Kraftfahrzeugtür 1 mit
einem sich seitlich des Kraftfahrzeuges befindlichen Hindernis auftreten
kann, oberhalb dieser minimal erfassbaren Messentfernung 10 bzw.
dieser minimalen Messgrenze 10. Wie oben bereits erläutert, weisen
die Ultraschall-Sensoreinrichtungen 4, 5 und 6 jeweils
eine einheitliche minimale Messentfernung 10 auf, die sich
aus dem Nachschwingen des Membransystems gibt. Diese Grenze liegt
abhängig
von dem technischen Aufbau der Sensoreinrichtungen im Bereich von
etwa 20 cm. Echos, welche eine kürzere
Distanz zu der jeweiligen Sensoreinrichtung aufweisen, verschmelzen
mit dem Nachschwingen und können
somit nicht gemessen bzw. erfasst werden. Die oben ausgeführte Positionierung
der Sensoreinrichtungen 4, 5 und 6 bietet den
Vorteil, dass Hindernisse, welche noch exakt lokalisiert werden
können,
auch keine Kollision mit der Kraftfahrzeugtür erzeugen. Bei Hindernissen,
bei welchen die Nachschwingzeit mit der Hindernisdistanz verschmilzt,
kann zwar ein Hindernis messtechnisch detektiert werden, jedoch
kann diesem Hindernis kein genauer Abstand zugewiesen werden. Ein derartiger
Fall liegt dann bereits in dem Abstandsbereich, in welchem die Hindernisse
die Kraftfahrzeugtür 1 beschädigen würden. Somit
können
durch eine derartige Positionierung der Sensoreinrichtungen 4, 5 und 6 zwei
Fälle unterschieden
werden: a) kann das Hindernis messtechnisch exakt erfasst werden und
liegt das Hindernis außerhalb
der minimalen Messentfernung 10 bzw. außerhalb des Nachschwingens,
so ist der Abstand des Hindernisses zu der Kraftfahrzeugtür 1 für eine Kollision
ungefährlich;
und b) kann das Hindernis zwar im Nachschwingen erkannt werden,
der Abstand des Hindernisses zu der Kraftfahrzeugtür 1 jedoch
nicht mehr exakt bestimmt werden, so wird das Hindernis als innerhalb
der minimalen Messentfernung 10 liegend und somit ein Abstand
des Hindernisses im gefährdeten
Bereich für die
Kraftfahrzeugtür
erkannt.
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Ferner
kann aufgrund der dreiecksförmigen Anordnung
der drei Sensoreinrichtungen 4, 5 und 6 gemäß 1 mit
einer minimalen Anzahl an Sensoreinrichtungen eine höchstmögliche Überwachung des
Türöffnungsbereiches
bzw. des Schwenkbereiches in Bezug auf die untere horizontale Türkante 8 und
die vertikale Türkante 9 gewährleistet
werden. Ausgehend von den Möglichkeiten
eines Ultraschall-Sensors kann sowohl die untere horizontale Türkante 8 als
auch die vertikale Türkante 9 nicht
mit einem einzigen Sensor abgesichert werden. Zur alleinigen Überwachung
der unteren Türkante 8 und
der vertikalen Türkante 9 würden somit
je zwei Sensoren, also insgesamt vier Sensoren, benötigt werden. Durch
obige Positionierung der zweiten Sensoreinrichtung 5 im
Schnittbereich von unterer Türkante 8 und
vertikaler Türkante 9 kann
die Überwachung
mit lediglich drei Sensoreinrichtungen 4, 5 und 6 realisiert
werden, da die zweite Sensoreinrichtung 5 zur Überwachung
sowohl der unteren horizontalen Türkante 8 als auch
der vertikalen Türkante 9 verwendet werden
kann. Somit sichern die Sensoreinrichtungen 4 und 5 die
der Türscharnierachse 7 abgekehrte
vertikale Türkante 9 und
die Sensoreinrichtungen 5 und 6 die untere horizontale
Türkante 8 ab.
Es ist für
einen Fachmann offensichtlich, dass weitere Bereiche, insbesondere
der Bereich vor der Kraftfahrzeugtür 1 ebenfalls mitüberwacht
wird.
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In 1 ist
für jede
Sensoreinrichtung 4, 5 und 6 ein zweiter
Echoteilkreis 11 eingezeichnet, welcher weiter von der
jeweiligen Sensoreinrichtung entfernt liegt. Der Echoteilkreis 11 kennzeichnet
die Grenze, bei der Gefahr durch Beschädigung der Kraftfahrzeugtür 1 durch
ein Hindernis besteht und definiert somit einen Kollisionsgefahr-Grenzwert 11. Ferner
ist in 1 ein Kreuzecho des Sensorpaares 5/6 mit
dem Bezugszeichen 16 exemplarisch dargestellt.
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Wie
ferner in 1 ersichtlich ist, bilden die Sensoreinrichtungen 4 und 6 ein
Sensorpaar 4/6, wobei die Achse des Sensorpaares 4/6,
d.h. die Verlängerung
der Verbindung zwischen den Sensoreinrichtungen 4 und 6,
die Türscharnierachse 7 in
dem Drehpunkt 12 schneidet. Analog bilden die Sensoreinrichtungen 5 und 6 ein
Sensorpaar 5/6, wobei die Achse des Sensorpaares 5/6,
d.h. die Verlängerung der
Verbindung zwischen den Sensoreinrichtungen 5 und 6,
die Türscharnierachse 7 in
dem Drehpunkt 13 schneidet. Somit dreht sich bei einem Öffnen der Kraftfahrzeugtür 1 das
Sensorpaar 4/6 um den Drehpunkt 12 und
das Sensorpaar 5/6 um den Drehpunkt 13.
Somit stellen die Drehpunkte 12 bzw. 13 jeweils den
Kreisbogen-Mittelpunkt dar, auf dem sich die jeweilige Achse des
Sensorpaares 4/6 bzw. 5/6 an
ein etwaiges Hindernis annähert,
worauf im Folgenden näher
eingegangen wird.
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Bewegt
sich das Kraftfahrzeug beispielsweise unterhalb einer vorbestimmten
Geschwindigkeit oder kommt das Kraftfahrzeug vollständig zum
Stillstand, überwachen die
Sensoreinrichtungen 4, 5 und 6 den seitlichen
Bereich der zu überwachenden Kraftfahrzeugtür 1.
Zusätzlich
können
dabei etwaige Sensoreinrichtungen einer in dem Kraftfahrzeug vorhandenen
Einparkhilfe mit verwendet und ausgewertet werden. Betätigt der
Kraftfahrzeugbenutzer eventuell bei einem zum Stillstand gekommenen
Fahrzeug den Türmechanismus,
wird aus den durch die einzelnen Sensoreinrichtungen aufgenommenen
Daten ein Hindernisbild vor der zu überwachenden Kraftfahrzeugtür 1 erstellt.
Dabei werden alle relevanten Direktechos und alle relevanten sogenannten Kreuzechos
für die
Auswertung verwendet. Aus diesem generierten Hindernisbild auf Grundlage
der durch die Sensoreinrichtungen erfassten Hindernisdaten wird
eine maximale Türendstellung
berechnet, beispielsweise mittels einer gemeinsamen Steuereinheit
(nicht dargestellt), in welcher es noch zu keiner Kollision der
Kraftfahrzeugtür 1 mit
einem durch die Sensoreinrichtungen erfassten Hindernis kommt. Daraus
können
für die
maximale Türendstellung
ein Türöffnungswinkel
und die zu erwartenden Echos, welche in der Türendstellung von den jeweiligen
Sensoreinrichtungen voraussichtlich empfangen werden, bestimmt werden.
Diese vorab bestimmten Werte für den
Türöffnungswinkel
und die zu erwartenden Echos werden vorzugsweise in einer Speichereinrichtung
(nicht dargestellt) der Steuereinheit abgespeichert.
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Bei
einem Öffnen
der Kraftfahrzeugtür 1 durch
den Kraftfahrzeugbenutzer werden. die Direktechos und Kreuzechos
der einzelnen Sensoreinrichtungen in einer laufenden Messung empfangen,
ausgewertet und mit den in der Speichereinrichtung abgespeicherten,
vorab bestimmten Werten verglichen.
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Kommt
es zu einer Annäherung
der Kraftfahrzeugtür
an die vorberechnete Türendstellung,
so wird beispielsweise durch die Steuereinheit eine Türbremseinrichtung
(nicht dargestellt) aktiviert. Die Türbremseinrichtung kann dabei
beispielsweise als hydraulische Einrichtung ausgebildet werden,
welche über
Signalleitungen mit der Steuereinheit verbunden ist. Eine Aktivierung
der Türbremseinrichtung kann
entweder ein Abbremsen der Kraftfahrzeugtür 1 mit einer vorbestimmten
negativen Beschleunigung oder ein sofortiges Anhalten der Kraftfahrzeugtür 1 in der
gegenwärtigen
Position bewirken.
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Zusätzlich werden
durch die Sensoreinrichtungen Abstandsmessungen ausgeführt, welche
bei einem Öffnen
der Tür
den Abstand der jeweiligen Sensoreinrichtung zu dem detektierten
Hindernis erfassen und auswerten.
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Somit
wird erfindungsgemäß eine Auswertelogik
verwendet, welche die Objektverfolgung bei einem Öffnen der
Kraftfahrzeugtür 1 mit
einer Abstandsberechnung kombiniert. Somit wird die Türbremseinrichtung
vorzugsweise dann aktiviert, wenn eine Annäherung der von den Sensoreinrichtungen empfangenen
Echosignale an die zu erwartenden Echosignale in der maximalen Türendstellung,
welche in der Speichereinrichtung vorab abgespeichert werden, oder
wenn eine Unterschreitung eines vorbestimmten Mindestabstandes durch
die von den Sensoreinrichtungen empfangenen Echosignale zugeordneten
Abstandswert zwischen der jeweiligen Sensoreinrichtung und dem Hindernis
auftritt.
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Die
oben beschriebene Objektverfolgung ist dadurch charakterisiert,
dass sich die Kraftfahrzeugtür 1 beim Öffnen derselben
in Kreisbögen
in Richtung des Hindernisses annähert,
wie oben bereits erläutert
wurde. Der Öffnungsweg
der Kraftfahrzeugtür 1 ist
demnach vorab bekannt und die Lage des Hindernisses ist durch Auswertung
der erfassten Hindernisdaten ebenfalls ermittelbar. Somit kann bei
einer Bewegung der Kraftfahrzeugtür 1 beim Öffnen derselben
entlang der Kreisbögen
eine sichere und genaue Vorhersage des Hindernis-Standortes bezogen auf
den Öffnungsweg
der Kraftfahrzeugtüre
getroffen werden.
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Im
Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 Ausführungsbeispiele
für ein punktförmiges Hindernis 14 näher erläutert. 2 illustriert
eine Draufsicht auf eine Kraftfahrzeugtür 1 in geschlossener
Stellung, welche von einem punktförmigen Hindernis 14 im
Abstand angeordnet ist, 3 illustriert eine Draufsicht
auf eine Kraftfahrzeugtür 1 in
geöffneter
Stellung, welche von einem punktförmigen Hindernis 14 im
Abstand angeordnet ist, 4 illustriert eine Draufsicht
auf eine Kraftfahrzeugtür 1 in geschlossener
Stellung im Abstand von einem punktförmigen Hindernis 14 mit
Kollisionsgefahr und 5 eine Draufsicht auf eine Kraftfahrzeugtür 1 in
geschlossener Stellung im Abstand von einem punktförmigen Hindernis 14 außerhalb
einer Kollisionsgefahr.
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In
den 2 bis 7 wird die vorliegende Erfindung
exemplarisch an dem Sensorpaar 5/6, bestehend
aus den Sensoreinrichtungen 5 und 6, näher erläutert, welche
bei einem Öffnen
der Kraftfahrzeugtür 1 um
den Drehpunkt 13 geschwenkt werden. Auf analoge Weise gelten
die nachfolgenden Erläuterungen
selbstverständlich
auch für
das Sensorpaar 4/6, bestehend aus den Sensoreinrichtungen 4 und 6, welche
bei einem Öffnen
der Kraftfahrzeugtür 1 um den
Drehpunkt 12 geschwenkt werden. Eine Auswertung erfolgt
vorzugsweise unter gemeinsamer Berücksichtigung der beiden Sensorpaare 4/6 und 5/6.
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Berührt der
Kraftfahrzeugbenutzer den Türmechanismus,
wird beispielsweise ein punktförmiges Hindernis 14,
wie in 2 ersichtlich ist, durch Auswerten der Direktechos
der beiden Sensoreinrichtungen 5 und 6 als auch
der Kreuzechos 5/6 erfasst. Die Direktechos und
die Kreuzechos sind in den Figuren schematisch durch die Doppelpfeile
illustriert.
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Für das punktförmige Hindernis 14,
welches beispielsweise einen Pfosten, einen Baumstamm, oder dergleichen
darstellt, verläuft
die Annäherungsbewegung
der Kraftfahrzeugtür 1 an
das punktförmige
Hindernis 14 auf einem Kreisbogen 18, welcher als
Kreisbogenmittelpunkt den Drehpunkt 13 des Sensorpaares 5/6 und
einen Radius r besitzt. Aufgrund dieses vorab berechneten Kreisbogens 18 kann
eine Vorhersage für
den Verlauf der Direktechos und der Kreuzechos bei Annäherung des punktförmigen Hindernisses 14 an
die Kraftfahrzeugtür 1 getroffen
werden. Für
jeden Standort des punktförmigen
Hindernisses 14 kann eine Vorhersage für das Direktecho der Sensoreinrichtung 5,
für das
Direktecho der Sensoreinrichtung 6 und für das Kreuzecho
des Sensorpaares 5/6 getroffen werden. Ferner
können
die Echos untereinander auf Plausibilität überprüft werden, wobei beispielsweise
die Steuereinheit ein „Zueinanderpassen" der Echos überprüft, d.h.
ob die empfangenen Echosignale ein plausibles Gesamtergebnis liefern
oder nicht. Somit kann die Sicherheit des Systems weiter erhöht werden.
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Durch
eine derartige Bestimmung der Art und der Position des Hindernisses
kann eine Vorhersage darüber
getroffen werden, ob das Hindernis mit der Kraftfahrzeugtür 1 kollidieren
würde,
wie in 4 dargestellt ist, oder ob die Kraftfahrzeugtür 1 ohne
einer Kollision an dem Hindernis vorbeischwenken würde, wie
in 5 dargestellt ist. In letzterem Fall wird dem
Hindernis 14 zu keinem Zeitpunkt ein Abstandswert zugeordnet, der
kleiner ist als der Kollisionsgefahr-Grenzwert 11, der
in den 4 und 5 durch die Teilkreise schematisch
dargestellt ist. In diesem Fall würde die Türbremseinrichtung durch die Steuereinheit
nicht aktiviert werden, da zu keinem Zeitpunkt beim Öffnen der
Tür mit
einer Kollision der Kraftfahrzeugtür 1 mit dem Hindernis 14 zu
rechnen ist.
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Im
Gegensatz dazu, wie in 4 ersichtlich ist, würde das
Hindernis 14 bei der Annäherungsbewegung auf dem Kreisbogen 18 bei
einer Annäherung
zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Abstandswert erreichen, welcher
kleiner ist als der Kollisionsgefahr-Grenzwert 11 (in 4 ist
dieser vorbestimmte Zeitpunkt durch den Schnittpunkt des Kreisbogens 18 mit
dem Kollisionsgefahr-Grenzwert 11 dargestellt).
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Zur
Bestimmung der Position des Hindernisses 14 zum Startzeitpunkt
kann die Funktionalität
der "lateralen Zonen" verwendet werden,
welche aus bereits existierenden Einparkhilfen bekannt ist.
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Ebenfalls
können
die lateralen Zonen zur weiteren Objektverfolgung genutzt werden.
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Vorzugsweise
wird bei der Generierung des Hindernisbildes vorab zusätzlich erkannt,
ob ein sich seitlich der Kraftfahrzeugtür befindliches Hindernis aufgrund
des maximalen Öffnungswinkels
der Kraftfahrzeugtür 1,
welche in etwa 70° bis
80° beträgt, außerhalb
des erreichbaren Schwenkbereiches liegt, so dass bei einem vollständigen Öffnen der
Kraftfahrzeugtür
diese nicht mit dem Hindernis kollidiert. Ferner werden vorzugsweise
Hindernisse vorab erkannt, deren Abstand zur Kraftfahrzeugtür 1 größer ist
als die Kraftfahrzeugtürbreite.
Im Falle eines Erkennens derartiger Hindernisse vor bzw. während des Öffnens der
Kraftfahrzeugtür 1 kann
die Steuereinheit eine Aktivierung der Türbremseinrichtung unterbinden,
da keine Gefahr einer Kollision besteht.
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6 illustriert
eine schematische Draufsicht auf eine Kraftfahrzeugtür 1 in
einer geschlossenen Stellung, welche von einem flächenförmigen Hindernis 15 im
Abstand angeordnet t ist. Die bezüglich der 2 bis 5 getätigten allgemeinen
Ausführungen
sind analog auf das Ausführungsbeispiel
gemäß 6 anwendbar.
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In
Unterschied zu einem punktförmigen
Hindernis verläuft
bei einem flächenförmigen Hindernis 15,
beispielsweise einer Wand, einem benachbarten Kraftfahrzeug, oder
dergleichen, die Annäherungsbewegung
auf mehreren Kreisbögen,
wobei in 6 zur Vereinfachung zwei Kreisbögen 19 und 20 mit den
Radien r1 und r2 exemplarisch
dargestellt sind. Der Drehpunkt 13 stellt für beide
Kreisbögen 19 und 20 den
Kreisbogenmittelpunkt dar, wobei der Radius r1 den
Abstand des Drehpunktes 13 zu der Sensoreinrichtung 6 und
der Radius r2 den Abstand des Drehpunktes 13 zu
der Sensoreinrichtung 5 darstellt.
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Bei
einem flächenförmigen Hindernis 15 entsprechen
die Direktechos der Sensoreinrichtungen dem kürzesten Abstand der Sensoreinrichtung
zu dem flächigen
Hindernis 15, wobei die Direktechos in 6 durch
die Doppelpfeile schematisch dargestellt sind. Die Sensoreinrichtungen 5 und 6 nähern sich somit
auf den Kreisbögen 19 bzw. 20 dem
flächenförmigen Hindernis 15,
wobei in 6 die Kraftfahrzeugtür 1 in
einer geöffneten
Stellung gestrichelt dargestellt ist. Aufgrund dieser Erkenntnis
der Annäherungsbewegung
kann eine Vorhersage der zu erwartenden Direktechos der Sensoreinrichtungen 5 und 6 getroffen
werden. Für
Kreuzechos ist eine derartige Vorhersage insbesondere in einem bestimmten
Bereich ebenfalls möglich,
auch wenn der Reflektionspunkt entlang der Fläche des Hindernisses 15 bei
der Öffnungsbewegung
der Kraftfahrzeugtür 1 stärker wandert.
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Vorzugsweise
wird aus den erfassten Direktechos und Kreuzechos der verwendeten
Sensoreinrichtungen die Geometrie des Hindernisses festgelegt, d.h.
handelt es sich bei dem Hindernis um ein punktförmiges oder ein flächenförmiges Hindernis. Dies
geschieht vorzugsweise noch zu dem Zeitpunkt, in welchem sich die
Kraftfahrzeugtür 1 in
der geschlossenen Stellung befindet. Durch eine derartige Festlegung
der Hindernisgeometrie können
die Kreisbögen
bestimmt werden, auf welchen sich die Kraftfahrzeugtür 1 beim Öffnen derselben
in Richtung des Hindernisses annähert.
Somit ist der Weg der Kraftfahrzeugtüre 1 und die Lage
des Hindernisses sowie die Geometrie des Hindernisses bekannt. Durch
eine gezielte Konstruktion bzw. durch einen gezielten Einsatz der
vorab bestimmten Kreisbögen kann
eine Vorhersage des Hindernis-Standortes bezogen auf den Weg der
Kraftfahrzeugtüre
getroffen werden, wie oben bereits erläutert wurde. Somit können die
zu erwartenden Echosignale bei bestimmten Öffnungswinkeln der Kraftfahrzeugtür bestimmt
und mit den augenblicklich empfangenen Echosignalen verglichen bzw.
kontrolliert werden. Durch Toleranzbänder werden Abweichungen der
Echos innerhalb der vorbestimmten Toleranzen akzeptiert. Das Ausbleiben
einzelner Echos kann ebenfalls akzeptiert werden, wenn beispielsweise
andere Echos im Bereich des Toleranzbandes empfangen werden.
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Um
kritische Situationen zu erkennen, wird der Abstand zum Hindernis
zusätzlich
aus den vorliegenden Messwerten der empfangenen Echosignale durch
beispielsweise die Steuereinheit berechnet. Dabei gibt vorzugsweise
der kritischere der beiden Hindernisabstände aus Objektverfolgung und
Abstandsberechnung den Ausschlag, ob die Türbremseinrichtung aktiviert
wird oder nicht.
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Vorzugsweise
erfolgt eine maximale Bremsung der Tür 1, wenn die vorab
bestimmte maximale Türendstellung
bei der Objektverfolgung erreicht wurde oder wenn die Abstandsberechnung
einen minimalen Abstandswert, d.h. einen Wert im Bereich der minimalen
Messentfernung des Systems, berechnet.
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7 illustriert
eine schematische Draufsicht auf eine Kraftfahrzeugtür 1 in
einer geschlossenen Stellung und von einem punktförmigen Hindernis 14 im
Abstand angeordnet ist. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird der an der Kraftfahrzeugtür 1 angeformte
Außenspiegel 17 derart
mitberücksichtigt,
dass die Sensoreinrichtung 6 vorzugsweise in einem Abstand
von dem Drehpunkt 13 angeordnet wird, welcher der Summe
der minimalen Messentfernung 10 (in 7 durch
den Teilkreis um die Sensoreinrichtung 6 sowie durch den
dargestellten dünneren
Doppelpfeil gekennzeichnet) und einer Querausdehnung des Außenspiegels 17 inklusive
Sicherheitsabstand (in 7 mit dem Bezugszeichen 21 und
durch die entsprechenden dickeren Doppelpfeile gekennzeichnet) entspricht.
Ausgehend davon, dass der Außenspiegel 17 inklusive
einem vorbestimmten Sicherheitsabstand den minimalen Abstand des Fahrzeuges
zu dem punktförmigen
Hindernis 14 bestimmt und die Drehachse der Kraftfahrzeugtür 1 festlegt,
entsteht ein Bereich von der Drehachse 13 entlang der Kraftfahrzeugtür, indem
durch ein Öffnen der
Kraftfahrzeugtür
kein Schaden durch das punktförmige
Hindernis entstehen kann. Dieser Bereich ist in 7 mit
dem Bezugszeichen 21 bezeichnet und setzt sich aus der
Querausdehnung des Außenspiegels 17 und
einem vorbestimmten Sicherheitsabstand zusammen. Somit ergibt sich
die vorteilhafte Positionierung der Sensoreinrichtung 6 aus
der Summe des oben beschriebenen Abstandes 21 und der ebenfalls
oben bereits erläuterten
Mindestmessentfernung 10 der Sensoreinrichtung 6.
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Somit
schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung,
mit welchen eine sichere Aussage und eine sichere Kollisionsverhinderung
einer Kraftfahrzeugtür
mit einem seitlich von der Kraftfahrzeugtür angeordneten Hindernis gewährleistet
wird. Dabei werden in der Auswertelogik eine Objektverfolgung bei
einer Öffnung
der Kraftfahrzeugtür
und eine Abstandsberechnung miteinander kombiniert. Die Sensoreinrichtungen
werden an bevorzugten Positionen derart an der Kraftfahrzeugtür vorgesehen,
dass insbesondere die untere horizontale Türkante und die von der Türscharnierachse
abgekehrte vertikale Türkante überwacht
werden.
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Die
Objektverfolgung erfolgt auf Grundlage einer Kontrolle der Annäherungsbewegung
der Kraftfahrzeugtür
an das Hindernis auf vorbestimmten Kreisbögen, wodurch eine Vorhersage
des Hindernis-Standortes bezogen auf den Weg der Kraftfahrzeugtüre getroffen
werden kann. Durch anschließenden
Vergleich der augenblicklichen Echosignale mit vorab bestimmten
abgespeicherten und zu erwartenden Echosignalen können genaue
Aussagen über Kollisionsgefahren
getätigt
und etwaige Türbremseinrichtungen
entsprechend aktiviert werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige
Weise modifizierbar.
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Beispielsweise
kann die Öffnungsbewegung der
Kraftfahrzeugtür
als weitere Absicherung auf eine maximale Öffnungsgeschwindigkeit durch
eine Aktivierung der Türbremseinrichtung
beschränkt
werden. Dies könnte
beispielsweise bei schwieriger Hinderniskonstellation notwendig
werden, damit für
die laufende Messung bei einem Öffnen
der Kraftfahrzeugtür
genügend
Messwerte vorliegen und eine sichere Aussage getroffen werden kann.
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Ferner
kann von dem System der Türöffnungswinkel
der zu überwachenden
Kraftfahrzeugtür,
beispielsweise mittels eines CAN-Busses, bereitgestellt werden,
so dass die Echos aufgrund der jeweiligen Winkelposition des Türöffnungswinkels
vorhergesagt werden können.