DE102005023002A1

DE102005023002A1 - Türöffnungshilfe mit Kollisionswarnung und Begrenzung des Türöffnungswinkels

Info

Publication number: DE102005023002A1
Application number: DE102005023002A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Dipl.-Ing. Scholz; Markus Dipl.-Ing.(FH) Scholz
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Türöffnungssystem, bei dem mittels einer ansteuerbaren Antriebseinheit die Kraftfahrzeugtüren aufgeschwenkt werden. Mit mindestens einem Sensor in der Fahrzeugtür wird beim Öffnen der Tür das Umfeld abgetastet und die Distanzen zu sich im Umgebungsbereich befindlichen Objekten gemessen. Während des Öffnens der Tür wird laufend die aktuelle Distanz zwischen der sich öffnenden Tür und den benachbarten Objekten gemessen. Die Abstandsmessung wird hierbei aus den Sensorsignalen und den geometrischen Gegebenheiten der Kraftfahrzeugtür sowie aus dem Einbauort des Sensors mit einem Mikrocontroller von der zu diesem Zweck implementierten Software durchführbar. Die im Mikrocontroller implementierte Ablaufsteuerung steht weiterhin mit einer Bedieneinheit in Kommunikationsverbindung. Die Bedieneinheit enthält für jede mit dem System zu öffnende Tür ein Betätigungselement, mit dem der Fahrer des Kraftfahrzeuges z. B. per Knopfdruck die Ablaufsteuerung im Mikrocontroller starten und initiieren kann. Mit der Ablaufsteuerung wird über eine Kommunikationsverbindung die ansteuerbare Antriebseinheit des Türöffnungssystems angesteuert und die Tür so weit geöffnet, bis entweder ein Sicherheitsabstand zu einem im Schwenkbereich der Kraftfahrzeugtür befindlichen Hindernis erreicht wird oder bis die Tür vollständig geöffnet ist.

Description

Beim Öffnen der seitlichen Türen von Kraftfahrzeugen wird ein Freiraum für den Schwenkbereich der Türen benötigt. Dieser Freiraum wird oftmals durch sich seitlich neben dem Fahrzeug befindliche Objekte begrenzt. Da die Grenzbereiche zwischen der Tür und dem benachbarten Objekt nicht immer gut einsehbar sind, kann es beim Öffnen der Türe zu Beschädigungen der Tür oder zu Beschädigungen des benachbarten Objekts durch Kollision der Tür mit dem benachbarten Objekt kommen. Man hat deshalb in der Vergangenheit bereits automatische Türöffnungssysteme für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen.

Ein gattungsbildendes Türöffnungssystem ist beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 198 53 344 A1 bekannt. Bei diesem automatischen Türöffnungssystem für Kraftfahrzeuge werden mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung von Objekten im Schwenkbereich der Kraftfahrzeugtür Objekte eben in diesem Schwenkbereich detektiert. Befindet sich in diesem Schwenkbereich ein Hindernis, so öffnet das Türöffnungssystem auf Anforderung die Kraftfahrzeugtüre lediglich so weit, wie es durch evtl. Hindernisse im Türöffnungsbereich ohne Kollision der Tür mit dem Hindernis möglich ist. Weiterhin wird vorgeschlagen, das Türöffnungssystem mit einem ACC-System (Adaptive bzw. Automatic Cruise Control als automatische Fahrtregelung) zu kombinieren. Die Kombination mit einem ACC-System soll hierbei auch die Erfassung und Triangulation von beweg ten Objekten ermöglichen. Damit könnten z. B. herannahende Fahrradfahrer detektiert werden und bei Herannahen eines Fahrradfahrers das automatische Türöffnungssystem blockiert werden.

Geeignete Sensorsysteme, die im Zusammenhang mit einem automatischen Türöffnungssystem den technologischen Hintergrund bilden, sind z. B. aus dem kraftfahrtechnischen Taschenbuch von Bosch; 23. aktualisierte und erweiterte Auflage, Friedrich Viehweg & Sohn Verlag, Braunschweig 1999, Seiten 791 bis 793 bekannt. Hier werden Einparkhilfen mit Ultraschallsensoren beschrieben. Die Ultraschallsensoren überwachen einen Bereich von ca. 30 cm bis 150 cm hinter oder vor dem Fahrzeug. Hindernisse werden erkannt und dem Kraftfahrzeugführer durch optische und/oder akustische Mittel zur Anzeige gebracht. Diese Systeme bestehen im Wesentlichen aus den Komponenten Steuergerät, Warnelement und Ultraschallsensoren. Analog zum Echolotverfahren senden die Ultraschallsensoren Ultraschallimpulse mit einer Frequenz von ca. 40 kHz und detektieren die Zeitdauer bis zum Eintreffen der von Hindernissen reflektierten Echoimpulse. Der Abstand des Kraftfahrzeugs zum nächstliegenden Hindernis ergibt sich aus der Laufzeit des zuerst eintreffenden Echoimpulses. Das Steuergerät enthält eine Spannungsstabilisierung für die Sensoren und für den eingebauten Mikroprozessor sowie alle erforderlichen Interface-Schaltungen zur Anpassung der unterschiedlichen Ein- und Ausgangssignale. Die Software des Steuergeräts übernimmt die Aufgaben:

– Sensoransteuerung und Echoempfang,
– Laufzeitauswertung und Berechnung des Hindernisabstandes,
– Ansteuerung der Warnelemente,
– Auswertung der Eingangssignale vom Fahrzeug,
– Überwachung der Systemkomponenten inkl. Fehlerspeicherung und
– Bereitstellung einer Diagnosefunktion.

Über Warnelemente wird der Abstand zu einem Hindernis angezeigt. Die Ausführung der Warnelemente ist fahrzeugspezifisch geprägt und besteht in der Regel aus einer Kombination von akustischer und optischer Anzeige.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift DE 42 24 132 C2 eine Stellvorrichtung für eine Kraftfahrzeugtür bekannt. Mittels einer Antriebseinheit, die auf eine Kolbenstange wirkt, kann die Kraftfahrzeugtür, die an die Kolbenstange angelenkt ist, geschwenkt werden und in einer nahezu beliebigen Schwenkposition abgebremst und blockiert werden.

Die vorgenannten gattungsbildenden Türöffnungssysteme beinhalten lediglich Mittel, mit denen das Öffnen einer Kraftfahrzeugtür gebremst oder blockiert werden kann. Die Schutzfunktion gegenüber Gefährdung oder Beschädigung steht bei den gattungsbildenden Türöffnungssystemen entgegen ihrer Namensgebung eindeutig im Vordergrund. Das automatische Öffnen einer Tür alleine aufgrund einer Sensordatenauswertung erscheint zu problematisch und zu gefährlich.

Gegenüber den vorgenannten Systemen stellt sich die erfindungsgemäße Aufgabe, eine durch den Fahrer zu betätigende Komfortöffnungsfunktion für Kraftfahrzeugtüren zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Türöffnungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausbildungen und Ausführungsformen des Türöffnungssystems sind weiterhin in den Unteransprüchen und in der folgenden Beschreibung enthalten.

Die Lösung gelingt hauptsächlich mit einem Türöffnungssystem, bei dem mittels einer ansteuerbaren Antriebseinheit die Kraftfahrzeugtüren aufgeschwenkt werden. Mit mindestens einem Sensor in der Fahrzeugtüre wird beim Öffnen der Tür das Umfeld abgetastet und die Distanzen zu sich im Umgebungsbereich befindlichen Objekten gemessen. Während des Öffnens der Türe wird laufend die aktuelle Distanz zwischen der sich öffnenden Tür und den benachbarten Objekten gemessen. Die Abstandsmessung wird hierbei aus den Sensorsignalen und den geometrischen Gegebenheiten der Kraftfahrzeugtür sowie aus dem Einbauortes des Sensors mit einem Mikrocontroller von der zu diesem Zweck implementierten Software durchführbar. Die im Mikrocontroller implementierte Ablaufsteuerung steht weiterhin mit einer Bedieneinheit in Kommunikationsverbindung. Die Bedieneinheit enthält für jede mit dem System zu öffnende Tür ein Betätigungselement, mit dem der Fahrer des Kraftfahrzeuges z. B. per Knopfdruck die Ablaufsteuerung im Mikrocontroller starten und initiieren kann. Mit der Ablaufsteuerung wird über eine Kommunikationsverbindung die ansteuerbare Antriebseinheit des Türöffnungssystems angesteuert und die Türe so weit geöffnet, bis entweder ein Sicherheitsabstand zu einem im Schwenkbereich der Kraftfahrzeugtür befindlichen Hindernis erreicht wird oder bis die Türe vollständig geöffnet ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können dem Kraftfahrzeugführer nach Betätigung des Türöffnungssystems die Abstände evtl. Hindernisse zu der sich öffnenden Türe mittels akustischer und/oder optischer Signale im Kraftfahrzeuginnenraum dargestellt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Antriebseinheit des Türöffnungssystems beinhaltet die Antriebseinheit zusätzlich eine graduell wirkende Bremse, mit der der Türöffnungs widerstand bei Annäherung an benachbarte Objekte durch entsprechende Steuerbefehle der Ablaufsteuerung vergrößert werden kann.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile werden zum einen in der Komfortfunktion des Türöffnens gesehen, die es z. B. körperbehinderten Personen erlaubt, per Knopfdruck die Türen öffnen zu lassen. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass mit dem erfindungsgemäßen Türöffnungssystem jeweils ein an die jeweilige Umgebungssituation angepasster, maximaler Öffnungswinkel der Türe realisiert werden kann und die Türe in diesem maximalen Öffnungswinkel von dem System festgehalten werden kann.

Weitere Vorteile, die auch mit gattungsbildenden, vorbekannten Türöffnungssystemen realisierbar sind, liegen in den bereits diskutierten Sicherheitsaspekten, mit denen Beschädigungen an der sich öffnenden Tür und an benachbarten Objekten vermieden werden können. Zusätzlich kann die Kraftfahrzeugtür bei jedem Öffnungswinkel arretiert werden, wodurch ein Wiederzuschlagen der Türe bei z. B. geneigtem Fahrzeug verhindert werden kann.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der zeichnerischen Darstellung der im Anhang befindlichen Figur näher erläutert. Die Figur zeigt hierbei die Verschaltung der wichtigsten Bestandteile des erfindungsgemäßen Türöffnungssystems. Ein erfindungsgemäßes Türöffnungssystem beinhaltet in den Kraftfahrzeugtüren verbaute Sensoren, die in einem Nahfeldbereich ein Signal für eine Distanzmessung zu einem detektierten Hindernis liefern können. In Frage kommen Ultraschallsensoren, wie sie von Einparkhilfen bekannt sind, Nahbereichsradarsysteme, Lasermesssysteme o. ä. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist mindestens ein Sensor in jeder zu öffnenden Tür verbaut. Vorzugsweise wird der Sensor mit der Bezugsziffer 1 an dem sich aufschwingenden Ende der Kraftfahrzeugtür verbaut. Ganz bevorzugterweise wird der Sensor in den Türgriff eingebaut. In modernen Kraftfahrzeugen haben die Türgriffe bereits Sensoren zum Empfang der Signale eines funkbasierten Schließsystems. Das heißt Türgriff und Tür sind bereits mit Daten und Kommunikationsleitungen vorgerüstet, mit denen die Sensoren in den Türgriffen mit einem Steuergerät 2 im Kraftfahrzeug verbunden sind. Sofern die Sensoren in den Türgriffen über ein Bussystem an das zugehörige Steuergerät angeschlossen sind, können die Datenleitungen des Bussystems auch für die Datenübertragung der Signale aus dem Abstandssensor, der gemäß der Erfindung hinzukommt, genutzt werden. Existiert keine Busleitung, so ist die Tür zumindest für die Aufnahme von Datenkabeln vorgerüstet, so dass die Anbindung eines weiteren Sensors mit Datenleitungen an ein im Kraftfahrzeug verbautes Steuergerät auf keine großen Hindernisse stößt. Mit diesen Datenleitungen 3 werden die Signale des Abstandssensors entweder auf einen Datenbus im Kraftfahrzeug übertragen oder über eine entsprechende Datenschnittstelle SIF (Sensorinterface) direkt mit dem weiterverarbeitenden Steuergerät verbunden. In dem Mikrocontroller MC des Steuergerätes werden die Signale des Distanzsensors mit entsprechenden Softwareprogrammen ausgewertet und aus den Laufzeitbestimmungen der Echosignale die Distanz zu einem Hindernis, das sich im Schwenkbereich der Tür befindet, berechnet. Der Kraftfahrzeugführer kann von seinem Fahrzeugsitz 4 das Öffnen der Tür mit einer Bedieneinheit 5 starten. Vorzugsweise enthält die Bedieneinheit pro zu öffnender Fahrzeugtür ein Bedienelement 6, das z. B. als Drucktaster ausgeführt sein kann. Durch Betätigung eines Bedienelementes wird eine Ablaufsteuerung in einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges gestartet und initiiert. Hierzu ist die Bedieneinheit 5 vorzugsweise über einen Datenbus, beispielsweise ein CAN-Bus, mit dem betreffenden Steuergerät, das die Ablaufsteuerung zum Öffnen der Tür enthält, in Kommunikationsverbindung. Der Startbefehl wird in kodifizierter Form auf den Datenbus übertragen und von der Ablaufsteuerung eingelesen und erkannt. Die Ablaufsteuerung wählt danach je nach betätigtem Bedienelement 6, die diesem Bedienelement zugeordnete Antriebseinheit 7 des Türöffnungssystems aus. Die Antriebseinheit 7 des Türöffnungssystems ist hierbei ebenfalls z. B. über einen Datenbus an das Kommunikationssystem des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Hierdurch ist es möglich, dass die Ablaufsteuerung entsprechende Steuerbefehle an die Aktorik der Antriebseinheit 7 übermittelt. Die Antriebseinheit 7 kann z. B. mit einer an die Tür angelenkten Kolbenstange 8 durch entsprechendes Verfahren der Kolbenstange die Tür öffnen bzw. schließen bzw. arretieren. Beim Öffnen der Tür überwacht die Ablaufsteuerung laufend die Ergebnisse der Distanzmessung und öffnet die Türe so lange bis entweder ein einzuhaltender Sicherheitsabstand aus der Distanzmessung errechnet wird oder bis die Tür zum maximalen Öffnungswinkel aufgeschwenkt wurde. Mit akustischen und/oder optischen Anzeigemitteln 9, die vorzugsweise ebenfalls an den Datenbus des Kraftfahrzeugs und somit an das Steuergerät, in dem die Ablaufsteuerung für den Türöffnungsprozess abläuft, angeschlossen ist, kann dem Kraftfahrzeugführer eine Rückmeldung über den Türöffnungsprozess mitgeteilt werden. Durch geeignete Warnsignale kann mitgeteilt werden, dass sich ein Hindernis im Schwenkbereich der Kraftfahrzeugtür befindet, so dass der Kraftfahrzeugführer schon bei Betätigung der Bedienelemente 6 weiß, dass sich die Kraftfahrzeugtür nicht vollständig öffnen lassen wird. Weiterhin kann dem Kraftfahrzeugführer durch geeignete Signale mitgeteilt werden, dass der Prozess für die Türöffnung gestartet wurde und wann der je nach Situation maximale Öffnungswinkel der Kraftfahrzeugtür erreicht wurde. Wurde der maximale Öffnungswinkel der Kraftfahrzeugtür, der entweder derjenige Öffnungswinkel ist, bei dem ein Sicherheitsabstand zu einem vorhandenen Hindernis noch eingehalten wird, oder bei dem die Kraftfahrzeugtür am Maximalausschlag angelangt ist erreicht, kann die Kraftfahrzeugtür über die Antriebseinheit 7 in diesem Öffnungswinkel arretiert werden. Hierzu verfügt die Antriebseinheit 7 vorzugsweise über eine Feststelleinrichtung, mit der z. B. die Kolbenstange 8 arretiert werden kann.
Vorzugsweise verfügt jede zu öffnende Kraftfahrzeugtür über ein Türöffnungssystem. Dies ermöglicht es dem Fahrer, über eine in seiner Reichweite angeordnete Bedieneinheit von seinem Fahrzeugsitz aus jede einzelne Tür des Kraftfahrzeugs durch Betätigen eines Bedienelementes zu öffnen. Die eingebaute Distanzmessung mit fortlaufender Überwachung eines einzuhaltenden Sicherheitsabstandes sorgt dann dafür, dass die Gefahr der Beschädigung einer Tür oder eines Hindernisses möglichst gering gehalten wird.

Claims

Türöffnungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung von Objekten in Schwenkbereich mindestens einer Tür und einem Mikrocontroller in dem mittels implementierter Software die Distanz von erfassten Objekten zu der mindestens einen Kraftfahrzeugtür aus den Sensorsignalen errechnet wird und mit dem bei Kollisionsgefahr mit Steuerbefehlen Feststellelemente aktiviert werden, die ein weiteres Öffnen der mindestens einen Türe verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung eines Bedienelementes in dem Mikrocontroller eine Ablaufsteuerung aktiviert wird, mit deren Steuerbefehlen an einen ansteuerbaren Aktor die mindestens eine Tür unter fortlaufender Distanzmessung bis zum maximal möglichen Öffnungswinkel aufgeschwenkt wird.
Türöffnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Türe im Kraftfahrzeug von einer Bedieneinheit aus geöffnet werden kann.
Türöffnungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung in der Türe eingebaut ist.
Türöffnungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung in den Türgriff integriert ist.
Türöffnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung über einen Datenbus mit dem Mikrocontroller in Kommunikationsverbindung ist.
Türsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung über Signalleitungen und über ein Sensor Interface mit dem Mikrocontroller in Kommunikationsverbindung ist.