DE102013226128A1

DE102013226128A1 - Adaptive Unterstützung beim Öffnen einer Fahrzeugtür

Info

Publication number: DE102013226128A1
Application number: DE102013226128.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Lüke; Thomas Hoffmann
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Tür (26) eines Fahrzeuges (2), umfassend: – Erfassen einer auf Tür (26) wirkenden Ereigniskraft (44); und – Kompensieren der Ereigniskraft (44) mit einer die Ereigniskraft (44) dämpfenden Kompensationskraft (50).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Fahrzeugtür und eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE 40 255 10 C2 ist ein Aktuator für eine Tür eines Fahrzeuges bekannt, mit dem sich die Tür des Fahrzeuges in jeder beliebigen Öffnungslage an ihrer Position festhalten lässt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Verwendung des genannten Aktuators zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Ansteuern einer Tür eines Fahrzeuges die Schritte Erfassen einer auf Tür wirkenden Ereigniskraft und Kompensieren der Ereigniskraft mit einer die Ereigniskraft dämpfenden Kompensationskraft.
Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass der eingangs genannte Aktuator zum Halten der Tür des Fahrzeuges in einer bestimmten Lage auf die Tür eine Kompensationskraft aufbringen muss, die alle äußeren, auf die Tür wirkenden Kräfte kompensiert, so dass sich die Tür nicht aus ihrer aktuell eingestellten Lage bewegt. Hier greift das angegebene Verfahren mit der Überlegung an, bei der Kompensation nicht alle auf die Tür wirkenden Kräfte, sondern nur von außerhalb des Fahrzeuges wirkende Ereigniskräfte zu berücksichtigen, die für den Fahrer unvorhergesehen sind und so unter bestimmten Bedingungen zu Unfällen führen könnten. So könnte beispielsweise beim Öffnen der Tür eine Ereigniskraft in Form einer Windkraft die Tür beim Öffnen schlagartig aufreißen, so dass der Fahrer die Kontrolle über die Tür verliert. Hat er vor dem Öffnen der Tür versehentlich ein sich näherndes Fahrzeug übersehen, so könnte er aufgrund der verlorenen Kontrolle nicht mehr reagieren und die Tür rechtzeitig schließen.
Durch die Kompensation auftretender Ereigniskräfte, wie die zuvor beispielhaft ausgeführte Windkraft, wird dem Fahrer die Möglichkeit gegeben seine Tür stets unter gleichen Bedingungen und unabhängig von externen Ereigniskräften, wie durch das Wetter und/oder die Straßenlage bedingte Ereigniskräfte zu öffnen. So wird dem Fahrer die Möglichkeit gegeben ein eventuelles Fehlverhalten stets unter den gleichen Bedingungen zu korrigieren.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird als die Ereigniskraft eine Gewichtskraft der Tür erfasst, die auf die Tür wirkt, wenn das Fahrzeug mit einem bestimmten Neigungswinkels gegenüber seinem Gewichtskraftvektor. Eine derartige durch den Neigungswinkel verursachte Ereigniskraft, also die auf die Tür wirkende Hangabtriebskraft, kann besonders problematisch sein, wenn der Fahrer die Tür in der Neigungswinkellage des Fahrzeuges öffnet aber aus bestimmten Gründen loslässt. Dann könnte sich die Tür aufgrund der auf die Tür wirkenden Hangabtriebskraft durch den Fahrer unbemerkt öffnen und mit einem sich dem Fahrzeug nähernden anderen Fahrzeug im Straßenverkehr kollidieren. Durch die Kompensation der Hangabtriebskraft wird jedoch garantiert, dass sich die Fahrzeugtür auch in einer Neigungslage des Fahrzeuges nur dann bewegt, wenn der Fahrer des Fahrzeuges die Tür auch aktiv durch Drücken oder ziehen bewegen möchte.
Als Neigungswinkel kann dabei jeder beliebige Winkel erfasst werden, mit dem das Fahrzeug mit seiner Hochachse gegenüber seinem Gewichtskraftvektor liegt. Somit kann als Neigungswinkel beispielsweise der Nickwinkel des Fahrzeuges und/oder der Rollwinkel des Fahrzeuges erfasst werden. Besonders bevorzugt wird als Neigungswinkel der Rollwinkel des Fahrzeuges erfasst, weil die auf die Tür wirkende Hangabtriebskraft im Falle einer Rollneigung des Fahrzeuges bereits ab einem Öffnungswinkel der Tür von Null wirkt, während im Falle eines Nickneigungswinkel erst ein gewisser Öffnungswinkel der Tür überschritten sein muss, damit auf die Tür durch die Hangabtriebskraft bewegt werden kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann der Neigungswinkel basierend auf einem in dem Fahrzeug vorhandenen Inertialsensor erfasst werden. Derartige Inertialsensoren sind in gängigen Fahrzeugen zur Fahrdynamikregelung ohnehin vorhanden, so dass das angegebene Verfahren ohne eine Implementierung von zusätzlichen Sensoren kostengünstig in dem Fahrzeug umgesetzt werden kann.
Bekanntermaßen gibt es Inertialsensoren, die die Bewegungsänderungen des Fahrzeuges in allen sechs Freiheitsgraden, das heißt eine Längsbeschleunigung, eine Querbeschleunigung und eine Vertikalbeschleunigung sowie eine Rollrate, eine Nickrate und eine Gierrate messen können. In einem derartigen Fall kann der Rollwinkel des Fahrzeuges unmittelbar durch Integrieren der Rollrate erfasst werden. Sollte jedoch ein kostengünstigerer Inertialsensor eingebaut sein, der die Bewegung des Fahrzeuges nur in den drei Achs-Freiheitsgraden erfassen kann, dann könnte der Rollwinkel auch basierend auf der Fahrzeughangabtriebskraft berechnet werden. Da der Inertialsensor jedoch nur die gesamte auf das Fahrzeug wirkende Gesamtquerbeschleunigung in der Querachse misst, muss die Gesamtquerbeschleunigung jedoch zur Erfassung des Rollwinkels zunächst von einem Anteil befreit werden, der aufgrund von Zentrifugalkräften auf das Fahrzeug wirkt, um die Fahrzeughangabtriebskraft zu bestimmen. Da auch die Fahrzeuggewichtskraft bekannt ist, könnte der Rollwinkel dann unter Verwendung der Fahrzeughangabtriebskraft und der Fahrzeuggewichtskraft beispielsweise trigonometrisch bestimmt werden. Daher umfasst das angegebene Verfahren in einer besonderen Weiterbildung die Schritte:

– Messen einer Gesamtquerbeschleunigung für das Fahrzeug mit dem Inertialsensor;
– Schätzen einer durch Zentrifugalkraft verursachten Querbeschleunigung auf das Fahrzeug; und
– Bestimmen des Neigungswinkels basierend auf einer Differenz zwischen der Gesamtquerbeschleunigung und der durch Zentrifugalkraft verursachten Querbeschleunigung auf das Fahrzeug.

Dabei kann die durch die Zentrifugalkraft verursachte Querbeschleunigung auf das Fahrzeug basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges und einem mit dem Fahrzeug eingeschlagenen Lenkwinkel geschätzt werden, für deren Erfassung in modernen Fahrzeugen ohnehin bereits entsprechende Sensoren vorhanden sind.
In einer anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren die Schritte:

– Erfassen eines Umfeldereignisses um die Tür des Fahrzeuges,
– Addieren einer in Schließrichtung der Tür gerichteten Sicherheitskraft in Abhängigkeit des erfassten Umfeldereignisses.

Als Umfeldereignis wird dabei zweckmäßigerweise ein sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Längsrichtung des Fahrzeuges auf das Fahrzeug zubewegendes Objekt, wie beispielsweise ein anderes am Straßenverkehr teilnehmendes Fahrzeug, ein Fußgänger oder ähnliches erfasst. In diesem Fall können durch Beaufschlagen der Sicherheitskraft Kollisionen mit diesem Objekt vermieden werden.
In einer noch anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens weist das Fahrzeug eine Vorrichtung zum Anlegen einer Türbewegungskraft auf, mit der die Tür des Fahrzeuges automatisch zum Öffnen und Schließen bewegbar ist. Dabei wird die Kompensationskraft mit der Türbewegungskraft überlagert. Auf diese Weise kann der Aktuator zum automatischen Bewegen der Tür des Fahrzeuges im Falle des Auftretens der Ereigniskraft unterstützt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuer-vorrichtung eingerichtet, eines der angegebenen Verfahren durchzuführen.
In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist eines angegebenen Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine angegebene Steuervorrichtung.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit einer Fahrdynamikregelung,
2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit einer Rollneigung; und
3 eine weitere schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit einer Rollneigung zeigen.
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges 2 mit einer an sich bekannten Fahrdynamikregelung zeigt. Details zu dieser Fahrdynamikregelung können beispielsweise der DE 10 2011 080 789 A1 entnommen werden.
Das Fahrzeug 2 umfasst ein Chassis 4 und vier Räder 6. Jedes Rad 6 kann über eine ortsfest am Chassis 4 befestigte Bremse 8 gegenüber dem Chassis 4 verlangsamt werden, um eine Bewegung des Fahrzeuges 2 auf einer nicht weiter dargestellten Straße zu verlangsamen.
Dabei kann es in einer dem Fachmann bekannten Weise passieren, dass das die Räder 6 des Fahrzeugs 2 ihre Bodenhaftung verlieren und sich das Fahrzeug 2 sogar von einer beispielsweise über ein nicht weiter gezeigtes Lenkrad vorgegebenen Trajektorie durch Untersteuern oder Übersteuern wegbewegt. Dies wird durch an sich bekannte Regelkreise wie ABS (Antiblockiersystem) und ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) vermieden.
In der vorliegenden Ausführung weist das Fahrzeug 2 dafür Drehzahlsensoren 10 an den Rädern 6 auf, die eine Drehzahl 12 der Räder 6 erfassen. Ferner weist das Fahrzeug 2 einen Inertialsensor 14 auf, der Fahrdynamidaten 16 des Fahrzeuges 2 erfasst aus denen beispielsweise eine Nickrate, eine Wankrate, eine Gierrate, eine Querbeschleunigung, eine Längsbeschleunigung und/oder eine Vertikalbeschleunigung in einer dem Fachmann an sich bekannten Weise ausgegeben werden kann.
Basierend auf den erfassten Drehzahlen 12 und Fahrdynamikdaten 16 kann ein Regler 18 in einer dem Fachmann bekannten Weise bestimmen, ob das Fahrzeug 2 auf der Fahrbahn rutscht oder sogar von der oben genannten vorgegebenen Trajektorie abweicht und entsprechen mit einem an sich bekannten Reglerausgangssignal 20 darauf reagieren. Das Reglerausgangssignal 20 kann dann von einer Stelleinrichtung 22 verwendet werden, um mittels Stellsignalen 24 Stellglieder, wie die Bremsen 8 anzusteuern, die auf das Rutschen und die Abweichung von der vorgegebenen Trajektorie in an sich bekannter Weise reagieren.
Ferner weist das Fahrzeug 2 eine Tür 26 auf der Fahrerseite und eine Tür 26 auf der Beifahrerseite auf, die jeweils durch die Insassen des Fahrzeuges 2 um einen Öffnungswinkel 28 auf- und zugedreht werden können, um so eine nicht weiter sichtbare Fahrgastzelle nach außen hin zu öffnen und zu schließen. Dabei sind an den Drehpunkten der Türen 26 Aktuatoren 30 angeordnet, mit denen auf die Türen 26 eine Kraft in und entgegen des Öffnungswinkels 28 aufgebracht werden kann. Als Aktuatoren 30 können beispielsweise die in der DE 40 255 10 C2 offenbarten Aktuatoren verwendet werden.
Schließlich weist das Fahrzeug 2 eine Lenkung 32 auf, mit denen zwei der Räder 6 um einen Lenkwinkel 34 eingeschlagen werden können. Eine derartige Lenkung 32 ist einschlägig bekannt, weshalb auf ihren Aufbau detailliert nicht weiter eingegangen werden soll.
Die nachstehend in 2 und 3 gezeigten Fahrzeuge 2 sollen nachstehend analog zu dem in 1 gezeigten Fahrzeug 2 aufgebaut sein.
Es wird auf 2 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht des Fahrzeuges 2 auf 1 in einer Rollneigungslage zeigt.
Im Rahmen der 2 soll angenommen werden, dass das Fahrzeug 2 auf einem mit einer durchgezogenen Linie angedeuteten Untergrund 36 aufliegt. Der Untergrund 36 ist gegenüber einem mit einer gepunkteten Linie angedeuteten Normaluntergrund 38, auf dem das Fahrzeug 2 mit einer Fahrzeuggewichtskraft 40 senkrecht aufliegt, um einen Rollwinkel 42 geneigt. Dabei ist die Fahrzeuggewichtskraft 40 mit einem gepunkteten Pfeil angedeutet.
Wird in der in 2 gezeigten Lage des Fahrzeuges 2 mit dem Rollwinkel 42 eine der Türen 26 geöffnet, dann wirkt auf diese Tür eine Ereigniskraft in Form einer Türhangabtriebskraft 44, durch die die Tür 26 geöffnet werden würde, wenn der Insassen des Fahrzeuges 2 diese nicht festhält. Diese Türhangabtriebskraft 44 wirkt rechtwinklig zur Türnormalkraft 46, wobei die Türnormalkraft 46 und die Türhangabtriebskraft 44 der Tür 26 in der Summe die Türgewichtskraft 48 der Tür 26 ergeben.
Im Rahmen der vorliegenden Ausführung wird mit dem Aktuator 30 eine der Türhangabtriebskraft 44 entgegengerichtete Kompensationskraft 50 erzeugt, die die Türhangabtriebskraft 44 kompensiert, und so die Tür 26 auch dann in einem bestimmten Drehwinkel 28 hält, wenn sie nicht durch den Insassen festgehalten wird.
Zur Kompensation der Türhangabtriebskraft 44 muss die Türhangabtriebskraft 44 jedoch bekannt sein. Da die Türgewichtskraft 48 der Fahrzeugtür 26 an sich bekannt ist, kann die Türhangabtriebskraft 44 beispielsweise trigonometrisch über den Rollwinkel 42 berechnet werden. Daher wäre der Rollwinkel 42 selbst zu bestimmen.
Dieser könnte im Rahmen der vorliegenden Ausführung mit dem Interialsensor 14 direkt durch Integration der oben genannten Rollrate bestimmt werden, wenn der Inertialsensor 14 in der oben genannten Weise ausgebildet ist, die Rollrate des Fahrzeuges 2 zu erfassen. Ist der Inertialsensor 14 jedoch nur ausgebildet, Beschleunigungen in den Achsen zu erfassen, dann könnte lediglich die auf das Fahrzeug 2 wirkende Gesamtkraft 52 bestimmt werden, die in Richtung der Querachse wirkt. Diese Gesamtkraft 52 setzt sich aus dem Teil 54 der auf das Fahrzeug wirkenden Zentrifugalkraft in Richtung des Untergrundes 36 und der Fahrzeughangabtriebskraft 56 zusammen. Die Gesamtkraft 52 müsste vom Teil 54 bereinigt werden, um die Fahrzeughangabtriebskraft 56 zu erhalten. Dann könnte der Rollwinkel 42 beispielsweise trigonometrisch basierend auf der Fahrzeuggewichtskraft 40 und der Fahrzeughangabtriebskraft 56 bestimmt werden.
Der Teil 54 der auf das Fahrzeug wirkenden Zentrifugalkraft in Richtung des Untergrundes 36 kann dabei in an sich bekannter Weise basierend auf den Raddrehzahlen 12 und dem Lenkwinkel 34 des Fahrzeuges 2 rechnerisch bestimmt werden.
Es wird auf 3 Bezug genommen, die eine weitere schematische Ansicht des Fahrzeuges 2 in einer Rollneigungslage zeigt.
In dem Fahrzeug 2 ist ein an sich aus der DE 10 2009 032 444 bekanntes Kollisionswarnsystem eingebaut, das den Insassen des Fahrzeuges über ein Warnsignal 58 vor einem Umfeldereignis, wie einem sich dem Fahrzeug 2 näherndem weiteren Fahrzeug 60 warnt. In besonders günstiger Weise kann im Falle des sich nähernden Fahrzeuges 60 durch den Aktuator 30 neben der Kompensationskraft 50 eine Sicherheitskraft 62 aufgebracht werden, die den Fahrer neben dem Warnsignal 58 nicht nur haptisch warnt sondern auch ein unbeabsichtigtes Öffnen der Tür 26 verhindert.
Alternativ oder zusätzlich kann in dem Fahrzeug 2 ein weiterer, gestrichelt dargestellter Aktuator 64 eingebaut sein, der die Tür 26 elektrisch mit einer entsprechenden Türbewegungskraft 66 öffnen und schließen kann. Hier wirkt das angegebene Verfahren besonders günstig, weil es verhindert, dass die Türbewegungskraft 66 durch die Türhangabtriebskraft 44 zu groß wird und somit der zusätzliche Aktuator 64 zu hoch belastet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4025510 C2 [0002, 0030]
DE 102011080789 A1 [0025]
DE 102009032444 [0041]

Claims

Verfahren zum Ansteuern einer Tür (26) eines Fahrzeuges (2), umfassend: – Erfassen einer auf Tür (26) wirkenden Ereigniskraft (44); und – Kompensieren der Ereigniskraft (44) mit einer die Ereigniskraft (44) dämpfenden Kompensationskraft (50).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ereigniskraft (44) ein Teil einer Gewichtskraft (48) der Tür (26) ist, die auf die Tür (26) wirkt, wenn das Fahrzeug (2) mit einem bestimmten Neigungswinkel (42) gegenüber seiner Gewichtskraft (48) steht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Neigungswinkel (42) ein Rollwinkel (42) des Fahrzeuges (2) ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, umfassend: – Erfassen des Neigungswinkels (42) basierend auf einem in dem Fahrzeug vorhandenen Inertialsensor (14).
Verfahren nach Anspruch 4, umfassend: – Messen einer Gesamtquerbeschleunigung (52) für das Fahrzeug (2) mit dem Inertialsensor (14); – Schätzen einer durch Zentrifugalkraft verursachten Querbeschleunigung (54) auf das Fahrzeug (2); und – Bestimmen des Neigungswinkels (42) basierend auf einer Differenz zwischen der Gesamtquerbeschleunigung (52) und der durch Zentrifugalkraft verursachten Querbeschleunigung (54) auf das Fahrzeug (2).
Verfahren nach Anspruch 5, umfassend: – Schätzen der durch Zentrifugalkraft verursachten Querbeschleunigung (54) auf das Fahrzeug (2) basierend auf einer Geschwindigkeit (12) des Fahrzeuges und einem mit dem Fahrzeug eingeschlagenen Lenkwinkel (34).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: – Erfassen eines Umfeldereignisses (60) um die Tür (26) des Fahrzeuges (2), – Addieren einer in Schließrichtung der Tür (26) gerichteten Sicherheitskraft (62) in Abhängigkeit des erfassten Umfeldereignisses (60).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Sicherheitskraft (60) addiert wird, wenn das Umfeldereignis (60) ein sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Längsrichtung des Fahrzeuges (2) auf das Fahrzeug (2) zubewegendes Objekt (60) ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (2) eine Vorrichtung (64) zum Anlegen einer Türbewegungskraft (66) aufweist, mit der die Tür (26) des Fahrzeuges (2) automatisch zum Öffnen und Schließen bewegbar ist, und wobei die Kompensationskraft (50) mit der Türbewegungskraft (66) überlagert wird.
Steuervorrichtung, die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.