DE102016201640A1 - Kollisionsschutzvorrichtung für eine Schiebetür eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Es wird eine Kollisionsschutzvorrichtung für eine motorisch zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbare Schiebetür eines Kraftfahrzeugs angegeben. Die Kollisionsschutzvorrichtung ist dazu eingerichtet, ein Objekt im Stellweg der Schiebetür berührungslos zu erfassen und in diesem Fall ein eine drohende Kollision des Objekts mit der Schiebetür anzeigendes Auslösesignal zu erzeugen

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Kollisionsschutzvorrichtung für eine motorisch zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verschiebbaren Schiebetür (insbesondere Seitenschiebetür) eines Kraftfahrzeugs.
• Erfindungsgemäß ist die Kollisionsschutzvorrichtung dazu eingerichtet, ein Objekt (z. B. einen Gegenstand oder ein Körperteil) im Stellweg der Schiebetür berührungslos zu erfassen und in diesem Fall ein eine drohende Kollision des Objekts mit der Schiebetür anzeigendes (erstes) Auslösesignal zu erzeugen.
• Als Stellweg der Schiebetür wird der Raum bezeichnet, den die Schiebetür während einer Stellbewegung (d. h. einer motorisch getriebenen Bewegung der Schiebetür in Richtung auf ihre Offen- oder Schließstellung) durchstreift, also zumindest zeitweise einnimmt. Zu dem beim Schließen der Schiebetür zurückgelegten Stellweg gehört dabei insbesondere derjenige Raumbereich, der sich zwischen einer Schließkante der Schiebetür und dem zugehörigen Türrahmen befindet. Der der Schiebetür zugeordnete Türrahmen ist dabei insbesondere ein Teil der Fahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs.
• Bei einer Stellbewegung der Schiebetür, insbesondere beim Schließen der Schiebetür, besteht regelmäßig die Gefahr, dass ein Körperteil oder sonstiger Gegenstand zwischen der Schiebetür und dem Türrahmen eingeklemmt wird. Eine zur Vermeidung eines solchen Einklemmfalls und der daraus resultierenden Gefahr eines Personen- und/oder Sachschadens dienende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kollisionsschutzvorrichtung ist auch als Einklemmschutzvorrichtung bezeichnet. Andererseits kann die Kollisionsschutzvorrichtung im Rahmen der Erfindung allerdings auch eingesetzt werden, um Objekte zu erkennen, die einer öffnenden Bewegung der Schiebetür im Wege stehen.
• In jedem Fall erzeugt die Kollisionsschutzvorrichtung das Auslösesignal, wenn sie ein Objekt im Stellweg der Schiebetür erkennt. Vorzugsweise wird das Auslösesignal dabei nur dann erzeugt, wenn der durch die Kollisionsschutzvorrichtung erfasste Abstand des Objekts zu der Schiebetür oder der in Bewegungsrichtung vorauseilenden Kante derselben einen kritischen Wert unterschreitet. Aufgrund des Auslösesignals wird vorzugsweise die Stellbewegung der Schiebetür verlangsamt, gestoppt oder reversiert, um einen Personen- oder Sachschaden infolge einer Kollision der Schiebetür mit dem Objekt zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich wird aufgrund des Auslösesignals durch die Kollisionsschutzvorrichtung oder einen externen Signalgeber (wie. z. B. eine Hupe, einen Lautsprecher oder eine Leuchte) ein akustisches und/oder visuelles Warnsignal ausgegeben, durch welches Fahrzeugnutzer oder andere Personen im Umfeld des Kraftfahrzeugs auf den drohenden Kollisionsfall aufmerksam gemacht werden.
• In bevorzugter Ausführung umfasst die Kollisionsschutzvorrichtung einen kapazitiven Näherungssensor.
• Der kapazitive Näherungssensor umfasst eine Elektrodenanordnung mit einer oder mehreren an der Schiebetür und/oder dem Türrahmen angebrachten Elektroden, über die ein elektrisches Feld in der Umgebung der Schiebetür (insbesondere in deren Stellweg) aufgebaut wird. Ein Objekt im Stellweg wird dabei durch Überwachung der (elektrischen) Kapazität der Elektrodenanordnung erkannt. Hierbei wird ausgenutzt, dass ein Objekt, insbesondere ein menschliches Körperteil, das von dem kapazitiven Näherungssensor erzeugte elektrische Feld und somit die Kapazität der Elektrodenanordnung beeinflusst. Die Kollisionsschutzvorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, das Auslösesignal dann zu erzeugen, wenn die Kapazität oder eine damit korrelierte Messgröße ein vorgegebenes Auslösekriterium erfüllen.
• Die Elektrodenanordnung des kapazitiven Näherungssensors umfasst in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung mindestens eine Elektrode, die unmittelbar in ein Türblatt der Schiebetür integriert ist. Die unmittelbare Integration der Elektrode (oder mehrerer Elektroden) in das Türblatt wird dabei insbesondere bevorzugt bei einer Schiebetür eingesetzt, deren Türblatt aus Kunststoff gefertigt ist. Die Elektrode ist in diesem Fall wahlweise an der Innenseite oder der Außenseite des Türblatts angebracht. Sofern das Türblatt durch einen Hohlkörper gebildet ist, ist die oder jede Elektrode vorzugsweise an einer Innenfläche einer den Hohlraum begrenzenden Wand der Schiebetür angebracht.
• Zusätzlich oder alternativ ist vorzugsweise mindestens eine Elektrode der Elektrodenanordnung in einen an der Schiebetür befestigbaren Kunststoffträger (insbesondere einen dedizierten Elektrodenträger) oder in ein auf die Schiebetür aufsetzbares oder aufgesetztes Verkleidungsteil (z. B. eine Zierleiste) integriert.
• In einer zweckmäßigen Bauform des kapazitiven Näherungssensors umfasst die Elektrodenanordnung mindestens eine Sendeelektrode, die mit einem Signalerzeugungsschaltkreis verschaltet ist, sowie eine Empfangselektrode, die mit einem Empfangsschaltkreis verbunden ist. Der Näherungssensor erfasst in diesem Fall – unmittelbar oder mittelbar über eine korrelierte Messgröße – die Kapazität des Kondensators, der durch die Sendeelektrode und die Empfangselektrode gebildet ist. Dieses Messprinzip ist auch als „Sender-Empfänger-Messung” bezeichnet.
• In einer alternativen Bauform des kapazitiven Näherungssensors umfasst die Elektrodenanordnung nur eine Sensorelektrode oder mehrere gleichartige (d. h. nicht in Sende- und Empfangselektroden gegliederte) Sensorelektroden. Mit der Sendeelektrode oder jeder von mehreren Sensorelektroden wird hierbei (bei mehreren Sensorelektroden gleichzeitig oder in zeitlichem Wechsel) ein elektrisches Feld gegenüber Masse (d. h. 0 Volt) aufgebaut. Entsprechend misst ein solcher Näherungssensor – wiederum unmittelbar oder mittelbar über eine korrelierte Messgröße – die Kapazität des Kondensators, der durch die betreffende Sensorelektrode und Masse gebildet ist. Dieses Messprinzip ist auch als „Ein-Elektroden-Messung” bezeichnet.
• Bei beiden vorstehend beschriebenen Bauformen des kapazitiven Näherungssensors hängt die gemessene Kapazität allerdings regelmäßig nicht nur von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Hindernissen im Stellweg ab, sondern darüber hinaus auch von der Stellposition der Schiebetür entlang des Stellwegs. Dies liegt vor allem daran, dass sich die Schiebetür bei einer Stellbewegung relativ zu der Türöffnung und der Fahrzeugkarosserie verschiebt. Die oder jede Elektrode der Elektrodenanordnung ist hierbei, je nach Stellposition der Schiebetür, näher oder weniger nah an mit Masse verbundenen, elektrisch leitenden Teilen der Schiebetür oder der Fahrzeugkarosserie angeordnet, so dass die Schiebetür bzw. Fahrzeugkarosserie eine variierende Störkapazität verursacht.
• Um Detektionsfehler der Kollisionsschutzvorrichtung aufgrund einer solchen – stellbewegungsbedingten – Kapazitätsänderung zu vermeiden, ist der Kollisionsschutzvorrichtung das Auslösekriterium vorzugsweise in Abhängigkeit von der Stellposition der Schiebetür variierend vorgegeben, so dass die Abhängigkeit der Kapazität bzw. der damit korrelierten Messgröße von der Stellposition der Schiebetür kompensiert wird.
• Insbesondere ist als Auslösekriterium in zweckmäßiger Ausgestaltung der Kollisionsschutzvorrichtung ein stellpositionsabhängig variierendes Referenzsignal vorgegeben, wobei das Auslösesignal dann erzeugt wird, wenn die erfasste Kapazität oder die damit korrelierte Messgröße den der aktuellen Stellposition der Schiebetür entsprechenden Wert des Referenzsignals, je nach Ausführung der Kollisionsschutzvorrichtung, über- oder unterschreitet. Die Abhängigkeit des Auslösekriteriums (insbesondere des Referenzsignals) von der Stellposition kann im Rahmen der Erfindung unveränderlich vorgegeben sein. Vorzugsweise wird das Auslösekriterium (insbesondere das Referenzsignal) aber bei ungestörter Verstellung der Schiebetür (d. h. in Abwesenheit von Kollisionsfällen) automatisch eingelernt und somit laufend an sich ändernde Randbedingungen adaptiert.
• Zur Ermittlung der Stellposition der Schiebetür greift die Kollisionsschutzvorrichtung dabei vorzugsweise auf ein Positionssignal zu, das der Kollisionsschutzvorrichtung von einem externen Positionsgeber (insbesondere dem Motor-Steuergerät einer der Schiebetür zugeordneten Türstellvorrichtung) übermittelt wird.
• In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung sind die Kollisionsschutzschutzvorrichtung und die Türstellvorrichtung als getrennte Einheiten ausgebildet und weisen dabei insbesondere gesonderte Steuergeräte auf. In diesem Fall sind die Kollisionsschutzschutzvorrichtung und die Türstellvorrichtung vorzugsweise, insbesondere zur Übermittlung des Positionssignals und/oder des Auslösesignals, datenübertragungstechisch verbunden, z. B. über eine Analogleitung oder einen digitalen Datenbus (insbesondere einem so genannten CAN-Bus). In alternativer Ausbildung der Erfindung sind die Kollisionsschutzschutzvorrichtung und die Türstellvorrichtung in einer gemeinsamen Baugruppe integriert. Insbesondere weisen die Kollisionsschutzschutzvorrichtung und die Türstellvorrichtung hierbei ein gemeinsames Steuergerät (z. B. Mikroprozessor mit darin implementierter Steuersoftware, ASIC, o. dgl.) auf.
• Eine zum Einsatz bei einer Seitenschiebetür bestimmte Ausführungsform der Kollisionsschutzvorrichtung ist vorzugsweise zur Überwachung sowohl der (in Richtung der Fahrzeugvorderseite weisenden) Vorderseite der Schiebetür als auch zur Überwachung der (in Richtung der Fahrzeugrückseite weisenden) Rückseite der Schiebetür eingerichtet. Sofern die Kollisionsschutzvorrichtung einen kapazitiven Näherungssensor umfasst, sind insbesondere Elektroden der Elektrodenanordnung dieses Näherungssensors sowohl an der Vorderseite der Schiebetür als auch an der Rückseite der Schiebetür und/oder an den korrespondierenden Seiten des Türrahmens angeordnet. Dabei wird zumindest diejenige Seite der Schiebetür durch die Kollisionsschutzvorrichtung überwacht, die in Bewegungsrichtung der Schiebetür vorauseilt. Bei einer in gewöhnlicher Weise nach hinten öffnenden Schiebetür wird also beim Öffnen der Schiebetür deren Rückseite überwacht, während beim Schließen der Schiebetür deren Vorderseite überwacht wird.
• In einer bevorzugten Weiterbildung der Kollisionsschutzvorrichtung wird zudem auch die in Bewegungsrichtung der Schiebetür nacheilende Seite der Schiebetür durch die Kollisionsschutzvorrichtung überwacht. Das vorstehend beschriebene (erste) Auslösesignal oder ein anderes (zweites) Auslösesignal werden in diesem Fall also dann durch die Kollisionsschutzvorrichtung erzeugt, wenn sich die Schiebetür von einem erfassten Objekt wegbewegt. Hierdurch können insbesondere Gefahrensituationen vermieden werden, die dadurch entstehen, dass sich ein Objekt oder eine Person an der Schiebetür verklemmt oder verhakt, und mit der Schiebetür mitgeschleift wird. Durch das in diesem Fall erzeugte (erste bzw. zweite) Auslösesignal wird zweckmäßigerweise ebenfalls das Stoppen der Bewegung der Schiebetür veranlasst.
• Optional werden durch die Kollisionsschutzvorrichtung zusätzlich zu der Vorderseite und der Rückseite auch die Oberseite und/oder die Unterseite der Schiebetür überwacht. In einer einfachen, aber dennoch besonders zweckmäßigen Ausführung weist die Kollisionsschutzvorrichtung einen kapazitiven Näherungssensor auf, dessen Elektrodenanordnung um den gesamten Rand des Türblatts der Schiebetür herum umläuft.
• Herkömmliche Schiebetüren von Kraftfahrzeugen weisen üblicherweise relativ ausgedehnte, oft ein- oder mehrfach gestufte Randflächen auf, die zum Fahrzeuginnenraum hin durch eine Innenkante, und zur Umgebung des Kraftfahrzeugs hin durch eine Außenkante begrenzt sind. Die Kollisionsschutzvorrichtung ist dabei wahlweise zur (vollständigen oder abschnittsweisen) Überwachung der Innenkante und/oder zur (vollständigen oder abschnittsweisen) Überwachung der Außenkante eingerichtet. Im ersten Fall ist die Kollisionsschutzvorrichtung zur Erkennung von Objekten eingerichtet, die sich aus dem Fahrzeuginnenraum an die Schiebetür annähern. Im zweiten Fall ist die Kollisionsschutzvorrichtung zur Erkennung von Objekten eingerichtet, die sich von außen an die Schiebetür annähern. Sofern die Kollisionsschutzvorrichtung einen kapazitiven Näherungssensor umfasst, sind zur Überwachung der Innenkante und der Außenkante in zweckmäßiger Ausführung der Kollisionsschutzvorrichtung getrennte Elektroden vorgesehen, die an der Innenkannte bzw. an der Außenkante entlanglaufen. Alternativ hierzu ist eine gemeinsame Elektrode sowohl zur Überwachung der Innenkante als auch zur Überwachung der Außenkante vorgesehen. Diese Elektrode ist beispielsweise als breiter, sich im Wesentlichen über die gesamte Breite der Randfläche der Schiebetür erstreckender Flachleiter ausgebildet. Alternativ hierzu ist die Elektrode durch einen dünnen Flach- oder Rundleiter gebildet, der in einer U-Form oder einer (abgerundeten oder eckigen) Mäanderform auf der Randfläche der Schiebetür verlegt ist.
• Bei einer Schiebetür, die ein Fenster mit einer motorisch zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbaren Fensterscheibe umfasst, ist die Kollisionsschutzvorrichtung vorzugsweise zusätzlich dazu eingerichtet, ein Objekt im Stellweg dieser Fensterscheibe berührungslos zu erfassen und in diesem Fall ein eine drohende Kollision des Objekts mit der Fensterscheibe anzeigendes (drittes) Auslösesignal zu erzeugen.
• Durch dieses dritte Auslösesignal wird in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung das Stoppen oder Reversieren einer (schließenden oder öffnenden) Bewegung der Fensterscheibe veranlasst.
• Sofern die Kollisionsschutzvorrichtung in der vorstehend beschriebenen Weise auch die in Bewegungsrichtung der Schiebetür nacheilende Seite der Schiebetür überwacht, und bei Erkennung eines Objekts in der Nähe dieser nacheilenden Seite das erste oder zweite Auslösesignal erzeugt, wird durch dieses (erste bzw. zweite) Auslösesignal vorzugsweise das vollständige oder teilweise Öffnen der Fensterscheibe veranlasst oder eine Schließbewegung der Fensterscheibe gestoppt oder zumindest unterbrochen, solange die Schiebetür verstellt wird. Es wird sichergestellt, dass ein gegebenenfalls durch die Fensterscheibe eingeklemmtes Körperteil freigegeben wird oder dass eine Einklemmgefahr während der Verstellung der Schiebetür minimiert ist.
• In einer vorteilhaften Weiterentwicklung wird die Kollisionsschutzvorrichtung auch dann betrieben, wenn die Schiebetür (in der Offenstellung, der Schließstellung oder einer dazwischen liegenden Stellposition) steht. In dieser Situation wirkt die Kollisionsschutzvorrichtung als Näherungsschalter, der berührungslos durch vorübergehende Annäherung eines Körperteils (z. B. einer Hand) signalisierte Stellbefehle durch Vergleich mit einem vorgegebenen Auslösekriterium erkennt, und durch Erzeugung eines weiteren (vierten) Auslösesignals eine Verstellung der Schiebetür veranlasst.
• Die Erfindung bezieht sich ferner auch auf ein Kraftfahrzeug, das eine zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbare Schiebetür sowie eine Türstellvorrichtung zur motorischen Verstellung der Schiebetür umfasst. Der Schiebetür ist dabei die vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Kollisionsschutzvorrichtung (insbesondere in einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten und Weiterbildungen) zugeordnet. Die Türstellvorrichtung und die Kollisionsschutzvorrichtung können im Rahmen der Erfindung als voneinander vollständige getrennte (wenn auch datenübertragungstechnisch verbundene) Baueinheiten gebildet sein. Vorzugsweise umfassen die Kollisionsschutzvorrichtung und die Türstellvorrichtung aber ein gemeinsames Steuergerät (beispielsweise einen Mikrocontroller mit darin implementierter Steuersoftware oder einen ASIC).
• Vorzugsweise weist die Schiebetür ein Fenster mit einer zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbaren Fensterscheibe auf. In diesem Fall umfasst das Kraftfahrzeug zusätzlich einen Fensterheber zur motorischen Verstellung der Fensterscheibe. Die Kollisionsschutzvorrichtung ist dabei vorzugsweise in der vorstehend beschriebenen Weise zusätzlich zur berührungslosen Erfassung eines Objekts im Stellweg der Fensterscheibe eingerichtet. Die Kollisionsschutzvorrichtung kann hierbei im Rahmen der Erfindung auch mit dem Fensterheber ein gemeinsames Steuergerät teilen. Vorzugsweise greifen sowohl die Kollisionsschutzvorrichtung als auch die Türstellvorrichtung und der Fensterheber auf ein gemeinsames Steuergerät zu.

Claims (9)

1. Kollisionsschutzvorrichtung für eine motorisch zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbare Schiebetür eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kollisionsschutzvorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Objekt im Stellweg der Schiebetür berührungslos zu erfassen und in diesem Fall ein eine drohende Kollision des Objekts mit der Schiebetür anzeigendes Auslösesignal zu erzeugen.
2. Kollisionsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend einen kapazitiven Näherungssensor zur unmittelbaren oder mittelbaren Erfassung der Kapazität einer an der Schiebetür und/oder dem zugeordneten Türrahmen angeordneten Elektrodenanordnung, wobei die Kollisionsschutzvorrichtung dazu eingerichtet ist, das Auslösesignal dann zu erzeugen, wenn die Kapazität oder eine damit korrelierte Messgröße ein Auslösekriterium erfüllen.
3. Kollisionsschutzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Auslösekriterium in Abhängigkeit von der Stellposition der Schiebetür variierend vorgegeben ist, so dass eine Abhängigkeit der Kapazität bzw. der damit korrelierten Messgröße von der Stellposition der Schiebetür kompensiert wird.
4. Kollisionsschutzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Elektrodenanordnung des kapazitiven Näherungssensors mindestens eine Elektrode umfasst, die unmittelbar in ein Türblatt der Schiebetür, in einen an der Schiebetür befestigbaren Kunststoffträger oder in ein auf die Schiebetür aufsetzbares oder aufgesetztes Verkleidungsteil integriert ist.
5. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die zusätzlich dazu eingerichtet ist, ein Objekt im Stellweg einer motorisch zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbaren Fensterscheibe der Schiebetür berührungslos zu erfassen und in diesem Fall ein eine drohende Kollision des Objekts mit der Fensterscheibe anzeigendes Auslösesignal zu erzeugen.
6. Kraftfahrzeug mit einer zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbaren Schiebetür, mit einer Türstellvorrichtung zur motorischen Verstellung der Schiebetür, und mit einer Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, wobei die Kollisionsschutzvorrichtung und die Türstellvorrichtung ein gemeinsames Steuergerät umfassen.
8. Kraftfahrzeug mit einer zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbaren Schiebetür, die ein Fenster mit einer zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbaren Fensterscheibe umfasst, mit einer Türstellvorrichtung zur motorischen Verstellung der Schiebetür, mit einem Fensterheber zur motorischen Verstellung der Fensterscheibe und mit einer Kollisionsschutzvorrichtung nach Anspruch 5.
9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, wobei die Kollisionsschutzvorrichtung sowie die Türstellvorrichtung und/oder der Fensterheber ein gemeinsames Steuergerät umfassen.