WO2006072317A1 - Fahrzeugtür mit einer abbremsfunktion - Google Patents

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WO2006072317A1
WO2006072317A1 PCT/EP2005/013096 EP2005013096W WO2006072317A1 WO 2006072317 A1 WO2006072317 A1 WO 2006072317A1 EP 2005013096 W EP2005013096 W EP 2005013096W WO 2006072317 A1 WO2006072317 A1 WO 2006072317A1
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vehicle door
braking
evaluation
control unit
obstacle
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PCT/EP2005/013096
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Simon Kern
Jürgen MAAS
Bernd Seiler
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Daimlerchrysler Ag
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    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/531—Doors

Definitions

  • the invention relates to a vehicle door with a
  • Doors with a fixed stop have a wide opening angle, so that there is no collision protection at tight parking spaces / garages. Provided that an obstacle in the opening area of the door is detected with suitable sensors, a collision can be prevented by a variable stop.
  • a door locking system is described, in particular for a motor vehicle door or a flap, wherein the door is held in any intermediate position within the opening area.
  • the door locking system comprises a
  • Piston-cylinder unit which is struck by connecting members on the one hand to the element to be moved and on the other hand to the base member.
  • the piston-cylinder unit has a pressure tube in which a work space filled with a damping medium is bisected by a piston on a piston rod, wherein the piston rod is radially guided by a piston rod guide.
  • a valve disposed within a flow communication, the volume range between the working spaces blocking valve is controlled such that upon initiation of a door movement pulse at any point of the door, the blocking valve opens and remains open regardless of the pressure within the door detection system until the initiation of a braking pulse on the door Blocking valve is closed again.
  • a device for stepless locking of a pivotable about an axis component is described, in particular of doors and flaps.
  • the device described comprises at least one cylinder and a piston with an electrorheological or magnetorheological fluid, an electronic control unit, by means of which the electric or magnetic field strength in the rheological fluid is adjustable and a device for detecting or entering a desired locking position.
  • the control electronics is dependent on the detected or entered Locking position controlled. If an obstacle in the planned swivel range is detected by a camera during the opening process, an evaluation electronics: controls the control electronics so that the door is locked before reaching the obstacle.
  • the object of the invention is to provide a vehicle door with a Abbremsfunktion available, which has the smallest possible braking range to intervene as late as possible in the door movement can.
  • the invention achieves this object by providing a vehicle door with a braking function with the features of patent claim 1.
  • the deceleration function brakes a vehicle door in front of a detected obstacle and end position damping, taking into account disturbing moments aperiodically, wherein an evaluation and control unit determines a braking torque for the deceleration function by evaluating an instantaneous door movement detected by a sensor or a detected obstacle such that the Vehicle door in an opening operation reaches a target position with a speed of zero and reaches a final position with a predetermined target speed in a closing operation, the target position corresponds to a predetermined maximum opening angle or a virtual stop, which is determined by an obstacle detected by the sensor.
  • the vehicle door is advantageously braked aperiodically before reaching the mechanical end stops or an obstacle, whereby damage, strong vibration, noise and vibration are avoided.
  • the evaluation and control unit starts the braking function if a remaining braking distance falls below a calculated braking distance.
  • the operator receives a haptic feedback on the risk of collision with the detected obstacle in an advantageous manner.
  • an observer circuit estimates the disturbance torques to be taken into account, which comprise, for example, torques which are caused by wind or gravitation.
  • the observer circuit estimates angular acceleration, for example, from the measured door opening angle signals, and compensates for this with real acceleration.
  • the evaluation and control unit determines the required braking distance ⁇ . ⁇ brake as a function of a desired
  • Braking torque M b sol for example, with an equation (1) for an opening operation and with an equation (2) for a closing operation, wherein J d represents the moment of inertia of the vehicle door,.
  • the evaluation and control unit determines the braking torque M 0 as a function of the remaining braking distance i ⁇ lU ⁇ - ⁇ p o, t ) > the door speed ⁇ and the mass moment of inertia J d with an equation (3) for an opening operation and with an equation (4) for a closing process.
  • ⁇ 0 stands for the start position and ⁇ 0 stands for the start speed of the trajectory at the opening operation, and ⁇ 8 t op and ⁇ iKp for the desired final state of the trajectory in the opening and closing operation.
  • the evaluation and control unit performs the braking function in an opening operation or a closing operation for the smallest possible braking range, wherein the braking range for the opening operation by ( ⁇ atop - ⁇ B rems) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ B to P and the closing operation is defined by ⁇ 3 top ⁇ ⁇ ⁇ ( ⁇ stop + ⁇ B rema).
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of the invention essential components of a
  • FIG. 2 is a more detailed block diagram of the vehicle door of FIG. 1
  • Fig. 3 is a schematic representation of the opening area of a vehicle door
  • FIG. 4 is a flowchart of a deceleration function for the
  • FIG. 1 Vehicle door of Fig. 1, Fig. 5 is a schematic representation of a model for the
  • Fig. 6 is a block diagram of a control loop for the
  • Fig. 7 is a schematic block diagram of a control loop observer of FIG. 6, and 8 is a schematic state diagram of a
  • Vehicle door with associated comfort features.
  • a vehicle door 2 comprises a sensor 6 for detecting the door movement, an evaluation and control unit 7 for evaluating the detected door movement and for driving a damper 5 via an actuator 4, wherein the damper via an adjusted moment M, the movement of the Vehicle door 2 influenced.
  • the evaluation and control unit 7 outputs, for example, a control voltage U, which is converted by the actuator 4 into a current I.
  • the sensor system 6 may also include sensors for monitoring an inner or outer door handle or for obstacle detection in the opening region of the vehicle door 2.
  • Fig. 2 shows a more detailed block diagram of the vehicle door 2 with a braking function for a vehicle 1.
  • the vehicle door 2, hinges 11, the damper 5 with the executed as a current regulator actuator 4, which is controlled by the evaluation and control unit 7, an inner handle 9.1, an outer handle 9.3, a button 9.2 and a door lock unlocking unit 10, which is activated by the arranged in the vicinity of the Inngriff 9.1 button 9.2 via the evaluation and control unit 7.
  • the evaluation and control unit 7 comprises a CPU 7.2 and an analog / digital converter 7.3, which processes the received sensor signals for processing in the CPU 7.2 and a digital / analog converter 7.1, which the control signals of the CPU is prepared for output accordingly.
  • the evaluation and control unit also has digital inputs and outputs.
  • the sensor system 6 comprises a position sensor 6.1, which detects the opening angle ⁇ of the vehicle door and transmits a corresponding signal to the evaluation and control unit 7, and a digital laser scanner 6.2 with associated control unit 8 for obstacle detection.
  • further sensors can be arranged on the inner or outer handle 9.1, 9.3 of the vehicle door 2 and connected to the evaluation and control unit 7, which detect actuation of the associated handle 9.1, 9.3 and forward it to the evaluation and control unit 7.
  • the illustrated hinges 11 of the vehicle door 2 have no fixed detent, but allow a position-independent low-force movement of the vehicle door.
  • the hinges 11 are designed so that the associated vehicle door 2 in a first segment 400 of the opening region of the vehicle door 2 from a starting position which corresponds to a minimum opening angle, up to a first opening angle ⁇ m in which, for example, approx. 15 °, without action of external forces falls into the lock, that is accelerated to smaller positions in the direction of the starting position.
  • the inserted damper 5 has in the unlocked state, a low friction and its holding force corresponds to a holding / braking torque of about 100Nm.
  • the damper 5 is designed so that it can be easily controlled and responds quickly to the control signals.
  • the dampers 5 can be subdivided into rotatory and translatory dampers.
  • the possible actuators 4 for controlling the dampers 5 can be classified into electro-hydraulic, electro-mechanical, magneto-rheological and electro-rheological principles of action. It is also possible to use active actuating units, such as electric motors, which have a rotary or linear action, and hydraulic drives.
  • the position of the vehicle door 2 is evaluated, which is detected for example as the opening angle ⁇ from the position sensor 6.1.
  • the angular velocity or the angular acceleration can be estimated.
  • the low-pass filtering used here represents a compromise between a signal that is as "smooth" as possible, which has minimized noise, and a sufficiently unadulterated system movement with low delays.
  • angle sensors can be used which operate according to the Hall principle or as rotary sensors.
  • an actuation request can be detected by means of a mechanical probe inserted in the outer handle 9.3 of the vehicle door 2, which detects whether the operator is touching the handle 9.3 or by means of a capacitive sensor on the inner handle 9.1 of the vehicle door 2.
  • a mechanical probe inserted in the outer handle 9.3 of the vehicle door 2
  • another button can be arranged at the upper end of the inner handle.
  • Other sensors can be used to detect the desired actuation. With the aid of the sensors, it is detected whether the driver grips the inner or outer door handle 9.1, 9.3. If this is satisfied, then the locking force can be turned off, so that the driver can move the vehicle door 2 from a rest position without any effort.
  • the sensor 6.2 for obstacle detection detects the position of objects 3 in the opening region of the vehicle door 2, either relative to the vehicle 1 or relative to the current position of the vehicle door 2.
  • the obstacle sensor 6.2 is designed as a laser scanner with a swinging deflecting mirror.
  • the laser scanner 6.2 is arranged on the vehicle door 2, that a plane is scanned, which runs through the hinge axis, but has a corresponding angle to the surface of the vehicle door 2.
  • obstacles 3 can be recognized in time, which approach the vehicle door 2.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the opening area of the vehicle door 2.
  • the opening area comprises a functional area 100 for a variable locking function. If the vehicle door 2 is brought to a standstill within the functional area 100 of the variable detent in any position, then the vehicle door 2 is held in exactly this position by the holding torque of the damper 5. In the first segment 400 of the opening region of the vehicle door from the starting position to the first opening angle the vehicle door 2 is not locked. By the above-described configuration of the hinges 11, the vehicle door 2 falls into the lock when positioned within the first segment 400 of the opening portion.
  • the maximum possible opening angle becomes, for example, the angle limited to prevent damage to the vehicle door 2. Due to the obstacle 3 detected in the swivel area, the functional area 100 of the variable locking function also becomes the opening angle predetermined by the obstacle 3 limited .
  • the evaluation and control unit 7 performs the braking function for the vehicle door 2 in the braking area 200 in the form of a virtual stop in front of the detected obstacle 3. If there is no obstacle in the opening region of the vehicle door 2, then the evaluation and control unit 7 leads the braking function in the area 300 before the mechanical end stop of the vehicle door 2 by.
  • the deceleration function decelerates the vehicle door before it reaches the mechanical limit stops to prevent strong vibrations and loud noises. This gives a high-quality impression of the vehicle 1, favors the life of the attachments, in particular disposed in the vehicle door 2 electrical and electronic circuits, and reduces the mechanical stress on the hinges eleventh
  • the vehicle door 2 reaches a predetermined end position when opening at the speed zero and at the end position damping in the closing direction at a predetermined target speed.
  • the braking function can be used to brake the vehicle door 2 on the transition to any detent position within the functional area 100 or when a predetermined maximum speed is exceeded. If the deceleration process is carried out with as constant a torque as possible, then the deceleration process is of course effective. To cause no or only a slight swinging of the vehicle door when reaching the end position after braking, the braking torque should be selected as low as possible.
  • Fig. 4 shows a flowchart of the braking function for the vehicle door 2.
  • the target position is determined, which is predetermined by the mechanical end stop or by a detected obstacle in the opening region during an opening operation or by the end position of the vehicle door 2 during a closing operation.
  • the braking distance is calculated with a constant braking torque depending on the determined target position.
  • the vehicle door 2 deceleration function is started when the remaining braking distance to the target position is less than the calculated braking distance required to decelerate the door at a desired constant braking torque.
  • step 540 the braking torque necessary to reach the target position in accordance with the speed specifications is recalculated. Ideally, the newly calculated braking torque always corresponds to the desired braking torque. The recalculation of the braking torque serves to compensate for attacking disturbance torques.
  • step 550 it is checked whether the targets have been reached. If this is not the case, then the calculated braking torque is set in step 560 and then branched to step 540, otherwise the deceleration process is terminated in step 570.
  • FIG. 5 illustrated simplified door model.
  • the elasticities occurring in the real vehicle door 2 are neglected.
  • the in Fig. 5 model is represented by the differential equation (5)
  • a control shown in Fig. 6 is used with an observer structure 14, which can estimate an attacking disturbance torque, so that the disturbance torque can be taken into account in the scheme.
  • the control circuit for the braking function from FIG. 4 a controller whose function is performed by the evaluation and control unit 7, an actuator 4 for influencing the mechatronic door system 2 via the damper 5 and the observer structure 14, the function of which is also executable by the evaluation and control unit 7.
  • FIG. 7 shows a possible approach for implementing the observer structure 14 from FIG. 6, in which the angular acceleration ⁇ is estimated from the measurable sensor signals and compared with the real acceleration.
  • the observer structure 14 is based on the comparison of the resulting angular accelerations of the real vehicle door 2 ⁇ with the angular acceleration of the door model from FIG. 5th
  • the target position for braking the vehicle door 2 is the maximum opening angle of the vehicle door 2 by default. As a result, the vehicle door is braked in the braking area 300 before reaching the mechanical stop. If an obstacle 3 in the opening area is detected by a special environment sensor system 6.2, the target position is set to the value shortly before the obstacle 3.
  • the virtual stop by pressing the button on the inner or outer handle 9.1, 9.3 are switched off.
  • the signal of the sensor 6.2 is ignored and the target angle for the deceleration function is set to the maximum opening angle. This procedure may be necessary in particular if the vehicle door 2 is to be opened by a person standing outside the vehicle 1 who is erroneously recognized by the sensor system 6.2 as an obstacle 3.
  • the end position damping for closing the vehicle door 2 brakes the vehicle door 2 so that the vehicle door 2 has a defined maximum speed when the door lock is reached.
  • the deceleration function for the closing movement is implemented with a target speed ⁇ stop .
  • a virtual stop is implemented control technology before the position of the detected obstacle 3.
  • the damper 5 is set to maximum holding force.
  • the holding force is switched off again when the door position drops below the threshold value, the door speed falls below a negative threshold value, ie. the vehicle door 2 executes a closing movement, or the occupant grips one of the sensed door handles 9.1, 9.3.
  • FIG. 8 shows a state diagram of the vehicle door 2 with a combination of several comfort functions.
  • the vehicle door 2 is freely movable in the first state Z1 and is kept active in a second state Z2 by the variable locking function in an arbitrary detent position within the opening region of the vehicle door 2.
  • the vehicle door 2 assumes a fourth state Z4 in the form of a virtual attack, which is taken in dependence on the distance of the vehicle door 2 to the detected obstacle.
  • the vehicle door 2 can be actively decelerated by a braking function during the transition to the latching state Z2 or into the virtual stop Z4 or into one of the end positions of the opening region.
  • the vehicle door 2 Due to the braking function in the state Z3, the vehicle door 2 reaches a predetermined target position when opening at zero speed and at the end position damping in the closing direction at a predetermined target speed.
  • the deceleration function in state Z3 can be additionally activated to limit the door speed during an opening or closing movement.
  • the deceleration function is activated in this case if the door speed is a exceeds the predetermined threshold.
  • a manual actuating means 9.2 arranged in the vicinity of the inside door handle 9.1 can be used to electronically unlock a vehicle lock before opening the vehicle door 2.
  • the vehicle door 2 has a fifth state Z5, which is activated by a predetermined actuation, and acts as an exit aid, in which the vehicle door 2 is held in a desired position with a maximum cogging torque until the exit aid is deactivated again becomes.
  • the said comfort functions which cause transitions between the first to fourth states, are compatible with each other and can be combined as desired, i. H. their activation and deactivation conditions are clear and can be combined without further action.
  • variable lock feature and the exit aid have the same switching conditions to activate the holding force, these two functions can not be fully implemented side-by-side.
  • a possible implementation could have the variable locking function as a standard function and the exit aid could be activated, for example by an operation of a special switch.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugtür mit einer Abbremsfunktion vor einem erkannten Hindernis (3) und zur Endlagendämpfung, welche eine Bewegung der Fahrzeugtür (2) durch Einleiten eines Bremsmomentes abbremst, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (7) das Bremsmoment durch Auswerten einer von einer Sensorik (6) erfassten momentanen Türbewegung oder von einem erfassten Hindernis bestimmt und den Dämpfer (5) entsprechend ansteuert. Erfindungsgemäß bremst die Abbremsfunktion die Fahrzeugtür (2) unter Berücksichtigung von Störmomenten aperiodisch ab, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (7) das Bremsmoment für die Abbremsfunktion so bestimmt, dass die Fahrzeugtür (2) bei einem Öffnungsvorgang eine Zielposition mit einer Geschwindigkeit mit dem Wert Null erreicht und bei einem Schließvorgang eine Endposition (ϕ0) mit einer vorgegebnen Zielgeschwindigkeit erreicht, wobei die Zielposition einem vorgegebenen maximalen Öffnungswinkels (ϕmax) oder einem virtuellen Anschlag entspricht, welcher von einem von der Sensorik erkannten Hindernis (3) bestimmt wird.

Description

Fahrzeugtür mit einer Abbremsfunktion
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugtür mit einer
Abbremsfunktion nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem unachtsamen Öffnen von Fahrzeugtüren kann es leicht zu Kollisionen mit Hindernissen und somit zu Beschädigungen an der Tür oder am Hindernis kommen. Ein häufig auftretendes Szenario ist das Aussteigen aus dem Fahrzeug in engen Parklücken oder Garagen. Oft muss dabei die Tür möglichst weit gegen das Nachbarfahrzeug oder die Wand geöffnet werden, damit ein Aussteigen überhaupt möglich ist . Dies erfordert einen Rastmechanismus mit variabler Rastung, der es erlaubt , die Tür exakt zu positionieren. Mit den gängigen Rastmechanismen, die in der Regel nur eine oder zwei fest vorgegebene Rastpositionen für die Tür besitzen, ist dies nicht möglich. Die Tür öffnet oft zu weit oder bleibt nicht geöffnet .
Türen mit festem Anschlag weisen einen weiten Öffnungswinkel auf, so dass bei engen Parkabständen/Garagen kein Kollisionsschutz besteht . Unter der Voraussetzung, dass mit geeigneter Sensorik ein Hindernis im Öffnungsbereich der Tür erkannt wird, kann durch einen variablen Anschlag eine Kollision verhindert werden . In der DE 42 24 132 Al wird ein Türfeststellsystem beschrieben, insbesondere für eine Kraftfahrzeugtür oder eine Klappe, bei welchem die Tür in einer beliebigen Zwischenstellung innerhalb des Öffnungsbereiches gehalten wird. Das Türfeststellsystem umfasst eine
Kolbenzylindereinheit , welche über Anschlussorgane einerseits an dem zu bewegenden Element und andererseits an dem Basiselement angeschlagen ist . Die Kolbenzylindereinheit weist ein Druckrohr auf, in welchem ein mit einem Dämpfungsmedium gefüllter Arbeitsraum von einem Kolben an einer Kolbenstange zweigeteilt ist , wobei die Kolbenstange von einer Kolbenstangenführung radial geführt wird. Ein innerhalb einer Strömungsverbindung angeordnetes den Volumenbereich zwischen den Arbeitsräumen blockierendes Ventil wird derart angesteuert, dass bei einer Einleitung eines Türbewegungsimpulses an einem beliebigen Punkt der Tür das Blockierventil öffnet und unabhängig vom Druck innerhalb des Türfeststellungssystems geöffnet bleibt , bis bei Einleitung eines Bremsimpulses auf die Tür das Blockierventil wieder geschlossen wird .
In der DE 197 54 167 Al wird eine Vorrichtung zur stufenlosen Arretierung einer um eine Achse schwenkbaren Komponente beschrieben, insbesondere von Türen und Klappen. Die beschriebene Vorrichtung umfasst mindestens einen Zylinder und einen Kolben mit einer elektro- oder magnetorheologischen Flüssigkeit , eine Steuerelektronik, mittels derer die elektrische oder magnetische Feldstärke in der rheologischen Flüssigkeit einstellbar ist und einer Einrichtung zur Erfassung oder Eingabe einer gewünschten Arretierungsstellung . Die Steuerelektronik ist in Abhängigkeit von der erfassten oder eingegebenen Arretierstellung ansteuerbar. Wird während des Öffnungsvorgangs durch eine Kamera ein Hindernis im geplanten Schwenkbereich erfasst , dann steuert eine Auswerteelektronik: die Steuerelektronik so an, dass die Tür vor Erreichen des Hindernisses arretiert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugtür mit einer Abbremsfunktion zur Verfügung zu stellen, welche einen möglichst kleinen Bremsbereich aufweist , um möglichst spät in die Türbewegung eingreifen zu können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Fahrzeugtür mit Abbremsfunktion mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Erfindungsgemäß bremst die Abbremsfunktion eine Fahrzeugtür vor einem erkannten Hindernis und zur Endlagendämpfung unter Berücksichtigung von Störmomenten aperiodisch ab, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit ein Bremsmoment für die Abbremsfunktion durch Auswerten einer von einer Sensorik erfassten momentanen Türbewegung oder von einem erfassten Hindernis so bestimmt , dass die Fahrzeugtür bei einem Öffnungsvorgang eine Zielposition mit einer Geschwindigkeit mit dem Wert Null erreicht und bei einem Schließvorgang eine Endposition mit einer vorgegebnen Zielgeschwindigkeit erreicht , wobei die Zielposition einem vorgegebenen maximalen Öffnungswinkels oder einem virtuellen Anschlag entspricht , welcher von einem von der Sensorik erkannten Hindernis bestimmt wird. Dadurch wird die Fahrzeugtür in vorteilhafter Weise vor dem Erreichen der mechanischen Endanschläge oder einem Hindernis aperiodisch abgebremst , wodurch Beschädigungen, starke Erschütterungen, Lärm und Vibrationen vermieden werden. Dies vermittelt einen hochwertigen Eindruck des Fahrzeugs und begünstigt die Lebensdauer der Anbauteile, insbesondere von in der Fahrzeugtür angeordneten elektrischen und elektronischen Schaltungen und vermindert die mechanische Belastung der Scharniere . Beim Öffnen wird die Fahrzeugtür so abgebremst , dass sie kurz vor dem mechanischen Anschlag oder vor einem erkannten Hindernis zur Ruhe kommt und in einer Rastposition gehalten wird. Beim Schließen, wird die Geschwindigkeit der Fahrzeugtür so verringert, dass die Fahrzeugtür zuverlässig ins Schloss fällt , aber nicht mit unnötig viel Wucht gegen das Fahrzeug prallt .
In Ausgestaltung der erfindungsgemäδen Fahrzeugtür startet die Auswerte- und Steuereinheit die Abbremsfunktion, wenn ein verbleibender Bremsweg einen berechneten Bremsweg unterschreitet .
Durch den virtuellen Anschlag, d. h. dem aperiodischen Abbremsen der Fahrzeugtür vor einem erkannten Hindernis, erhält der Bediener in vorteilhafter Weise eine haptische Rückmeldung über die Kollisionsgefahr mit dem erkannten Hindernis .
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür schätzt eine Beobachterschaltung die zu berücksichtigenden Störmomente, welche beispielsweise Drehmomente umfassen, welche von Wind oder der Gravitation verursacht werden. Die Beobachterschaltung schätzt eine Winkelbeschleunigung beispielsweise aus den gemessenen Türöffnungswinkelsignalen ab und gleicht dies mit einer realen Beschleunigung ab .
Die Auswerte- und Steuereinheit bestimmt den benötigten Bremsweg Δ.φBrems in Abhängigkeit von einem gewünschten
Bremsmoment Mb sol, beispielsweise mit einer Gleichung (1) für einen Öffnungsvorgang und mit einer Gleichung (2 ) für einen Schließvorgang, wobei Jd das Massenträgheitsmoment der Fahrzeugtür repräsentiert , .
Figure imgf000007_0001
Die Auswerte- und Steuereinheit bestimmt das Bremsmoment M0 in Abhängigkeit des verbleibenden Bremsweges iφlUφ -<po,t) > der Türgeschwindigkeit φ und des Massenträgheitsmoments Jd mit einer Gleichung (3 ) für einen Öffnungsvorgang und mit einer Gleichung (4 ) für einen Schließvorgang .
Figure imgf000007_0002
ü JΛΦ2 ~ΦU) für φ <0
2(<P -<PitoP)
Bei den Gleichungen (1) bis (4) stehen φ0 für die Startposition und φ0 für die Startgeschwindigkeit der Traj ektorie beim Öffnungsvorgang, und φ8top und φiKp für den gewünschten Endzustand der Trajektorie beim Öffnungs- und Schließvorgang . In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür führt die Auswerte- und Steuereinheit die Abbremsfunktion bei einem Öffnungsvorgang oder einem Schließvorgang für einen möglichst kleinen Bremsbereich durch, wobei der Bremsbereich für den Öffnungsvorgang durch (φatop - ΔφBrems) ≤ φ ≤ φBtoP und für den Schließvorgang durch φ3top ≤ Φ ≤ (Φstop + ΔφBrema) festgelegt wird.
Verschiedene sinnvolle Ausgestaltungen, welche sich aus einer beliebeigen Kombination der Gegenstände der Unteransprüche ergeben sind nicht explizit aufgeführt . Diese sollen jedoch sämtlich als zu der Erfindung gehörend eingeschlossen sein.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigen:
Fig . 1 ein schematisches Blockschaltbild der erfindungswesentlichen Komponenten einer
Fahrzeugtür, Fig . 2 ein detaillierteres Blockschaltbild der Fahrzeugtür aus Fig . 1 , Fig . 3 eine schematische Darstellung des Öffnungsbereichs einer Fahrzeugtür, Fig . 4 ein Flussdiagramm einer Abbremsfunktion für die
Fahrzeugtür aus Fig. 1, Fig . 5 eine schematische Darstellung eines Modells für die
Fahrzeugtür aus Fig . 1 , Fig . 6 ein Blockdiagramm eines Regelkreises für das
Abbremsverfahren aus Fig . 4 , Fig . 7 ein schematisches Blockdiagramm eines Beobachters für den Regelkreis aus Fig . 6 , und Fig. 8 ein schematisches Zustandsdiagramm einer
Fahrzeugtür mit verknüpften Komfortfunktionen.
Wie aus Fig . 1 ersichtlich ist , umfasst eine erfindungsgemäße Fahrzeugtür 2 eine Sensorik 6 zur Erfassung der Türbewegung, eine Auswerte- und Steuereinheit 7 zum Auswerten der erfassten Türbewegung und zum Ansteuern eines Dämpfers 5 über ein Stellglied 4 , wobei der Dämpfer über ein eingestelltes Moment M die Bewegung der Fahrzeugtür 2 beeinflusst . Die Auswerte- und Steuereinheit 7 gibt beispielsweise eine Steuerspannung U aus , welche vom Stellglied 4 in einen Strom I umgewandelt wird. Zusätzlich zur Erfassung der Türbewegung kann die Sensorik 6 auch Sensoren zur Überwachung eines inneren oder äußeren Türgriffs oder zur Hinderniserkennung im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2 umfassen.
Fig . 2 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild der Fahrzeugtür 2 mit einer Abbremsfunktion für ein Fahrzeug 1. Wie aus Fig . 2 ersichtlich ist, umfasst die Fahrzeugtür 2 , Scharniere 11 , den Dämpfer 5 mit dem als Stromregler ausgeführtem Stellglied 4 , welches von der Auswerte- und Steuereinheit 7 angesteuert wird, einen Innengriff 9.1 , einen Außengriff 9.3 , einen Taster 9.2 und eine Einheit zur Türschlossentriegelung 10 , welche von dem im Umfeld des Inngriffs 9.1 angeordneten Taster 9.2 über die Auswerte- und Steuereinheit 7 aktiviert wird. Zum Auswerten der Sensorsignale und zum Ausgeben von Steuersignalen umfasst die Auswerte- und Steuereinheit 7 eine CPU 7.2 und einen Analog- /Digitalwandler 7.3 , welcher die empfangenen Sensorsignale zur Verarbeitung in der CPU 7.2 aufbereitet und einen Digital-/Analogwandler 7.1 , welcher die Steuersignale von der CPU zur Ausgabe entsprechend aufbereitet . Zum Empfang und zur Ausgabe verfügt die Auswerte- und Steuereinheit zusätzlich über digitale Ein- und Ausgänge .
Wie weiter aus Fig . 2 ersichtlich ist , umfasst die Sensorik 6 einen Positionssensor 6.1 , welcher den Öffnungswinkel φ der Fahrzeugtür detektiert und ein entsprechendes Signal an die Auswerte- und Steuereinheit 7 überträgt , und einen digitalen Laserscanner 6.2 mit zugehöriger Steuereinheit 8 zur Hinderniserkennung. Optional können am Innen- oder Außengriff 9.1 , 9.3 der Fahrzeugtür 2 weitere Sensoren angeordnet und mit der Auswerte- und Steuereinheit 7 verbunden sein, welche eine Betätigung des zugeordneten Griffs 9.1 , 9.3 detektieren und an die Auswerte- und Steuereinheit 7 weiterleiten.
Die dargestellten Scharniere 11 der Fahrzeugtür 2 weisen keine feste Rastung auf , sondern erlauben eine positionsunabhängige kraftarme Bewegung der Fahrzeugtür . Die Scharniere 11 sind so ausgeführt , dass die zugehörige Fahrzeugtür 2 in einem ersten Segment 400 des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür 2 von einer Ausgangslage, welche einem minimalen Öffnungswinkel entspricht , bis zu einem ersten Öffnungswinkel φmin» welcher beispielsweise ca . 15° beträgt, ohne Wirken von äußeren Kräften ins Schloss fällt , also zu kleineren Positionen in Richtung der Ausgangslage hin beschleunigt wird.
Der eingesetzte Dämpfer 5 weist im freigeschalteten Zustand eine geringe Reibung auf und seine Haltekraft entspricht einem Halte-/Bremsmoment von ca. 100Nm. Der Dämpfer 5 ist so ausgeführt, dass er gut eingesteuert werden kann und schnell auf die Steuersignale anspricht . Für die Umsetzung der Abbremsfunktion stehen für den Dämpfer 5 verschiedene Bauarten und Wirkprinzipien zur Auswahl . Prinzipiell lassen sich die Dämpfer 5 in rotatorisch und translatorisch wirkende Dämpfer unterteilen. Die möglichen Aktoren 4 zur Ansteuerung der Dämpfer 5 lassen sich in elektro-hydraulische, elektro-mechanische, magneto- rheologische und elektro-rheologische Wirkungsprinzipien klassifizieren. Es können auch aktive Stelleinheiten wie Elektromotoren, welche rotatorisch oder linear wirken, und Hydraulikantriebe eingesetzt werden.
Für die Abbremsfunktion wird die Position der Fahrzeugtür 2 ausgewertet , welche beispielsweise als Öffnungswinkel φ vom Positionssensor 6.1 erfasst wird. Durch geeignete Filterung und Differentiation des Signals des Positionssensors 6.1 kann die Winkelgeschwindigkeit bzw. die Winkelbeschleunigung geschätzt werden. Die eingesetzte Tiefpassfilterung stellt dabei einen Kompromiss aus einem möglichst „glatten" Signal , welches ein minimiertes Rauschen aufweist, und einer ausreichend unverfälschten Systembewegung mit geringen Verzögerungen dar. Als Positionssensor 6.1 können Winkelsensoren eingesetzt werden, welche nach dem Hall- Prinzip arbeiten oder als Dreh-Potentiometer ausgeführt sind. Außerdem können auch linear wirkende LängenmessSysteme, mit welchen sich die Position der Fahrzeugtür 2 bestimmen lässt verwendet werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugtür 2 wird nicht die Verschiebung des Dämpfers 5, sondern die Position der Fahrzeugtür 2 selbst erfasst , inklusive der aufgrund der Elastizitäten in der Mechanik der Fahrzeugtür 2 und des Dämpfers 5 auftretenden Bewegungen. Ist der Positionssensor 6.1 in den Dämpfer 5 integriert , dann wird in der Konstruktion des Dämpfers 5 explizit eine elastische Nachgiebigkeit vorgesehen, welche ermöglicht, dass der Sensor 6.1 auch bei blockiertem Dämpfer 5 eine Bewegung der Fahrzeugtür 2 im Rahmen ihrer Nachgiebigkeit erfassen kann.
Bei einer möglichen Ausführungsform kann ein Betätigungswunsch mittels einem im Aussengriff 9.3 der Fahrzeugtür 2 eingelassenen mechanischen Taster, mit dem erkannt wird, ob der Bediener den Griff 9.3 anfasst , oder mittels eines kapazitiven Sensors am Innengriff 9.1 der Fahrzeugtür 2 erfasst werden. Zusätzlich zu diesen Sensoren, welche die Hand des Fahrers am Griff 9.1 , 9.3 detektieren, kann am oberen Ende des Innengriffs ein weiterer Taster angeordnet sein. Zur Erfassung des Betätigungswunsches können auch andere Sensoren eingesetzt werden. Mit Hilfe der Sensoren wird erkannt , ob der Fahrer den inneren oder äußeren Türgriff 9.1 , 9.3 greift . Ist dies erfüllt , dann kann die Rastkraft ausgeschaltet werden, so dass der Fahrer die Fahrzeugtür 2 ohne Kraftaufwand aus einer Rastposition bewegen kann.
Der Sensor 6.2 zur Hinderniserkennung erkennt die Position von Objekten 3 im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2 , entweder relativ zum Fahrzeug 1 oder relativ zur aktuellen Position der Fahrzeugtür 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hindernissensor 6.2 als Laserscanner mit einem schwingenden Ablenkspiegel ausgeführt . Der Laserscanner 6.2 ist so an die Fahrzeugtür 2 angeordnet , dass eine Ebene abgetastet wird, welche durch die Scharnierachse verläuft , aber zur Fläche der Fahrzeugtür 2 einen entsprechenden Winkel aufweist . Dadurch können Hindernisse 3 rechtzeitig erkannt werden, welche sich der Fahrzeugtür 2 nähern. Bei einer solchen Anordnung des Hindernissensors 6.2 wird keine Information über die exakte Position des Hindernisses 3 im Raum benötigt , da der Abstand zur Fahrzeugtür 2 in den relevanten Winkelkoordinaten eindeutig bestimmbar ist .
Fig . 3 zeigt eine schematische Darstellung des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür 2. Wie aus Fig . 3 ersichtlich ist umfasst die Öffnungsbereich einen Funktionsbereich 100 für eine variable Rastfunktion. Wird die Fahrzeugtür 2 innerhalb des Funktionsbereichs 100 der variablen Rastung in einer beliebigen Position zum Stillstand gebracht , dann wird die Fahrzeugtür 2 durch das Haltemoment des Dämpfers 5 an genau dieser Position gehalten. Im ersten Segment 400 des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür von der Ausgangslage bis zum ersten Öffnungswinkel
Figure imgf000013_0001
wird die Fahrzeugtür 2 nicht gerastet . Durch die oben beschriebene Ausgestaltung der Scharniere 11 fällt die Fahrzeugtür 2 ins Schloss , wenn sie innerhalb des ersten Segmentes 400 des Öffnungsbereichs positioniert wird. Der in Fig. 3 dargestellte Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2 wird normalerweise durch einen maximal möglichen Öffnungswinkel Φmax=75° begrenzt . Da sich im Öffnungsbereich jedoch ein Hindernis 3 befindet, welches vom Hindernissensor 6.2 erkannt wird, wird der maximal mögliche Öffnungswinkel beispielsweise auf den Winkel
Figure imgf000013_0002
begrenzt , um eine Beschädigung der Fahrzeugtür 2 zu verhindern. Durch das im Schwenkbereich erkannte Hindernis 3 wird auch der Funktionsbereich 100 der variablen Rastfunktion auf den durch das Hindernis 3 vorgegebenen Öffnungswinkel
Figure imgf000013_0003
begrenzt .
Die Auswerte- und Steuereinheit 7 führt die Abbremsfunktion für die Fahrzeugtür 2 im Bremsbereich 200 in Form eines virtuellen Anschlags vor dem erkannten Hindernis 3 aus . Befindet sich kein Hindernis im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2 , dann führt die Auswerte- und Steuereinheit 7 die Abbremsfunktion im Bereich 300 vor dem mechanischen Endanschlag der Fahrzeugtür 2 durch. Durch die Abbremsfunktion wird die Fahrzeugtür vor dem Erreichen der mechanischen Endanschläge abgebremst , um starke Erschütterungen und laute Geräusche zu verhindern. Dies vermittelt einen hochwertigen Eindruck des Fahrzeugs 1 , begünstigt die Lebensdauer der Anbauteile , insbesondere von in der Fahrzeugtür 2 angeordneten elektrischen und elektronischen Schaltungen, und vermindert die mechanische Belastung der Scharniere 11.
Beim Öffnen wird die Fahrzeugtür 2 so abgebremst , dass sie kurz vor dem mechanischen Anschlag zur Ruhe kommt und in einer Rastposition gehalten wird. Beim Schließen der Fahrzeugtür 2 wird die Geschwindigkeit der Fahrzeugtür so abgebremst , dass die Fahrzeugtür 2 zuverlässig ins Schloss fällt , aber nicht mit unnötig viel Wucht gegen das Fahrzeug 1 prallt .
Durch die erfindungsgemäße Abbremsfunktion erreicht die Fahrzeugtür 2 eine vorgegebene Endposition beim Öffnen mit der Geschwindigkeit Null und bei Endlagendämpfung in Schließrichtung mit einer vorgegebenen Zielgeschwindigkeit . Zusätzlich kann die Abbremsfunktion eingesetzt werden, um die Fahrzeugtür 2 beim Übergang in eine beliebige Rastposition innerhalb des Funktionsbereichs 100 oder bei Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Geschwindigkeit abzubremsen. Wird der Abbremsvorgang mit einem möglichst konstanten Moment ausgeführt , dann wirkt der Abbremsvorgang natürlich. Um beim Erreichen der Endlage nach dem Abbremsen kein oder nur ein geringes Schwingen der Fahrzeugtür zu verursachten sollte das Bremsmoment möglichst gering gewählt werden. Fig . 4 zeigt ein Flussdiagramm der Abbremsfunktion für die Fahrzeugtür 2. Im Schritt 500 wird die Zielposition bestimmt , welche bei einem Öffnungsvorgang vom mechanischen Endanschlag oder von einem erkannten Hindernis im Öffnungsbereich vorgegeben wird oder bei einem Schließvorgang von der Endlage der Fahrzeugtür 2 vorgegeben wird. In Schritt 510 wird in Abhängigkeit von der bestimmten Zielposition der Bremsweg mit einem konstanten Bremsmoment berechnet . Im Schritt 520 wird überprüft , ob der berechnete Bremsweg kleiner oder gleich dem verbleibenden Restweg ist und ob die momentane Geschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt . Im Schritt 530 wird die Abbremsfunktion für die Fahrzeugtür 2 gestartet , wenn der verbleibende Bremsweg bis zur Zielposition den berechneten Bremsweg unterschreitet , der für das Abbremsen der Tür mit einem gewünschten konstanten Bremsmoment benötigt wird. Ab diesem Zeitpunkt wird bei jedem Abtastschritt im Schritt 540 das Bremsmoment neu berechnet, das notwendig ist , um die Zielposition gemäß den Geschwindigkeitsvorgaben zu erreichen. Im Idealfall entspricht das neu berechnete Bremsmoment immer dem gewünschten Bremsmoment . Die Neuberechnung des Bremsmoments dient zur Kompensation von angreifenden Störmomenten. Im Schritt 550 wird überprüft , ob die Zielvorgaben erreicht sind. Ist dies nicht der Fall , dann wird im Schritt 560 das berechnete Bremsmoment eingestellt und anschließend zum Schritt 540 verzweigt , ansonsten wird der Abbremsvorgang im Schritt 570 beendet .
Für die Berechnung des notwendigen Bremsweges und des Bremsmoments dient dabei das in Fig . 5 dargestellte vereinfachte Türmodell . Um die Modellordnung klein zu halten, werden die in der realen Fahrzeugtür 2 auftretenden Elastizitäten vernachlässigt . Das in Fig . 5 dargestellte Modell wird durch die Differentialgleichung (5)
Jd φ+dφ+Mbsign(ψ) = 0 (5) beschrieben, welche in der Zustandsebene ( φ über φ) auf folgenden Zusammenhang führt : φ-φQ = -J-—(φ* -φ2) für einen Öffnungsvorgang ( φ >0) (6) Mb 2
für einen Schließvorgang ( φ <0) (7) ,
Figure imgf000016_0001
wobei φo für die Startposition und φ0 für die Startgeschwindigkeit der Traj ektorie beim ÖffnungsVorgang stehen, φBtop und φMp für den gewünschten Endzustand der
Trajektorie beim Öffnungs- und Schließvorgang stehen. Ausgehend von dieser Beschreibung ergibt sich der benötigte Bremsweg in Abhängigkeit des gewünschten Bremsmoments aus den Gleichungen (1) und (2) :
Figure imgf000016_0002
Aus demselben Ansatz ergeben sich die Gleichungen (3) und (4) für das Bremsmoment beim Öffnen in Abhängigkeit des verbleibenden Bremswegs, der Geschwindigkeit der Fahrzeugtür und des Massenträgheitsmoments :
Figure imgf000016_0003
M JΛΦ -ΦS'OP) für φ <Q (4 ) -
%<P -Ψ,u>p ) Aus Gründen eines besseren Komforts sollte diese Regelung erst in einem möglichst kleinen, definierten Bremsbereich (Φstop - Δφsrems) ≤ Φ ≤ Φstop beim Öffnungsvorgang, bzw. φstop ≤ Φ ≤ (Φstop + Δφßrems) beim Schließvorgang vor dem Erreichen der Endposition in die Bewegung der Fahrzeugtür 2 eingreifen. Dadurch wird dem Fahrer in vorteilhafter Weise zunächst ein gewohntes, ungebremstes Öffnen der Fahrzeugtür ermöglicht .
Die Reibung des Türmechanismus ist im Modell aus Fig . 5 vernachlässigt . Dies führt beim Abbremsvorgang dazu, dass die Fahrzeugtür in Realität geringfügig stärker abgebremst wird, als es die Abbremsfunktion beschreibt . Durch die fortlaufende Korrektur in den Abtastschritten gemäß der Abbremsfunktion aus Fig . 4 wird sichergestellt , dass das Bremsmoment beim Erreichen der Endlage verschwindend gering ist und dadurch kein Überschwingen aufgrund der inhärenten Elastizitäten auftritt .
Um auftretende Störmomente zu kompensieren wird eine in Fig. 6 dargestellte Regelung mit einer Beobachterstruktur 14 verwendet , welche ein angreifendes Störmoment abschätzen kann, so dass das Störmoment bei der Regelung berücksichtigt werden kann. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist , umfasst der Regelkreis für die Abbremsfunktion aus Fig . 4 , einen Regler, dessen Funktion von der Auswerte- und Steuereinheit 7 ausgeführt, einen Aktor 4 zum Beeinflussen des mechatronischen Türsystems 2 über den Dämpfer 5 und die Beobachterstruktur 14 , deren Funktion ebenfalls von der Auswerte- und Steuereinheit 7 ausführbar ist .
Um das nicht messbare Störmoment Ma zu beobachten, welches auf das mechatronische Türsystem 2 wirkt , und eventuell durch eine geeignete Rückführung zu kompensieren, wird im folgenden die Beobachterstruktur 14 zur Schätzung dieser Größe vorgestellt . Als Störung kommen für dieses Türmodell alle Drehmomente in Frage, die sowohl vom Fahrer beim Öffnen oder Schließen der Fahrzeugtür 2 als auch vom angreifenden Wind oder von der Gravitation aufgebracht werden können. Eine Bestimmung der Ursache der auftretenden Stδrmomente ist mit der hier verwendeten Sensorik 6 nicht möglich. Allgemein erfordert dies ein zum realen System parallel laufendes Türmodell , welches aus den messbaren Größen wie dem gestellten Bremsmoment Mb und der Position φ der Fahrzeugtür 2 auf alle anderen Systemeinflüsse schließen kann . Dafür wird das vereinfachte Tύrmodell aus Bild 5 ohne Verwindung der A- Säule verwendet .
Fig . 7 zeigt einen möglichen Ansatz zur Realisierung der Beobachterstruktur 14 aus Fig. 6, bei welcher die Winkelbeschleunigung φ aus den messbaren Sensorsignalen geschätzt und mit der realen Beschleunigung abgeglichen wird. Die Beobachterstruktur 14 basiert auf dem Abgleich der entstehenden Winkelbeschleunigungen der realen Fahrzeugtür 2 ■ mit der Winkelbeschleunigung des Türmodells aus Fig . 5.
Die Zielposition für das Abbremsen der Fahrzeugtür 2 ist standardmäßig der maximale Öffnungswinkel der Fahrzeugtür 2. Dadurch wird ein Abbremsen der Fahrzeugtür im Bremsbereich 300 vor Erreichen des mechanischen Anschlags erreicht . Wird von einer speziellen Umfeldsensorik 6.2 ein Hindernis 3 im Öffnungsbereich erkannt, dann wird die Zielposition auf den Wert kurz vor dem Hindernis 3 gesetzt .
Um ein Öffnen der Fahrzeugtür 2 trotz erkanntem Hindernis 3 zu ermöglichen, kann der virtuelle Anschlag durch Betätigen der Taster am Innen- oder Aussengriff 9.1, 9.3 abgeschaltet werden. Dadurch wird das Signal des Sensors 6.2 ignoriert und der Zielwinkel für die Abbremsfunktion wird auf den maximalen Öffnungswinkel gesetzt . Dieses Vorgehen kann insbesondere dann notwendig sein, wenn die Fahrzeugtür 2 von einer außerhalb des Fahrzeugs 1 stehenden Person, die von der Sensorik 6.2 fälschlicherweise als Hindernis 3 erkannt wird, geöffnet werden soll .
Durch die Endlagendämpfung der Abbremsfunktion beim Schließen der Fahrzeugtür 2 wird Schließgeschwindigkeit der Fahrzeugtür 2 kurz vor dem Schließen auf einen gewünschten Sollwert reduziert . So wird sichergestellt , dass die Fahrzeugtür 2 ausreichend schnell ins Schloss fällt , um vollständig zu schließen, aber nicht unnötig schneller ist . Dadurch können Lärm beim Zufallen der Fahrzeugtür 2 und unnötige Schockbelastungen von Fahrzeugtür 2 , Schlosssystem, Chassis 1 und vor allem der elektronischen und elektrischen Schaltungen vermieden werden.
Die Endlagendämpfung für das Schließen der Fahrzeugtür 2 bremst die Fahrzeugtür 2 so ab, dass die Fahrzeugtür 2 beim Erreichen des Türschlosses eine definierte Maximalgeschwindigkeit hat . Hierzu ist die Abbremsfunktion für die schließende Bewegung mit einer Zielgeschwindigkeit Φstop umgesetzt .
Um dem Insassen eine haptische Rückmeldung zu geben, dass die Fahrzeugtür 2 gegen ein erkanntes Hindernis 3 geöffnet wird und um eine Kollision durch weiteres Öffnen zu vermeiden, wird vor der Position des erkannten Hindernisses 3 ein virtueller Anschlag steuerungstechnisch implementiert . Beim Überschreiten des Schwellwertes für die Türposition wird der Dämpfer 5 auf maximale Haltekraft gestellt . Dadurch spürt der Insasse beim Öffnen einen Widerstand, d.h . einen Anschlag und die Fahrzeugtür 2 kann nicht weiter geöffnet werden. Die Haltekraft wird wieder abgeschaltet , wenn die Türposition unter den Schwellwert sinkt , die Türgeschwindigkeit einen negativen Schwellwert unterschreitet , d .h. die Fahrzeugtür 2 eine Schließbewegung ausführt, oder der Insasse einen der sensierten Türgriffe 9.1 , 9.3 greift .
Fig. 8 zeigt ein Zustandsdiagramm der Fahrzeugtür 2 mit einer Kombination von mehreren Komfortfunktionen. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist die Fahrzeugtür 2 im ersten Zustand Zl frei beweglich ist und wird in einem zweiten Zustand Z2 durch die variable Rastfunktion in einer beliebigen Rastposition innerhalb des Öffnungsbereichs der Fahrzeugtür 2 aktiv gehalten. Bei einem erkannten Hindernis nimmt die Fahrzeugtür 2 einen vierten Zustand Z4 in Form eines virtuellen Anschlags ein, welcher in Abhängigkeit vom Abstand der Fahrzeugtür 2 zu dem erkannten Hindernis eingenommen wird. Im bereits beschriebenen dritten Zustand Z3 kann die Fahrzeugtür 2 beim Übergang in den Rastzustand Z2 oder in den virtuellen Anschlag Z4 oder in eine der Endpositionen des Öffnungsbereichs aktiv durch eine Abbremsfunktion abgebremst werden. Durch die Abbremsfunktion im Zustand Z3 erreicht die Fahrzeugtür 2 eine vorgegebene Zielposition beim Öffnen mit der Geschwindigkeit Null und bei Endlagendämpfung in Schließrichtung mit einer vorgegebenen Zielgeschwindigkeit . Die Abbremsfunktion im Zustand Z3 kann zusätzlich zur Begrenzung der Türgeschwindigkeit bei einer Öffnungs- oder Schließbewegung aktiviert werden. Die Abbremsfunktion wird in diesem Fall aktiviert , wenn die Türgeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt . Als weitere Komfortfunktion kann ein im Umfeld des Türinnengriffs 9.1 angeordnetes manuelles Betätigungsmittel 9.2 dazu verwendet werden, ein Fahrzeugschloss vor dem Öffnen der Fahrzeugtür 2 elektronisch zu entriegeln.
Wie aus Fig . 8 weiter ersichtlich ist , verfügt die Fahrzeugtür 2 über einen fünften Zustand Z5 , welcher durch eine vorgegebene Betätigung aktiviert wird, und als Ausstiegshilfe wirkt , bei welcher die Fahrzeugtür 2 solange mit einem maximalen Rastmoment in einer gewünschter Position gehalten wird, bis die Ausstiegshilfe wieder deaktiviert wird.
Die genannten Komfortfunktionen, welche Übergänge zwischen den ersten bis vierten Zuständen verursachen, sind zueinander kompatibel und können beliebig miteinander kombiniert werden, d. h. ihre Aktivierungs- und Deaktivierungsbedingungen sind eindeutig und lassen sich ohne weitere Maßnahmen kombinieren.
Da die variable Rastfunktion und die Ausstiegshilfe dieselben Schaltbedingungen zum Aktivieren der Haltekraft haben, können diese beiden Funktionen nicht uneingeschränkt nebeneinander implementiert werden. Eine mögliche Umsetzung könnte die variable Rastfunktion als Standardfunktion aufweisen und die Ausstiegshilfe könnte beispielsweise durch eine Betätigung eines speziellen Schalters aktiviert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugtür mit einer Abbremsfunktion vor einem erkannten Hindernis (3) und zur Endlagendämpfung, welche eine Bewegung der Fahrzeugtür (2) durch Einleiten eines Bremsmomentes abbremst , wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (7) das Bremsmoment durch Auswerten einer von einer Sensorik (6) erfassten momentanen Türbewegung oder in Abhängigkeit von einem erfassten Hindernis bestimmt und den Dämpfer (5) entsprechend ansteuert , dadurch gekennzeichnet , dass die Abbremsfunktion die Fahrzeugtür (2 ) unter Berücksichtigung von Störmomenten aperiodisch abbremst , wobei die Auswerte- und Steuereinheit (7) das Bremsmoment für die Abbremsfunktion so bestimmt , dass die Fahrzeugtür
(2) bei einem Offnungsvorgang eine Zielposition mit einer Geschwindigkeit mit dem Wert Null erreicht und bei einem Schließvorgang eine Endposition (φ0) mit einer vorgegebenen Zielgeschwindigkeit erreicht , wobei die Zielposition einem vorgegebenen maximalen Öffnungswinkel
(Φmax) oder einem virtuellen Anschlag entspricht , welcher von einem von der Sensorik erkannten Hindernis (3 ) bestimmt wird.
2. Fahrzeugtür nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit die Abbremsfunktion startet, wenn ein verbleibender Bremsweg einen berechneten Bremsweg unterschreitet .
3. Fahrzeugtür nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der virtuelle Anschlag eine haptische Rückmeldung über eine Kollisionsgefahr der Fahrzeugtür (2) mit dem Hindernis (3) erzeugt .
4. Fahrzeugtür nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet , dass eine BeobachterSchaltung (14) die zu berücksichtigenden Störmomente schätzt, wobei die Störmomente Drehmomente umfassen, welche von Wind oder der Gravitation verursacht werden.
5. Fahrzeugtür nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beobachterschaltung (14) eine Winkelbeschleunigung aus den gemessenen Türδffnungswinkelensorsignalen abschätzt und mit einer realen Beschleunigung abgleicht .
6. Fahrzeugtür nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit den benötigten Bremsweg in Abhängigkeit von einem gewünschten Bremsmoment gemäß der Gleichung : Δ<pBrems für einen Öffnungsvorgang { φ >0 )
Figure imgf000024_0001
für einen Schließvorgang ( <p <0) für
Figure imgf000024_0002
bestimmt .
7. Fahrzeugtür nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die Auswerte- und Steuereinheit das Bremsmoment in Abhängigkeit des verbleibenden Bremswegs , der Geschwindigkeit der Tür und des Massenträgheitsmoments gemäß der Gleichung :
Figure imgf000024_0003
bestimmt .
8. Fahrzeugtür nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die Auswerte- und Steuereinheit (7) die Abbremsfunktion bei einem Öffnungsvorgang oder einem Schließvorgang für einen möglichst kleinen Bremsbereich durchführt , wobei der Bremsbereich für den Öffnungsvorgang durch (ςfrstop - ΔφBrems) ≤ Φ ≤ Φstop und für den Schließvorgang durch φstop ≤ φ ≤ {φβtσp + ΔφBrems) festgelegt wird.
PCT/EP2005/013096 2004-12-22 2005-12-07 Fahrzeugtür mit einer abbremsfunktion WO2006072317A1 (de)

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DE102004061687.6 2004-12-22

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