Sensoreinheit zur berührungslosen Betätigung eines Fahrzeugelements, Fahrzeugteilbaueinheit und Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zur berührungslosen Betätigung eines verstellbaren Fahrzeugelements, eine Fahrzeugteilbaueinheit und ein Fahrzeug.

Moderne Fahrzeuge sind häufig mit Sensoren ausgestattet, die ein berührungsloses Verstellen von Fahrzeugtüren ermöglichen. Beispielsweise wird einem Fahrzeugnutzer das berührungslose Betätigen (also Öffnen oder Schließen) einer Fahrzeugtür ermöglicht. Derartige Sensoren sind etwa bei motorisch verstellbaren Fleckklappen von Kraftfahrzeugen vorgesehen, wobei der Fahrzeugnutzer durch eine entsprechende Beinbewegung ein Öffnen oder Schließen der Fleckklappe veranlassen kann, ohne eine in den Fländen gehaltene Ladung ablegen zu müssen.

Zum Ermitteln eines Betätigungsbefehls werden häufig kapazitiv arbeitende Näherungssensoren eingesetzt. Typischerweise umfasst ein solcher kapazitiver Näherungssensor eine Anzahl elektronischer Bauteile, insbesondere eine oder mehrere meist längliche Sensorelektroden sowie eine Elektronikeinheit, welche jeweils über zugeordnete Zuleitungen mit den Sensorelektroden verbunden ist. Es ist aber auch bekannt, Radarsensoren zum berührungslosen Erfassen eines Betätigungsbefehls einzusetzen.

Solche Sensoreinheiten und/oder Sensoren sind beispielsweise aus US 9 290 982 B2, US 9 162 685 B2, DE 102017 205 646 A1 , JP 6 533 759 B2 und US 9 834 175 B2 bekannt.

Der Erfindung liegt im Wesentlichen die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinheit zur berührungslosen Betätigung eines verstellbaren Fahrzeugelements vorzusehen, welche unabhängig von einem Fahrzeugteil und dessen Beschichtung eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Sensoreinheit mit den Merkmalen gemäß unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zugrunde, eine Sensoreinheit zur berührungslosen Betätigung eines Fahrzeugelements vorzusehen, die zwei Sensorvorrichtungen mit zwei Erfassungsbereichen aufweist. Dabei erstreckt sich der Erfassungsbereich von einer der beiden Sensorvorrichtungen bezüglich der Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs weiter nach hinten als der Erfassungsbereich der anderen Sensorvorrichtung. Erfindungsgemäß ist die Sensorvorrichtung mit dem sich weiter nach hinten erstreckenden Erfassungsbereich bodennäher am Fahrzeug angeordnet als die andere Sensorvorrichtung. Damit kann sichergestellt werden, dass die erfindungsgemäße Sensoreinheit unabhängig von Fahrzeugteilen und etwaigen Beschichtungen auf diesen, wie beispielsweise einer Chrombeschichtung, am Fahrzeug angeordnet werden kann und die Funktionsfähigkeit der Sensoreinheit nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere kann die Sensoreinheit am Fahrzeug bodennäher angeordnet werden als im Stand der Technik bekannte Sensoreinheiten.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Sensoreinheit zur berührungslosen Betätigung eines verstellbaren Fahrzeugelements vorgesehen. Die Sensoreinheit ist dazu ausgebildet, an einem Fahrzeug angebracht zu werden. Die erfindungsgemäße Sensoreinheit weist ein Trägerelement zur Montage am Fahrzeug, eine am Trägerelement angebrachte erste Sensorvorrichtung mit einem ersten Erfassungsbereich und eine am Trägerelement angebrachte zweite Sensorvorrichtung mit einem zweiten Erfassungsbereich auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in einem montierten Zustand des Trägerelements am Fahrzeug die erste Sensorvorrichtung bodennäher angeordnet ist als die zweite Sensorvorrichtung und dass sich in einem montierten Zustand der Sensoreinheit am Fahrzeug der erste Erfassungsbereich bezüglich der Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs weiter nach hinten erstreckt als der zweite Erfassungsbereich.

Insbesondere weist die erste Sensorvorrichtung einen ersten Strahlungsbereich auf, der sich über den ersten Erfassungsbereich hinaus erstreckt, und/oder die zweite Sensorvorrichtung einen zweiten Strahlungsbereich auf, der sich über den zweiten Erfassungsbereich hinaus erstreckt. Somit beschreibt der erste Erfassungsbereich denjenigen Bereich des ersten Strahlungsbereich, der der ersten Sensorvorrichtung am nächsten liegt und in dem die erste Sensorvorrichtung ihre erwünschte Sensitivität aufweist. In ähnlicher Weise beschreibt der zweite Erfassungsbereich denjenigen Bereich des zweiten Strahlungsbereich, der der zweite Sensorvorrichtung am nächsten liegt und in dem die zweite Sensorvorrichtung ihre erwünschte Sensitivität aufweist.

Die erfindungsgemäße Sensoreinheit wird somit derart am Fahrzeug angebracht, dass die erste Sensorvorrichtung, deren erster Erfassungsbereich sich bezüglich der Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs weiter nach hinten erstreckt, bodennäher, das heißt weiter unten, angeordnet ist als die zweite Sensorvorrichtung, deren zweiter Erfassungsbereich sich nicht so weit nach hinten erstreckt. Somit kann die gesamte Sensoreinheit tiefer am Fahrzeug angeordnet werden, wodurch es ermöglicht ist, unabhängig der Fahrzeugteile, insbesondere einer auf dem Fahrzeugteil angebrachten Beschichtung, die Sensoreinheit anzuordnen und einen ordnungsgemäßen Betrieb derselben zu gewährleisten.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit sind die erste Sensorvorrichtung und die zweite Sensorvorrichtung derart am Trägerelement angeordnet, dass sich der erste Erfassungsbereich und der zweite Erfassungsbereich zumindest teilweise überlappen.

Das Trägerelement kann beispielsweise ein separates Element sein, an dem die erste Sensorvorrichtung und die zweite Sensorvorrichtung angeordnet sind. Somit kann die Sensoreinheit außerhalb des Fahrzeugs vormontiert werden, um dann am Fahrzeug als Einheit angebracht zu werden. Alternativ kann das Trägerelement ein Teil des Fahrzeugs, wie beispielsweise ein Teil des Fahrzeugträgers oder der Fahrzeugkarosserie sein, an dem dann die erste Sensorvorrichtung und die zweite Sensorvorrichtung angebracht werden können.

Vorzugsweise weist die erste Sensorvorrichtung einen Radarsensor zum Aussenden und Empfangen eines ersten Radarsignals und/oder die zweite Sensorvorrichtung einen Radarsensor zum Aussenden und Empfangen eines zweiten Radarsignals auf.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit ist der erste Erfassungsbereich im Wesentlichen kegelförmig und/oder der zweite Erfassungsbereich im Wesentlichen kegelförmig, wobei die erste und zweite Erfassungsrichtungen im Wesentlichen als Symmetrie- bzw. Rotationsachse des Kegels verlaufen. Alternativ können der erste Erfassungsbereich und/oder zweite Erfassungsbereich auch jegliche andere aus dem Stand der Technik bekannte Form aufweisen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit ist in einem montierten Zustand der Sensoreinheit am Fahrzeug die erste Sensorvorrichtung, bezogen auf die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs, weiter vorne angeordnet als die zweite Sensorvorrichtung.

Mit einer derartigen bevorzugten Anordnung der beiden Sensorvorrichtungen relativ zueinander kann gewährleistet werden, dass sich die beiden Erfassungsbereiche der beiden Sensorvorrichtungen zumindest teilweise überlappen können.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugteilbaueinheit für ein Fahrzeug vorgesehen, die ein Fahrzeugteil, das auf einer Außenseite zumindest teilweise mit einer Beschichtung beschichtet ist, und eine bezüglich der Außenseite des Fahrzeugteils gegenüberliegend angeordnete erfindungsgemäße Sensoreinheit aufweist. Dabei ist die erste Sensorvorrichtung derart am Trägerelement angeordnet, dass sich der erste Sensorbereich durch das Fahrzeugteil im Wesentlichen an der Beschichtung vorbei erstreckt. Somit kann im Wesentlichen ausgeschlossen werden, dass die Beschichtung des Fahrzeugteils die Funktionalität der Sensoreinheit, insbesondere der ersten Sensorvorrichtung, negativ beeinflussen bzw. beeinträchtigen kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugteilbaueinheit erstreckt sich der erste Sensorbereich durch das Fahrzeugteil im Wesentlichen unterhalb der Beschichtung an dieser vorbei. Dies hat insbesondere bei Ausgestaltungen, bei denen die Sensorvorrichtung berührungslos mittels eines Beins und/oder Fuß einer Person betätigt werden kann, den Vorteil, dass trotz einer Beschichtung auf dem Fahrzeugteil die Sensoreinheit tief am Fahrzeug angebracht werden kann, um die Beinbewegung zuverlässig zu detektieren.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeugteil um einen hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs und/oder bei der Beschichtung um einen Chrombeschichtung.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugteilbaueinheit vorgesehen.

Bevorzugt weist das Fahrzeug ein verstellbares Fahrzeugelement, eine Antriebseinheit, die dazu ausgebildet ist, das verstellbare Fahrzeugelement in Bezug auf eine Fahrzeugkarosserie zu öffnen oder zu schließen, und eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, die Antriebseinheit zum Bewegen des verstellbaren Fahrzeugelements basierend auf einem Erfassungsereignis der Sensoreinheit zu steuern. Ein Erfassungsereignis ist beispielsweise eine berührungslose Betätigung der Sensoreinheit durch ein Körperteil einer Person. Beispielsweise kann es sich dabei um das Bewegen eines Beines durch den ersten Erfassungsbereich der ersten Sensorvorrichtung und/oder zweiten Erfassungsbereich der zweiten Sensorvorrichtung handeln.

Besonders bevorzugt ist das verstellbare Fahrzeugelement eine Fleckklappe des Fahrzeugs. Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Sensoreinheit zum berührungslosen Betätigen eines verstellbaren Fahrzeugelements zeigt, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit zum berührungslosen Betätigen eines verstellbaren Fahrzeugelements zeigt.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „Erfassungsbereich“ einen Bereich eines Strahlungsbereichs einer Sensorvorrichtung, wie beispielsweise einer auf dem Radarprinzip basierenden Sensorvorrichtung. Insbesondere beschreibt der Erfassungsbereich denjenigen Bereich des Strahlungsbereichs der Sensorvorrichtung mit der höchsten Sensitivität. Folglich ist der Erfassungsbereich eine Teilmenge des Strahlungsbereichs und somit volumenmäßig kleiner als der Strahlungsbereich. Insbesondere ist im Erfassungsbereich das Verhältnis von Nutzsignal zum Rauschen ausreichend hoch, so dass ein Erfassungsobjekt erfasst und erkannt werden kann.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Sensoreinheit 100 zum berührungslosen Betätigen eines verstellbaren Fahrzeugelements (nicht gezeigt), wie beispielsweise einer Heckklappe eines Fahrzeugs, das sich in Vorwärtsfahrtrichtung 12 bewegen kann. Die bekannte Sensoreinheit 100 weist ein Trägerelement 110 auf, an dem eine erste Sensorvorrichtung 120 und eine zweite Sensorvorrichtung 130 angebracht sind. Das Trägerelement 110 ist dazu ausgebildet, an einem Fahrzeug dauerhaft und/oder lösbar angebracht zu werden. Insbesondere ist das Trägerelement 110 hinter einem Fahrzeugteil 10 des Fahrzeugs derart angebracht, dass sich ein erster Strahlungsbereich 122 der ersten Sensorvorrichtung 120 und ein zweiter Strahlungsbereich 132 der zweiten Sensorvorrichtung 130 jeweils durch das Fahrzeugteil 10 nach außen in die Umgebung des Fahrzeugs erstrecken.

Die Anbringung des Trägerelements 110 an dem Fahrzeugteil 10 kann wahlweise permanent oder zerstörungsfrei abnehmbar erfolgen. Dabei kann es sich bei dem Fahrzeugteil 10 prinzipiell um das zu verstellende Fahrzeugelement selbst handeln. In der Regel wird die Sensoreinheit aber an einem anderen Fahrzeugteil 10 befestigt. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem zu verstellenden Fahrzeugelement um eine Fleckklappe des Fahrzeugs. In diesem Fall ist die Sensoreinheit 100 vorzugsweise zur Montage an dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs bestimmt und eingerichtet. Alternativ kann es sich bei dem verstellbaren Fahrzeugelement aber auch um ein anderes Fahrzeugteil, beispielsweise eine Seitentür, insbesondere eine Seitenschiebetür, handeln.

Das Trägerelement 110 kann beispielsweise ein separates Element sein, an dem die erste Sensorvorrichtung 120 und die zweite Sensorvorrichtung 130 angeordnet sind. Somit kann die Sensoreinheit 100 außerhalb des Fahrzeugs vormontiert werden, um dann am Fahrzeug als Einheit angebracht zu werden. Alternativ kann das Trägerelement 110 ein Teil des Fahrzeugs, wie beispielsweise ein Teil des Fahrzeugträgers oder der Fahrzeugkarosserie sein, an dem dann die erste Sensorvorrichtung 120 und die zweite Sensorvorrichtung 130 angebracht werden können.

Bei dem in der Fig. 1 gezeigten Beispiel ist das Fahrzeugteil 10 ein hinterer Stoßfänger des Fahrzeugs. Die Form des Stoßfängers ist nicht auf die in der Fig. 1 gezeigte Gestalt begrenzt und kann, wie es im Stand der Technik für Stoßfänger bekannt ist, jegliche bekannte Formen aufweisen. Das Fahrzeugteil kann aber auch gemäß anderen Ausgestaltungen das Fahrzeugelement sein.

Die erste Sensorvorrichtung 120 weist, wie bereits erwähnt, einen ersten Strahlungsbereich 122 auf, der einen ersten Erfassungsbereich 126 aufweist, in dem ein Erfassungsobjekt, wie beispielsweise ein Bein und/oder ein Fuß einer Person, erfassbar ist. Der erste Strahlungsbereich 122 erstreckt sich mit dem ersten Erfassungsbereich 126 im Wesentlichen entlang einer ersten Erfassungsrichtung 124, die im Wesentlichen in horizontalter Richtung verläuft. Die erste Erfassungsrichtung 124 wird dabei durch die Symmetrie- oder Rotationsachse des dreidimensionalen ersten Strahlungsbereichs 122 definiert.

In ähnlicher Weise weist die zweite Sensorvorrichtung 130 den zweiten Strahlungsbereich 132 auf, der einen zweiten Erfassungsbereich 136 aufweist, in dem das Erfassungsobjekt erfassbar ist. Der zweite Strahlungsbereich 132 und der zweite Erfassungsbereich 136 erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer zweiten Erfassungsrichtung 134, die im Wesentlichen in vertikaler Richtung verläuft. Die zweite Erfassungsrichtung 134 wird dabei durch die Symmetrie- oder Rotationsachse des dreidimensionalen zweiten Strahlungsbereichs 122 definiert.

Die Erfassungsbereiche 126, 136 beschreiben dabei jeweils diejenigen Bereich der zugehörigen Strahlungsbereiche 122, 132 mit gewünschter Sensitivität. Das heißt, dass das Erfassungsobjekt erst erkannt wird, wenn es in den jeweiligen Erfassungsbereich 126, 236 eindringt.

Durch das Vorsehen von zwei Sensorvorrichtungen 120, 130 und folglich zwei separaten Erfassungsbereichen 122, 132 kann gewährleistet werden, dass eine gewünschte Betätigung des Fahrzeugelements von einer unerwünschten Betätigung des Fahrzeugelements unterschieden werden kann. Eine unerwünschte Betätigung des Fahrzeugelements kann beispielsweise ein am Fahrzeug und somit der Sensoreinheit 100 vorbeilaufender Passant sein, der lediglich in die Strahlungsbereiche 122, 132 oder nur einen Erfassungsbereich 126, 136 eindringt.

Die erste Sensorvorrichtung 120 ist bei der in Fig. 1 gezeigten bekannten Sensoreinheit 100 am Trägerelement 110 weiter oben angeordnet als die zweite Sensorvorrichtung 130, die folglich bodennäher angeordnet ist als die erste Sensorvorrichtung 120. Zudem sind, wie aus der Fig. 1 hervorgeht, die beiden Erfassungsbereiche 126, 136 der Sensorvorrichtungen 120, 130 nicht überlappend angeordnet. Wenn das Fahrzeugelement 10 mit einer Beschichtung an seiner Außenseite beschichtet ist, kann die Beschichtung beispielsweise für den ersten Erfassungsbereich 126 dahingehend nachteilig sein, dass der erste Erfassungsbereich 126 nicht mehr problemlos in die Umgebung des Fahrzeugs strahlen kann, da die Beschichtung für den ersten Erfassungsbereich 122 undurchlässig sein kann. Die vorliegende Erfindung adressiert dieses Problem und schafft für Abhilfe.

Die Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 200, die ebenfalls ein Trägerelement 210 mit daran angebrachten Sensorvorrichtungen 220, 230 aufweist. Im Gegensatz zu dem in der Fig. 1 gezeigten Fahrzeugteil 10 ist bei dem in der Fig. 2 gezeigten Fahrzeugteil 10 an einer Außenseite mit einer Beschichtung 11 versehen, wie beispielsweise einer Chrombeschichtung. Eine solche Beschichtung 11 kann für die Strahlungsbereiche 122, 132 und/oder Erfassungsbereiche 126, 136 undurchlässig sein.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die erste Sensorvorrichtung 220 bodennäher angeordnet ist als die zweite Sensorvorrichtung 230. Das heißt, dass im Vergleich zu der in der Fig. 1 gezeigten Sensoreinheit 100 die Positionen der in der Fig. 2 gezeigten Sensorvorrichtungen 220, 230 der erfindungsgemäßen Sensoreinheit 200 vertauscht sind. Insbesondere können die beiden Sensorvorrichtungen 220, 230 derart ausgerichtet sein, dass sich die zugeordneten Erfassungsbereiche 226, 236 zumindest teilweise überlappen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Sensorvorrichtungen 220, 230 mit ihren Erfassungsbereichen 226, 236 kann das Trägerelement 210 relativ zum Fahrzeugelement 10 weiter unten, das heißt bodennäher, angeordnet werden, so dass sich der erste Erfassungsbereich 226 der ersten Sensorvorrichtung 220 durch das Fahrzeugteil 10 durch an der Beschichtung 11 vorbei in die Umgebung des Fahrzeugs erstrecken kann. Vorzugsweise erstreckt sich der erste Erfassungsbereich 226 unterhalb der Beschichtung 11 an dieser vorbei. Folglich kann die negative Beeinträchtigung der Beschichtung 11 auf den ersten Erfassungsbereich 226 eliminiert werden. Es ist ferner bevorzugt, dass die erste Sensorvorrichtung 210, bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs, weiter vorne angeordnet ist als die zweite Sensorvorrichtung 230.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich der erste Erfassungsbereich 226 bezüglich der Vorwärtsfahrtrichtung 12 des Fahrzeugs weiter nach hinten erstreckt als der zweite Erfassungsbereich 236. Die in der Fig. 2 gezeigten vertikalen Linien zweigen dabei die jeweils hintersten Positionen der beiden Erfassungsbereiche 226, 236 an.

Vorzugsweise weist die erste Sensorvorrichtung 220 und/oder die zweite Sensorvorrichtung 230 jeweils einen Radarsensor zum Aussenden und Empfangen eines ersten und/oder zweiten Radarsignals auf. Ebenfalls ist es bevorzugt, dass der erste und zweite Erfassungsbereich 126, 136 jeweils im Wesentlichen kegelförmig sind und, wie bereits oben erwähnt, sich durch das Fahrzeugelement 110 entlang den Erstreckungsrichtungen 224, 234 in die Umgebung des Fahrzeugs nach außen erstrecken. Alternativ können die Strahlungsbereiche 222, 232 und/oder Erfassungsbereiche 226, 236 auch jede andere dreidimensionale Form aufweisen.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Sensoreinheit 100 (siehe Fig. 1 ) bei der erfindungsgemäßen Sensoreinheit 200 (siehe Fig. 2) die Positionen der ersten und zweiten Sensorvorrichtungen 220, 230 ausgetauscht sind. Dadurch kann der Vorteil erzielt werden, dass die gesamte Sensoreinheit 200, insbesondere aber die Sensorvorrichtung 220 mit sich weitere nach hinten erstreckenden Erfassungsbereich 226 am Fahrzeug tiefer, das heißt bodennäher, angeordnet werden kann als die zweite Sensorvorrichtung 230, um somit an etwaigen, für den ersten Strahlungsbereich 222 und/oder ersten Erfassungsbereich 226 undurchlässigen Beschichtung 11 vorbei zu gelangen.