Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugtür mit einer

Abbretnsfunktion 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 „natürlich wirkenden" Abbremsvorgang aufweist .

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 bestimmt eine Auswerte- und Steuereinheit das Bremsmoment für die Abbremsfunktion so, dass eine Fahrzeugtür bei einem Öffnungsvorgang oder einem Schließvorgang eine vorgegebene maximale Geschwindigkeit unterschreitet . Die Abbremsfunktion bremst die Bewegung der Fahrzeugtür durch Einleiten eines Bremsmomentes über einen Dämpfer ab, wobei die Auswerte- und Steuereinheit das gewünschte Bremsmoment durch Auswerten einer von einer Sensorik erfassten momentanen Türbewegung bestimmt und den Dämpfer über ein Stellglied entsprechend ansteuert . Durch die Begrenzung der Maximalgeschwindigkeit für die Fahrzeugtür können kritische Zustände verhindert und damit die Anforderungen an den Dämpfer beim Abbremsen auf ein Hindernis oder eine Endposition heruntergesetzt werden. Zudem können kleinere Dämpfer verwendet werden, da bei einer geringeren

Türgeschwindigkeit bei gleichem Bremsweg ein geringeres Bremsmoment erforderlich ist .

In Ausgestaltung der Fahrzeugtür berechnet die Auswerte- und Steuereinheit das Bremstnoment für die Abbremsfunktion in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einer ermittelten Ist-Geschwindigkeit und der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit .

Die Auswerte- und Steuereinheit bestimmt das Bremsmoment beispielsweise durch die Gleichung (1) :

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugtür sind für den Öffnungsvorgang und den Schließvorgang unterschiedliche maximale Geschwindigkeiten für die Fahrzeugtür vorgebbar.

Verschiedene sinnvolle Ausgestaltungen, welche sich aus einer beliebigen Kombination der Gegenstände der Unteransprüche ergeben sind nicht explizit aufgeführt . Diese sollen jedoch sämtlich als zu der Erfindung gehörend eingeschlossen sein.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird 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, und Fig . 4 ein Flussdiagramm einer Abbremsfunktion für die

Fahrzeugtür aus Fig . 1.

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 HaIl- 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.

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 der 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 <£ _m i _n =15° 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 Φ _max =75° begrenzt . Da sich im Öffnungsbereich j edoch ein Hindernis 3 befindet, welches vom Hindernissensor 6.2 erkannt wird, wird der maximal mögliche Öffnungswinkel beispielsweise auf den Winkel $ _H i _nde r _en i _s =50° 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 Offnungswinkel begrenzt .

Die Auswerte- und Steuereinheit 7 bremst die Fahrzeugtür 2 im Bremsbereich 200 in Form eines virtuellen Anschlags vor dem erkannten Hindernis 3 ab. Befindet sich kein Hindernis im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür 2 , dann bremst die Auswerte- und Steuereinheit 7 die Fahrzeugtür 2 im Bereich 300 vor dem mechanischen Endanschlag der Fahrzeugtür 2 ab. Durch das Abbremsen der Fahrzeugtür vor dem Erreichen der mechanischen Endanschläge werden starke Erschütterungen und laute Geräusche verhindert . Dies vermittelt einen hochwertigen Eindruck des Fahrzeugs, 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 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 wird die Fahrzeugtür 2 im gesamten Öffnungsbereich bei einer Schließbewegung oder bei einer Öffnungsbewegung abgebremst , wenn eine ermittelte momentane Geschwindigkeit eine vorgegebene maximale Geschwindigkeit übersteigt . Es können für die Schließbewegung und für die Öffnungsbewegung unterschiedliche maximale Geschwindigkeiten vorgegeben werden.

Durch die Begrenzung der Maximalgeschwindigkeit für die Fahrzeugtür 2 können kritische Zustände verhindert und damit die Anforderungen an den Dämpfer 5 beim Abbremsen vor einem Hindernis 3 oder vor einer Endposition heruntergesetzt werden. Zudem können kleiner Dämpfer 5 verwendet werden, da bei einer geringeren Türgeschwindigkeit bei gleichem Bremsweg ein geringeres Bremsmoment erforderlich ist .

Zudem wirkt der Abbremsvorgang durch das niedrigere Bremsmoment natürlicher und die Bremsbereiche vor einem erkannten Hindernis 3 oder vor einer Endlage können durch die reduzierte maximale Geschwindigkeit der Fahrzeugtür 2 kleiner ausgeführt werden. Durch die Abbremsfunktion erreicht die Fahrzeugtür 2 eine vorgegebene Endposition beim Öffnen mit der Geschwindigkeit Null und bei Endlagendämpfung in Schließrichtung mit einer vorgegebenen Zielgeschwindigkeit . Wird die Fahrzeugtür 2 mit einem möglichst konstanten Moment gebremst , dann wirkt der Abbremsvorgang natürlich. Um beim Erreichen der Endlage nach dem Abbremsen kein oder nur ein geringes Schwingen der Fahrzeugtür 2 zu verursachten, sollte das Bremsmoment möglichst klein gewählt werden, was durch das erfindungsgemäße Begrenzen der Türgeschwindigkeit möglich ist .

Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm der Abbremsfunktion für die Fahrzeugtür 2. Im Schritt 600 wird die Abbremsfunktion gestartet und im Schritt 610 wird aus dem Signal des Positionssensors 6.1 die aktuelle Geschwindigkeit der Fahrzeugtür 2 und die Bewegungsrichtung bestimmt . Im Schritt 620 wird überprüft , ob die berechnete Geschwindigkeit größer als ein vorgegebener Schwellwert ist , welcher einer maximalen Geschwindigkeit für die Fahrzeugtür 2 entspricht . Im Schritt 630 wird die Abbremsfunktion für die Fahrzeugtür 2 gestartet, wenn die berechnete Geschwindigkeit größer als der vorgegebene Schwellwert ist . Ab diesem Zeitpunkt wird bei jedem Abtastschritt im Schritt 540 das Bremsmoment gemäß der Gleichung (1) M _b = (φ _isl -φ _jm )-k _b neu berechnet, um die aktuelle Geschwindigkeit zu reduzieren. 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 .