[2]自汽车(也称为机动车辆)早期出现以来，车辆门或门组件已 经引入车辆设计，以保护车辆的内容物并允许车辆进出。门组件通常铰 接到车身，以便门可以向打开位置枢转且可以向关闭位置枢转，且门组 件通常包括锁定机构，以将门紧固在关闭位置。门组件的尺寸、重量、 几何形状和打开轨道因车辆而异。
[3]标准的机动车辆门组件包括框架，所述框架具有内部前框架构 件以形成门组件的前缘；内部后框架构件以形成门组件的后缘；腰部增 强构件以将前框架构件与后框架构件相连；和铰接构件以将门组件连接 到车辆。门组件也包括外壳或壳体和窗户开口，其中窗户框架连接到门 壳体。门壳体本身限定为两个主要部件：外部面板和内部面板或衬垫。 取决于门组件的尺寸、重量、几何形状和打开轨道范围，门外壳易于在 门组件移动时遭受由门与未检测到的障碍或车辆外来物体无意接触引 起的显著的损害。大的运动型多功能车辆(SUV)和其它大型车辆往往 具有带有大的门打开角度的大门，这极大地加重了在将门组件从完全关 闭向完全打开位置移动时对门外壳损害的可能性。

[4]提供一种用于车辆门的障碍检测设备，所述障碍检测设备设置 为主动地监测物体的存在或不存在、以及相对于车辆门组件的相应接近 度，并改变车辆门的打开角度或使车辆门停止移动以防止与所述物体接 触，同时提供用于车辆进出的最大可能的开度。也提供一种方法，用于 选择性地改变对车辆门组件移动的阻力，以防止门组件与物体的无意接 触，同时提供用于车辆进出的最大可能的开度。
[5]根据本发明的一个方面，提供用于机动车辆的车辆门障碍检测 设备。所述障碍检测设备包括可操作地连接到致动器和至少一个传感器 的控制器。所述传感器设置为监测物体的存在和相对于门组件的接近度 并将表示物体的存在和相对于门组件的接近度的信号发送给控制器。致 动器响应于传感器信号由控制器控制，且设置为当门位于离物体预定距 离时施加选择性可变力，所述力限制和/或停止车辆门组件相对于车身的 转动，从而防止与物体的无意接触，同时提供用于车辆进出的最大可能 的开度。
[6]根据本发明的第二实施例，提供一种车辆。所述车辆包括车身、 可转动地与所述车身连接的门组件、设置在所述车身上的动力源、可操 作地连接到所述动力源的控制器以及致动器、至少一个传感器、感测器 和界面。所述致动器由所述控制器控制，且设置为施加选择性可变力给 门组件，从而限制门组件相对于车身的转动。所述至少一个传感器设置 为监测物体的存在和相对于门组件的接近度并将表示物体的存在和相 对于门组件的相应接近度的信号发送给控制器。所述感测器设置为测量 车辆门组件沿预定轨道的转动位移并将表示车辆门组件沿预定轨道的 转动位移的信号发送给控制器。响应于所述传感器信号和/或感测器信 号，控制器指示致动器施加选择性可变力给门组件、或将车辆门组件锁 定在沿轨道的任何位置处，从而防止与物体的无意接触，同时提供用于 车辆进出的最大可能的开度。最后，界面允许门组件的使用者控制致动 器施用选择性可变力以限制或停止门组件相对于车身的转动。
[7]根据上述实施例的障碍检测设备可用于各种类型机动车辆- 小汽车、卡车和SUV上的任何类型的门组件(即，转门或行李箱盖、 发动机罩、滑动门、提升式闸门、尾板、翼式门(winged door)或类似 物)。此外，传感器可以功能上设置在根据上述实施例的机动车辆上许 多位置的任何位置处(即，车身、门组件、或后视镜)。最后，用于限 制门组件转动的装置可以为大量功能上可操作的设备中的任何一种，例 如摩擦设备或阻尼器、电磁设备或阻尼器、磁流变流体设备或阻尼器、 和/或液压设备或阻尼器。
[8]本发明的附加方面在于提供用于选择性改变车辆门组件移动 的改进的方法，以防止与物体的无意接触，同时提供用于车辆进出的最 大可能的开度。所述方法包括步骤：产生预定检测区域；监测车辆门组 件在所述检测区域内的移动；感测物体在所述检测区域内存在或不存 在；响应于门组件沿预定轨道的移动而感测物体相对于门组件的相应接 近度；感测物体的接近度是否小于预定第一长度；和通过选择性地限制 或控制门组件沿轨道的移动，并将门轨道限制至这样的点来响应接近度 小于预定第一长度，该点足够小于第一长度从而防止与物体碰撞，但足 够靠近第一长度以在不足预定长度内最大化门组件的移动，以提供车辆 进出的最大开度而没有这种碰撞。
[9]上述方法还包括在这样的点处将门组件锁定在沿轨道任何位 置处，该点足够小于第二预定长度从而排除与物体碰撞，但足够靠近第 二长度以最大化门组件至刚好短于第二预定长度的点的移动，以提供车 辆进出的最大开度而没有这种碰撞。作为最后的步骤，该方法包括视觉、 听觉、或物理报警信号的发送，所述信号表示物体相对于门组件的接近 度。
[10]本发明的上述特征和优势、以及其它特征和优势将从用于实施 本发明的优选实施例和最佳模式的以下详细说明结合附图显而易见。

[11]图1a是根据本发明第一实施例的车辆的分解透视图，在其上 组装并安装有障碍检测设备；
[12]图1b是根据本发明第一实施例、图1a的障碍检测设备和门组 件轨道的示意性俯视图；
[13]图2a是根据本发明第二实施例、图1a和1b的障碍检测设备 和门组件轨道的示意性俯视图；
[14]图2b是根据本发明第二实施例、图2a的致动器组件的示意性 截面图；
[15]图3a是根据本发明第三实施例、图1a和1b的障碍检测设备 和门组件轨道的示意性俯视图；
[16]图3b是根据本发明第三实施例、图3a的致动器组件的示意性 截面图；
[17]图4a是根据本发明第四实施例、图1a和1b的障碍检测设备 和门组件轨道的示意性俯视图；
[18]图4b是根据本发明第四实施例、图3a的致动器组件的示意性 截面图；
[19]图5a是根据本发明第五实施例、图1a和1b的障碍检测设备 和门组件轨道的示意性俯视图；
[20]图5b是根据本发明第五实施例、图3a的致动器组件的示意性 截面图；
[21]图6a是根据本发明第六实施例的车辆的分解透视图，在其上 组装并安装有障碍检测设备；
[22]图6b是根据本发明第六实施例、图6a的障碍检测设备和门组 件轨道的示意性俯视图；和
[23]图7是图示根据本发明、用于选择性改变车辆门组件移动的方 法的流程图。

[24]参见附图，其中相同的附图标记贯穿几个附图表示相同的部 件。根据本发明的第一实施例图示障碍检测设备，总体上如10所示。 图1a是机动车辆12的局部分解图，所述机动车辆12具有车身14，门 组件16可转动地安装在车身14上。
[25]门组件16图示为侧门，具体而言是后客用门，然而，任何车 辆门预期在本发明的精神和范围内，包括转门或行李箱盖、发动机罩、 滑动侧门、提升式闸门、尾板、翼式门或类似物。
[26]门组件16包括门框架18，门框架18例如经由门铰链20(图 1b所示)围绕枢轴A可枢转地连接到车身14。门组件16也包括门锁定 机构22以将门紧固在关闭位置从而消除开度24，开度24定义为车身 14和门组件16的打开位置(最佳地如图1b所示)之间的空间，打开位 置如图1a中的隐线所示。另外，门组件16可以设置有窗户26。门组件 16的尺寸、重量、几何形状和最大打开角“α”因车辆而异。例如，大 的SUV和私家轿车往往具有带有大的门打开角的大门组件。
[27]门组件16还包括由外面板或面32限定的门外壳28，外面板 或外面32与大体上面向机动车辆内部的内面板或内面30相对，最佳地 如图1b所示。门外壳28封装门组件16的部件(未示出)，且可以从 层压板金属和/或硬聚合物制成，例如ABS塑料，且可包括泡沫、垫子、 乙烯基、织物、木材、金属或类似物，或包括在希望提供舒适性和美学 样式的装饰标志和吸引车辆乘客的设计，乘客其后也称为占用者或使用 者(未示出)。
[28]再次参见图1a，障碍检测设备10包括至少一个感测机构或传 感器34。图1a描绘了障碍检测设备10包括布置在车身14柱35处的单 个传感器34，柱35有时称为B-柱。然而，也根据本发明，障碍检测设 备10可以包括多个传感器34；传感器34布置在多个功能位置中的任何 位置处，例如门组件16、后视镜19、或车身14上的其它位置。此外， 传感器34可以为多种感测机构的任何一种。例如，传感器34可以为超 声波传感器、基于激光的雷达、红外传感器、地磁传感器、发光设备、 复合传感器、或本发明精神和范围内的类似物。
[29]参见图1a、2a、3a、4a和5a，传感器34产生检测区域Z，所 述检测区域Z在沿预定轨道T的任何位置处包围门组件16。检测区域Z 设置为使得传感器34可以检测物体36的存在或不存在，物体36有时 称为障碍，且传感器34主动地监测物体36相对于门组件16的相应接 近度，称为“β”。优选地，接近度β测定为门组件16的外面32和物 体36之间的最短角距离。
[30]传感器34可操作地连接到控制器38，以便传感器34可以发 送表示障碍36的存在和接近度β的传感器信号或多个信号40。本领域 技术人员应当认识并理解，传感器34和控制器38之间的通信方式并不 限于使用用于通信的电缆(“有线”)，而可以为例如通过无线电频率 和其它无线技术，或通过机电通信。
[31]控制器38处理由传感器34产生的信号40以首先确定障碍36 是否在区域Z内。如果检测到障碍36，于是控制器38确定障碍36相对 于门外壳28的外面板32的接近度β。然后控制器38响应于门组件16 沿预定长度轨道T移动而确定障碍36是否离外面板32小于或等于预定 接近角距离L1。控制器38可以采用各种逻辑方法来处理传感器信号40 且建立距离L1(即，预设定系统参数、统计、“模糊逻辑”、和类似物)。
[32]检测区域Z在图1a中描绘为立方形。然而，在本发明的范围 和精神内预计检测区域Z可以包括任何功能形状。另外，在图1a中描 绘为单个水泥柱的物体或障碍36可以包括车辆12外部的任何物体或物 体组合，例如其它车辆、车库壁、停车阻挡物、停车计时器、不平的离 地间隙、和/或行人。
[33]参见图2a、3a、4a和5a、致动器42可操作地连接到控制器 38，以便控制器38可以响应于传感器信号40选择性地致动和释放致动 器42。致动器42设置为施加选择性可变的力或阻力，称为“F”，所述 力或阻力限制车辆门组件16相对于车身14的转动。阻力F可以变化以 逐渐限制或减慢门组件16相对于物体36的移动，例如作为接近度β、 打开角α、和/或门组件16的角速度ω的函数。此外，控制器38也可以 选择性地指示致动器42将车辆门组件16锁定或停止在沿轨道T的任何 位置处，以完全排除在门组件16和物体36之间的不利和/或无意接触的 可能性。
[34]现在参见图3a和3b，致动器42优选为包括止挡连接件44和 磁流变流体设备或阻尼器46。总体上如64所示的活塞组件连接到活塞 杆66且布置在壳体管68内。活塞杆66延伸通过开口70。活塞组件64 包括活塞本体72，活塞本体72承载低摩擦材料带74以接合内阻尼器面 76。这提供了用于延伸室78和压缩室80之间流体隔离的机构。室78 填充有磁流变流体，总体上如82所示。
[35]磁流变流体82是“智能流体”类型，其中磁流变流体82的粘 弹性性质可以通常施加足够强度的磁场选择性地修改。微观的磁偶极子 (通常为细铁)随机地布置且悬浮在非磁性流体(液压油和类似物)中。 施加的磁场使得这些磁体对齐且形成绳带，导致流体粘度的增加(流 变)。显著地，磁流变流体的屈服应力可以通过改变磁场强度控制。换 而言之，流体传递力的能力可以用电磁体控制。如图3a和3b所示，粘 度的增加施加阻力或粘弹性阻尼力F3给活塞组件64，力F3经由活塞杆 66传递给止挡连接件44，从而限制车辆门组件16相对于车身14的转 动。
[36]致动器42也可包括止挡连接件44与摩擦设备组合，摩擦设备 通常如图2a和2b中的48所示。摩擦设备48设置为经由摩擦垫54施加 选择性可变的法向力N给止挡连接件44，在止挡连接件44上产生摩擦 阻力或阻尼力F，从而限制车辆门组件16相对于车身14的转动。止挡 连接件44上的阻力系数C可以通过改变力N的强度控制，力N正交于 结构止挡连接件44的平移方向施加。
[37]可替换地，用于障碍检测设备10的致动器42可包括结构止挡 连接件44与电磁设备或阻尼器组合，电磁设备或阻尼器总体上如图4a 和4b中50所示。电磁设备50设置为施加选择性可变的磁性阻力或阻 尼力F4给结构止挡连接件44，从而限制车辆门组件16相对于车身14 的转动。当可移动地布置在壳体85中的导体84(例如铜板)移动通过 由永久磁体87产生的时变磁场时，实现磁性阻尼。根据麦克斯维尔定 律，时变磁场将产生电场，所述电场使得循环(“涡流”)电流在导体 84中流动。当它们流动通过导体的电阻时，这些电流消耗能量，导致在 导体84上的阻力F4。
[38]采用结构止挡连接件44与液压阻尼器或设备组合也在上述实 施例的范围内，液压阻尼器或设备总体上如图5a和5b中52所示。液 压设备52设置为施加选择性可变的液压阻力或阻尼力F5给结构止挡连 接件44，从而限制车辆门组件16相对于车身14的转动。可变液压阻尼 通过进入和流出压缩室88的液压流体的控制(引入和/或排出)实现， 液压流体总体上如5b中附图标记86所示。当流体通过第一软管90供 应时，液压流体86的可压缩性质降低，产生更大的液压压力和活塞头 部92上的更大的力F5，力F5经由活塞杆94传递给结构止挡连接件44。 相反，止挡连接件44上的力F5可以通过从压缩室88抽出(或放出) 液压流体86减少，从而减少活塞头部92上的液压压力。
[39]本领域技术人员应当认识和理解，存在引入障碍检测设备10 的附加机构，例如机电设备，压电设备和/或“智能材料”，通过所述附 加机构可以控制门打开角α，以施加选择性可变力F从而限制车辆门组 件16相对于车身14的转动。也应当注意到，致动器42不需要包括附 加的门止挡连接件来施加选择性可变力F给门组件16，而可以包括任何 功能装置以使得门组件16的运动通过在此所述各个实施例控制。
[40]参见图2a、3a、4a和5a，障碍检测设备10优选为包括使用者 界面56，界面56设置为允许门组件16的使用者控制障碍检测设备10 和门组件16的相应移动。界面56优选地设置为允许使用者控制选择性 可变力F，从而增加或减少施加给门组件16的阻尼力F的强度。使用者 界面56还设置为允许门组件16的使用者选择性地致动和释放致动器 42，以便车辆门组件16分别被选择性地在沿轨道T的任何点处停止或 锁定到位，或被选择性地允许相对于车身14自由移动。也在本发明的 范围和精神内：使用者界面56识别由门组件16的使用者施加的最小超 控力(未示出)，控制器38通过所述超控力释放致动器42，从而允许 门组件16的自由运动。
[41]障碍检测设备10还包括感测器，感测器在图2a、3a、4a和5a 中图示为元件58。感测器58设置为主动地测量车辆门组件16相对于车 身14的转动位移或角α和角速度ω，并发送表示车辆门组件16相对于 车身14的转动位移或角α和角速度ω的信号给控制器38，所述信号标 为元件60。感测器58可操作地连接到控制器38，以便控制器38处理 感测器信号60且指示致动器42施加选择性可变力F，从而改变门组件 16的转动位移α，或将门组件16停止在沿轨道T的任何点处。
[42]本领域技术人员应当认识和理解，用于在界面56和控制器38 之间或感测器58和控制器38之间通信的方式并不限于使用电缆(“有 线”)，而可以为例如通过无线电频率和其它无线技术，或通过机电通 信。
[43]优选地，障碍检测设备10也包括报警信号62，所述报警信号 62设置为通知车辆占用者物体38相对于门组件16的接近度。报警信号 62可以为视觉的(例如，闪光)、听觉的(例如，蜂鸣声)、或物理的 (例如，振动构件)。
[44]根据如图6a和6b所示的本发明的又一实施例，提供整个车辆 12，车辆12包括车身114、经由铰链120可转动地与车身114连接以围 绕轴线A转动的门组件116(具有图1a所示的车辆门组件16的所有特 征)、和控制器138。控制器138可操作地连接到动力源118、致动器 142、界面156、至少一个传感器或感测机构134、和感测器158。致动 器142通过控制器138控制且设置为施加选择性可变力F给门组件116， 从而限制门组件116相对于车身114的移动或转动α。至少一个传感器 134设置为主动地监测物体36(也称为障碍)的存在和相对于门组件116 的接近度并发送表示物体36的存在和相对于门组件116的接近度的信 号140给控制器138。感测器158设置为主动地测量门组件116的转动 位移α和角速度ω并发送表示门组件116的转动位移α和角速度ω的信 号160给控制器138。响应于传感器信号140和/或感测器信号160，控 制器138指示致动器142施加选择性可变力F给门组件116，或将门组 件116停止在沿轨道T的任何点处，从而防止或排除门组件116和障碍 36之间的无意接触，同时提供用于车辆进出的最大可能开度24。
[45]使用者界面156允许门组件116的使用者控制致动器142和选 择性可变力F的相应施加。由此，使用者可以选择性地限制门组件116 相对于车身114的移动，将车辆门组件116锁定在沿轨道T的任何点处， 或释放致动器142从而允许门组件116的无拘束的移动。优选地，车辆 112也包括报警信号162，报警信号162具有与上述信号62相同的功能 特征。
[46]如下所述，用于选择性改变车辆门组件移动的方法200可以用 于上述相应实施例中；方法200关于图1a到6b所示的结构描述。然而， 方法200也可以应用于各种机动车辆门组件的其它障碍检测设备。参见 图7，方法200包括步骤201，其中产生检测区域Z以在沿轨道T移动 期间的任何点处包围门组件16、116。步骤203包括在区域Z内主动地 监测车辆门组件16、116沿轨道T的移动。作为步骤205，方法200也 包括在检测区域Z内主动地感测物体36的存在或不存在。如果在区域Z 内未感测到物体36，方法200的反复再次在步骤201处开始。应当注意 到，步骤203和205是可互换的。
[47]如图在区域Z内检测到物体36，其后，作为步骤207，传感器 34、134将响应于门组件16、116沿轨道T的移动主动地监测物体36 相对于门组件16、116的外面32、132的接近度β。步骤209需要感测 物体或障碍36的接近度β是否小于预定第一长度L1。如果否，方法200 返回步骤205。如果是，步骤211要求障碍检测设备10、110通过选择 性地将门组件16、116沿轨道T的移动限制为足够小于第一长度L1的 点处，从而防止门组件16、116与物体36之间的碰撞，来响应障碍36 接近度β小于第一长度L1。步骤211还包括指示致动器42、142以允许 门组件16、116转动至足够靠近第一长度L1的点处，以在门组件16、 116和车身14、114之间提供用于进出车辆12、112的最大开度24、124。 控制器38可以采用各种逻辑方法来处理传感器信号40，建立第一长度 L1，且改变门组件16的移动(即，预设定系统参数、统计、“模糊逻 辑”、和类似物)。
[48]方法200也优选地包括步骤213-217。步骤213需要感测物体 或障碍36的接近度β是否小于预定第二长度L2，第二长度L2优选为小 于第一长度L1。步骤215要求障碍检测设备10、110通过在足够小于第 二长度L2的点处将门组件16、116锁定或定制在沿轨道T的位置，从 而排除门组件16、116与物体36之间的碰撞可能性，来响应障碍36接 近度β小于第二长度L2，。类似于步骤211，步骤213允许门组件16、 116转动至足够靠近第二长度L2的点处，以将门组件16、116的移动最 大化至刚好小于第二预定长度L2的点，从而提供用于进出车辆12、112 的最大开度24、124。最后，作为步骤217，方法200优选地包括发送 报警信号，报警信号设置为通知车辆占用者物体36相对于门组件16、 116的接近度。
[49]用于所附权利要求书的术语“接近度”和“长度”指的是在本 发明范围内的角或直线距离或长度。换句话说，感测的或确定的接近度 和长度可以从表面直线地测定，或用相应门的枢转移动有角度地测定。
[50]虽然已经详细描述用于实施本发明的最佳模式，本发明所属领 域技术人员应当认识到在所附权利要求书范围内的用于实施本发明的 各种可替换设计和实施例。如权利要求书所述，根据所示的本发明的各 种不同实施例显示和描述的各个特征可以组合。