Title:
Sensoreinheit für eine Einklemmschutzvorrichtung
Kind Code:
A1


Abstract:

Eine Sensoreinheit (21) für eine Einklemmschutzvorrichtung (20) umfasst einen langgestreckten Trägerkörper (35) aus einem flexiblen Material, entlang dessen Längserstreckung ein zumindest teilweise hohler Innenraum (36) ausgebildet ist, sowie eine erste und eine zweite jeweils längliche Sensorelektrode (25,26) zur Ausbildung eines der Sensoreinheit (21) vorgelagerten kapazitiven Messfeldes (F). Die Sensorelektroden (25,26) sind in dem Innenraum (36) entlang der Längserstreckung des Trägerkörpers (35) mit Abstand zueinander geführt, so dass eine auf die Sensoreinheit (21) einwirkende Kraft unter Deformation des Trägerkörpers (35) einen elektrischen Kontaktschluss der beiden Sensorelektroden (25,26) bewirkt. embedded image




Inventors:
Pohl, Florian (96237, Ebersdorf, DE)
Götz, Christian (96047, Bamberg, DE)
Geuther, Udo (96049, Bamberg, DE)
Strobel, Ulrich (96479, Weitramsdorf, DE)
Kuhnen, Thorsten (96123, Litzendorf, DE)
Application Number:
DE102017201462A
Publication Date:
08/02/2018
Filing Date:
01/30/2017
Assignee:
Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg, 96052 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102008035634A1N/A2010-02-04
DE102008050897A1N/A2009-07-02
DE60115320T2N/A2006-08-17
DE3921533A1N/A1991-01-03



Foreign References:
200500413752005-02-24
201201924892012-08-02
JP2009250857A2009-10-29
Attorney, Agent or Firm:
FDST Patentanwälte Freier Dörr Stammler Tschirwitz Partnerschaft mbB, 90411, Nürnberg, DE
Claims:
Sensoreinheit (21) für eine Einklemmschutzvorrichtung (20),
- mit einem langgestreckten Trägerkörper (35) aus einem flexiblen Material, entlang dessen Längserstreckung ein zumindest teilweise hohler Innenraum (36) ausgebildet ist, sowie
- mit einer ersten und einer zweiten jeweils länglichen Sensorelektrode (25,26) zur Ausbildung eines der Sensoreinheit (21) vorgelagerten kapazitiven Messfeldes (F), wobei die Sensorelektroden (25,26) in dem Innenraum (36) entlang der Längserstreckung des Trägerkörpers (35) mit Abstand zueinander geführt sind, so dass eine auf die Sensoreinheit (21) einwirkende Kraft unter Deformation des Trägerkörpers (35) einen elektrischen Kontaktschluss der beiden Sensorelektroden (25,26) bewirkt.

Sensoreinheit (21) nach Anspruch 1, wobei die Sensorelektroden (25,26), in einer Hauptdeformationsrichtung (30) gesehen, entlang der der Trägerkörper (35) bestimmungsgemäß gequetscht wird, annähernd oder exakt fluchten.

Sensoreinheit (21) nach Anspruch 1, wobei die Sensorelektroden (25,26) in einer Querrichtung (45) versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die Querrichtung (45) senkrecht zu einer Hauptdeformationsrichtung (30), entlang der der Trägerkörper (35) bestimmungsgemäß gequetscht wird, und senkrecht zu der Längserstreckung der Sensoreinheit (21) ausgerichtet ist.

Sensoreinheit (21) nach Anspruch 3,
wobei die Sensorelektroden (25,26) sowohl in der Hauptdeformationsrichtung (30) als auch in der Querrichtung (45) jeweils mit einem Abstand (A,a) zueinander angeordnet sind, und
wobei in dem Innenraum (36) des Trägerkörpers (35) mindestens ein länglicher Kontaktleiter (48) jeweils mit Abstand zu den beiden Sensorelektroden (25,26) angeordnet ist, der dazu eingerichtet ist, bei einer Deformation des Trägerkörpers (35), insbesondere einer Quetschung in der Hauptdeformationsrichtung (30), einen elektrischen Kontaktschluss der beiden Sensorelektroden (25,26) zu vermitteln.

Sensoreinheit (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste und/oder die zweite Sensorelektrode (25,26) einen Querschnitt mit einer nach außen gewölbten Form aufweist, und wobei diese gewölbte Außenfläche von der jeweils anderen Sensorelektrode (25,26) abgewandt ist.

Sensoreinheit (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste und/oder die zweite Sensorelektrode (25,26) einen Querschnitt aufweist, der in etwa die Form eines Kreissegments, eines Kreissektors, insbesondere eines Viertelkreises, oder die Form eines Kreisbogens hat.

Sensoreinheit (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste und/oder die zweite Sensorelektrode (21) einen in etwa rechteckigen, runden, oder dreieckigen Querschnitt aufweist.

Sensoreinheit (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine der Sensorelektroden (25) hinsichtlich ihrer Breite deutlich größer bemessen ist als die andere Sensorelektrode (26), wobei insbesondere eine der Sensorelektroden (25) mindestens dreimal so breit ist, wie die andere Sensorelektrode (26).

Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste und/oder die zweite Sensorelektrode (25,26) aus elektrisch leitfähigem Kunststoff hergestellt ist.

Einklemmschutzvorrichtung (20) für ein mittels einer Stellvorrichtung (7) motorisch verstellbares Fahrzeugteil (5), mit einer Sensoreinheit (21) und mit einer Steuereinheit (22),
- wobei die Sensoreinheit (21) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt ist,
- wobei jede der Sensorelektroden (25,26) der Sensoreinheit (21) elektrisch leitfähig mit der Steuereinheit (22) verbunden ist,
- wobei die Steuereinheit (22) dazu eingerichtet ist, zur kapazitiven Erfassung eines Einklemmfalls eine der Sensorelektroden (25,26) zur Ausbildung eines elektrischen Messfeldes (F) mit einem Messsignal zu beaufschlagen, und das erzeugte Messfeld (F) auf das Eindringen eines Objekts hin zu überwachen,
- wobei die Steuereinheit (22) dazu eingerichtet ist, zur taktilen Erfassung eines Einklemmfalls die Sensoreinheit (21) auf einen elektrischen Kontaktschluss zwischen der ersten und der zweiten Sensorelektrode (25,26) hin zu überwachen, und
- wobei die Steuereinheit (22) weiterhin dazu eingerichtet ist, sowohl bei einem kapazitiv erfassten Einklemmfall als auch bei einem taktil erfassten Einklemmfall die Stellvorrichtung (7) zum Stoppen und/oder Reversieren des Fahrzeugteils (5) anzusteuern.

Einklemmschutzvorrichtung (20) nach Anspruch 10, mit einer Steuereinheit (22), sowie mit mehreren signaltechnisch mit der Steuereinheit (22) verbundenen Sensoreinheiten (21) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die einzelnen Sensoreinheiten (21) in Längsrichtung aneinandergereiht angeordnet sind, wobei die einzelnen Sensoreinheiten (21) insbesondere auf einem gemeinsamen Träger montiert sind, und wobei die Steuereinheit (22) dazu eingerichtet ist, die Stellvorrichtung (7) zum Stoppen und/oder Reversieren des Fahrzeugteils (5) anzusteuern, falls mittels einer der Sensoreinheiten (21) kapazitiv oder taktil ein Einklemmfall erfasst wird.

Fahrzeug (1) mit einem motorisch verstellbaren Fahrzeugteil (5), sowie mit einer dem Fahrzeugteil (5) zugeordneten Einklemmschutzvorrichtung (20) gemäß Anspruch 10 oder 11.

Description:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinheit für eine Einklemmschutzvorrichtung, wobei die Einklemmschutzvorrichtung insbesondere für ein mittels einer Stellvorrichtung motorisch verstellbares Fahrzeugteil eingesetzt ist. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Einklemmschutzvorrichtung, die die Sensoreinheit umfasst, sowie auf ein Fahrzeug, das das verstellbare Fahrzeugteil sowie die mit der Einklemmschutzvorrichtung ausgestattete zugeordnete Stellvorrichtung umfasst.

Heutzutage sind (Kraft-)Fahrzeuge häufig mit motorisch verstellbaren Fahrzeugteilen ausgestattet. Aus Sicherheitsgründen sind die zur Verstellung dieser Fahrzeugteile vorgesehenen Stellvorrichtungen regelmäßig mit einer Einklemmschutzvorrichtung versehen. Die Einklemmschutzvorrichtung (im Folgenden auch kurz „der Einklemmschutz“) dient dazu, einen Verstellvorgang des Fahrzeugteils zu stoppen oder zu reversieren, wenn ein Objekt zwischen dem verstellbaren Fahrzeugteil und einem anderen (feststehenden oder sich bewegenden) Fahrzeugteil eingeklemmt wird oder eingeklemmt werden könnte. Typischerweise ist ein solcher Einklemmschutz für automatisch öffnende und/oder schließende Fahrzeugtüren vorgesehen, insbesondere für Heckklappen.

Zur Detektion eines Einklemmfalls werden einerseits beispielsweise sogenannte Schaltleisten eingesetzt, die entlang einer Schließ- oder Klemmkante des verstellbaren und/oder des zugeordneten feststehenden Fahrzeugteils verlegt sind. Eine solche Schaltleiste umfasst normalerweise ein flexibles Gummiprofil, in dessen Inneren zwei zueinander beabstandete längliche elektrische Leiter verlegt sind. Ein an der Schließkante eingeklemmtes Objekt bewirkt eine Deformation der Schaltleiste, wodurch ein elektrischer Kontakt der beiden Leiter hergestellt wird. Die Detektion eines elektrischen Kontaktschlusses dient in diesem Fall für eine zugehörige Steuereinheit als Einklemmkriterium. Die Detektion eines Einklemmfalls mittels einer derartigen Schaltleiste wird im Folgenden auch als „taktile“ Erfassung eines Einklemmfalls bezeichnet.

Andererseits werden herkömmlicherweise Einklemmschutzvorrichtungen eingesetzt, die einen kapazitiven Näherungssensor zur Erfassung eines Einklemmfalls verwenden. Im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen „taktilen“ Erfassung ist die Erfassung eines Einklemmfalls mittels eines kapazitiven Näherungssensors entsprechend als „kapazitive“ Erfassung bezeichnet. Ein solcher kapazitiver Näherungssensor weist üblicherweise eine Elektrodenanordnung auf, die eine oder mehrere Sensorelektroden umfasst. Im Betrieb des kapazitiven Näherungssensors wird in dessen Umgebung ein elektrisches Feld (im Folgenden als „Messfeld“ bezeichnet) aufgebaut, wobei ein Eindringen eines elektrisch leitfähigen Objekts in dieses Messfeld eine Änderung der an der Sensorelektrode abgegriffenen Kapazität bewirkt. Überschreitet die Kapazitätsänderung oder eine daraus abgeleitete Größe einen vorgegebenen Schwellwert, wird auf einen Einklemmfall geschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinheit anzugeben, die einen besonders zuverlässigen Betrieb einer zugehörigen Einklemmschutzvorrichtung gewährleistet. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Einklemmschutzvorrichtung anzugeben, die besonders sicher betreibbar ist, d.h. die einen drohenden Einklemmfall besonders zuverlässig detektiert.

Bezüglich der Sensoreinheit wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich einer Einklemmschutzvorrichtung, die die Sensoreinheit umfasst, wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 10. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausgestaltungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.

Die erfindungsgemäße Sensoreinheit umfasst einen langgestreckten Trägerkörper aus einem flexiblen, elektrisch isolierenden Material, entlang dessen Längserstreckung ein ebenfalls langgestreckter und zumindest teilweise hohler Innenraum ausgebildet ist. Der Innenraum ist vorzugsweise längsseitig vollständig geschlossen. Mit anderen Worten weist der Trägerkörper vorzugsweise eine schlauchartige Gestalt auf. Die Sensoreinheit umfasst weiterhin zwei längliche Sensorelektroden, die dazu eingerichtet sind, in Zusammenwirkung mit einer der Sensoreinheit zugeordneten Steuereinheit ein der Sensoreinheit vorgelagertes elektrisches Messfeld auszubilden. Die beiden Sensorelektroden sind in einem unbelasteten Ausgangszustand (d.h. ohne äußere Krafteinwirkung) innerhalb des Innenraums entlang der Längserstreckung des Trägerkörpers zueinander beabstandet angeordnet, so dass eine auf die Sensoreinheit einwirkende Kraft unter Deformation des Trägerkörpers einen elektrischen Kontaktschluss der beiden Sensorelektroden bewirkt, zumindest sofern die Kraft einen festgelegten Schwellwert überschreitet. Ein durch die Beabstandung zwischen den beiden Sensorelektroden gebildeter Spalt ist insbesondere mit einem Gas gefüllt, vorzugsweise mit Luft. Der Innenraum kann darüberhinaus teilweise auch mit anderen Stoffen gefüllt sein, solange diese Stoffe die Möglichkeit zur Herstellung eines Kontaktschlusses zwischen den Sensorelektroden nicht verhindern.

Die erfindungsgemäße Einklemmschutzvorrichtung für ein mittels einer Stellvorrichtung motorisch verstellbares Fahrzeugteil umfasst die erfindungsgemäß ausgestaltete Sensoreinheit sowie eine Steuereinheit, wobei jede der Sensorelektroden elektrisch leitfähig mit der Steuereinheit verbunden ist. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, zur kapazitiven Erfassung eines Einklemmfalls die Sensorelektroden zur Ausbildung eines elektrischen Messfeldes mit einem Messsignal zu beaufschlagen, und das erzeugte Messfeld auf das Eindringen eines Objekts hin zu überwachen. Die Steuereinheit ist zudem dazu eingerichtet ist, zur taktilen Erfassung eines Einklemmfalls die Sensoreinheit auf einen elektrischen Kontaktschluss zwischen der ersten und der zweiten Sensorelektrode hin zu überwachen. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit dabei dazu eingerichtet, sowohl bei einem kapazitiv erfassten Einklemmfall als auch bei einem taktil erfassten Einklemmfall die Stellvorrichtung zum Stoppen und/oder Reversieren des Fahrzeugteils anzusteuern. Bei der Steuereinheit handelt es sich vorzugsweise um eine einheitliche (monolithische) Baueinheit, z.B. um einen Mikroprozessor oder einen ASIC, in der alle steuerungstechnischen Komponenten der Einklemmschutzvorrichtung integriert sind. Grundsätzlich kann die Steuereinheit aber im Rahmen der Erfindung auch aus mehreren hardware- oder softwaretechnisch getrennten Modulen gebildet sein, z.B. getrennten Modulen für die taktile Einklemmfallerfassung einerseits und die kapazitive Einklemmfallerfassung andererseits.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, die eingangs genannten Maßnahmen zur Erfassung eines Einklemmfalls in einer einzigen Sensoreinheit zu kombinieren. Dabei kumulieren sich in der erfindungsgemäßen Sensoreinheit oder in der die Sensoreinheit umfassenden erfindungsgemäßen Einklemmschutzvorrichtung die Vorteile einer kapazitiven Erfassung und die Vorteile einer taktilen Erfassung. Dementsprechend ermöglicht die Erfindung eine besonders zuverlässigen Betrieb der Einklemmschutzvorrichtung, da ein Einklemmfall einerseits mittels der taktilen Erfassung unabhängig von den dielektrischen Eigenschaften eines zu detektierenden Objekts erfolgt, aber andererseits mittels der kapazitiven Erfassung ein Einklemmfall berührungslos detektiert wird, so dass ein Schaden vorteilhafterweise proaktiv verhindert werden kann. Die erfindungsgemäße Sensoreinheit zeichnet sich darüber hinaus vorteilhaft durch eine besonders unaufwändige und kostengünstige Herstellung aus.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Sensorelektroden, in einer Hauptdeformationsrichtung gesehen, zueinander beabstandet angeordnet, wobei sie entlang dieser Hauptdeformationsrichtung fluchten. Als „Hauptdeformationsrichtung“ ist dabei diejenige Richtung bezeichnet, entlang der der Trägerkörper bestimmungsgemäß gequetscht wird. Die Hauptdeformationsrichtung entspricht dabei insbesondere derjenigen Richtung, in der sich im Einbauzustand der Sensoreinheit das zu überwachende Kraftfahrzeugteil bewegt. In der Regel ist diese Hauptdeformationsrichtung normal (d.h. senkrecht) zu einer Montagefläche der Sensoreinheit ausgerichtet, mittels der die Sensoreinheit bestimmungsgemäß an dem zu überwachenden Fahrzeugteil oder einem anderen Fahrzeugteil befestigt wird. Die Hauptdeformationsrichtung ist deshalb nachfolgend ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als „Normalenrichtung“ bezeichnet. Eine bei einem Einklemmereignis auf die Sensoreinheit einwirkende Kraft wirkt typischerweise zumindest annähernd in dieser Normalrichtung, so dass diese Ausführungsform hinsichtlich der taktilen Einklemmfallerfassung besonders geeignet ist.

In einer hierzu alternativen Ausführungsform der Sensoreinheit sind die beiden Sensorelektroden wiederum in der zuvor definierten Hauptdeformationsrichtung gesehen zueinander beabstandet, wobei sie jedoch, entlang der Hauptdeformationsrichtung gesehen, seitlich versetzt zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Sensorelektroden hierbei in einer Querrichtung zueinander versetzt angeordnet, die senkrecht sowohl zu der Hauptdeformationsrichtung als auch zu der Längserstreckung der Sensorelektroden ausgerichtet ist. Hierdurch liegen die Sensorelektroden in einer gedachten Ebene, die schräg zu der Hauptdeformationsrichtung (bzw. schräg zu der Montagefläche) steht. Dies hat zur Folge, dass sich ein an den Sensorelektroden ausgebildetes Messfeld besonders vorteilhaft in einem hinsichtlich eines Einklemmereignisses zu überwachenden Raum ausbreitet.

In Hinblick auf eine besonders vorteilhafte Ausrichtung des Messfeldes sind die Sensorelektroden dabei in Querrichtung derart weit versetzt zueinander angeordnet, dass sie, in Normalrichtung gesehen, nicht mehr überlappen. Mit anderen Worten liegen die Sensorelektroden hierbei in Querrichtung mit einem Abstand einander gegenüber. Um dabei weiterhin die taktile Schaltfunktion der Sensoreinheit zu ermöglichen, ist in dem Innenraum mindestens ein länglicher Kontaktleiter mit Abstand zu den beiden Sensorelektroden angeordnet, der dazu eingerichtet ist, bei einer Krafteinwirkung auf die Sensoreinheit, insbesondere in Hauptdeformationsrichtung, und somit bei einer Deformation des Trägerkörpers einen elektrischen Kontakt zwischen den beiden Sensorelektroden zu vermitteln.

Prinzipiell ist es jedoch auch denkbar, dass die beiden Sensorelektroden, in Hauptdeformationsrichtung gesehen, nur so weit versetzt angeordnet sind, dass beide Sensorelektroden in einem Überlappbereich weiterhin fluchten, so dass bei einer Krafteinwirkung (insbesondere in Hauptdeformationsrichtung) in diesem Überlappbereich ein elektrischer Kontaktschluss zwischen den beiden Sensorelektroden hergestellt wird.

Unabhängig von der Anordnung der Sensorelektroden zueinander, wird die Geometrie des an den Sensorelektroden ausgebildeten Messfeldes vorteilhaft dadurch beeinflusst, dass die erste und/oder die zweite Sensorelektrode einen Querschnitt mit einer nach außen gewölbten Form aufweist, wobei diese gewölbte Außenfläche von der jeweils anderen Sensorelektrode abgewandt ist.

Die der anderen Sensorelektrode zugewandte Seite ist dabei wahlweise plan, spitz zulaufend, oder ebenfalls gewölbt ausgeführt. Die erste und/oder zweite Sensorelektrode weist vorzugsweise einen Querschnitt auf, der in etwa die Form eines Kreissegments, eines Kreissektors, insbesondere eines Viertelkreises, oder eines Kreisbogens hat.

In weiteren Ausführungsformen weist die erste und/oder die zweite Sensorelektrode einen etwa rechteckigen, runden oder dreieckigen Querschnitt, insbesondere in Form eines gleichseitigen Dreiecks, auf. Auch eine ovale Querschnittsform der Sensorelektrode(n) ist im Rahmen der Erfindung denkbar.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Sensoreinheit ist eine der Sensorelektroden hinsichtlich ihrer Breite (d.h. in ihrer Erstreckung in Querrichtung) deutlich größer bemessen als die andere Sensorelektrode, wobei insbesondere eine der Sensorelektroden mindestens dreimal so breit ist, wie die andere Sensorelektrode. Vorzugsweise ist dabei die breitere Sensorelektrode der Montagefläche zugewandt, während die schmalere Sensorelektrode dem zu überwachenden Bereich zugewandt ist. Die schmalere Sensorelektrode ist insbesondere etwa mittig gegenüber der breiteren Sensorelektrode angeordnet.

Vorzugsweise ist die erste und/oder die zweite Sensorelektrode aus elektrisch leitfähigem Kunststoff hergestellt. Zweckmäßigerweise ist dabei entlang der Sensorelektrode in deren Inneren der Sensorelektrode eine Litze geführt.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform umfasst die Einklemmschutzvorrichtung eine Steuereinheit, sowie mehrere signaltechnisch mit der Steuereinheit verbundene Sensoreinheiten, wobei jede der Sensoreinheiten gemäß vorstehender Beschreibung ausgeführt ist. Die einzelnen Sensoreinheiten sind in Längsrichtung aneinandergereiht angeordnet, wobei die einzelnen Sensoreinheiten insbesondere auf einem gemeinsamen Träger montiert sind. Die Steuereinheit ist dabei dazu eingerichtet, die Stellvorrichtung zum Stoppen und/oder Reversieren des Fahrzeugteils anzusteuern, falls mittels einer der Sensoreinheiten kapazitiv oder taktil ein Einklemmfall erfasst wird.

Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst ein motorisch verstellbares Fahrzeugteil, sowie eine dem Fahrzeugteil zugeordnete erfindungsgemäße Einklemmschutzvorrichtung gemäß vorstehender Beschreibung.

Bei dem verstellbaren Fahrzeugteil handelt es sich vorzugsweise um eine Heckklappe des Fahrzeugs. Es ist jedoch generell auch denkbar, dass es sich bei dem verstellbaren Fahrzeugteil um eine andere Fahrzeugtür, z.B. eine Seitentür oder eine Motorhaube handelt. Ferner kann die Vorrichtung im Rahmen der Erfindung auch für ein Schiebedach, ein Fahrzeugfenster, ein Klappverdeck oder ein verstellbares Fahrzeugteil im Fahrzeuginnenraum eingesetzt sein.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 in schematischer Darstellung einen heckseitigen Abschnitt eines Fahrzeugs mit einer motorisch verstellbaren Heckklappe, entlang deren umlaufender Kante eine Sensoreinheit einer Einklemmschutzvorrichtung angebracht ist,
  • 2 in grob schematischer Darstellung einen Querschnitt durch die Sensoreinheit gemäß 1 in einer ersten Ausführungsform, und
  • 3 bis 7 in Darstellung gemäß 2 weitere Ausführungsformen der Sensoreinheit.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.

1 zeigt in einer grob schematischen Seitenansicht einen heckseitigen Abschnitt eines (Kraft-)Fahrzeugs 1. Von dem Fahrzeug 1 ist unter anderem ein Teil dessen Karosserie, ein Hinterrad, ein heckseitiger Stoßfänger sowie eine Heckklappe 5 gezeigt. Die Heckklappe 5 kann mit Hilfe einer angedeuteten elektromotorischen Stellvorrichtung 7 automatisch betätigt (d.h. geöffnet und geschlossen) werden.

Die Heckklappe 5 durchläuft beim Schließvorgang einen Stellbereich, der sich in einen der Heckklappen-Innenseite vorgelagerten Raum erstreckt, und der im Wesentlichen zwischen einer umlaufenden Kante 10 der Heckklappe 5 und einem feststehenden Rahmen 12 der Fahrzeugkarosserie liegt. An dem Rahmen 12 liegt die Heckklappe 5 in geschlossenem Zustand an.

Sofern sich beim automatischen Schließen der Heckklappe 5 ein in der Figur angedeutetes Objekt 15 (beispielsweise ein Körperteil eines Fahrzeugnutzers) in dem Stellbereich befindet, besteht grundsätzlich die Gefahr, dass das Objekt 15 zwischen der Kante 10 und dem Rahmen 12 eingeklemmt wird. Insbesondere zur Vermeidung von Personenschäden, aber auch zur Vermeidung von Schäden an dem Fahrzeug und/oder dem gegebenenfalls eingeklemmten Objekt ist der Heckklappe 5 eine Einklemmschutzvorrichtung 20 zugeordnet. Die Einklemmschutzvorrichtung 20 dient dazu, einen solchen Einklemmfall zu erkennen und durch Stoppen oder Reversieren der Heckklappe 5 zu verhindern.

Die Einklemmschutzvorrichtung 20 umfasst eine langgestreckte, entlang der Kante 10 um die Heckklappe 5 umlaufende Sensoreinheit 21, sowie eine signaltechnisch mit der Sensoreinheit und mit der Stellvorrichtung verbundene Steuereinheit 22 (hier schematisch außerhalb des Fahrzeugs angedeutet). Die Steuereinheit 22 wiederum umfasst in bevorzugter Ausführung einen Mikrocontroller, in dem der Einklemmschutz in Form eines Betriebsprogramms (Firmware) implementiert ist.

Die nachfolgend anhand von 2 im Detail beschriebene Sensoreinheit 21 umfasst eine erste langgestreckte Sensorelektrode 25, sowie eine zweite langgestreckte Sensorelektrode 26, die beide in etwa parallel zueinander entlang der Sensoreinheit 21 verlaufen und somit entlang der Kante 10 verlegt sind. Beide Sensorelektroden 25,26 sind elektrisch mit der Steuereinheit 22 verbunden.

Die Einklemmschutzvorrichtung 20 (1) ist dazu eingerichtet, anhand eines mittels der Sensoreinheit 21 erfassten und der Steuereinheit 22 zugeführten Sensorsignals S einen Einklemmfall zu erkennen. Dabei ist die Einklemmschutzvorrichtung 20 einerseits dazu eingerichtet, einen Einklemmfall berührungslos zu erkennen. Hierzu beaufschlagt die Steuereinheit 22 eine der Sensorelektroden 25,26 mit einem Messsignal in Form einer elektrischen Wechselspannung, aufgrund der zwischen den Sensorelektroden 25,26 und insbesondere in deren Umgebung ein elektrisches Messfeld F erzeugt wird (hier überdimensional dargestellt). Die Sensorelektroden 25,26 wirken somit als ein Kondensator, dem eine messbare elektrische Kapazität zugeordnet ist. Die „kapazitive Erfassung“ eines drohenden Einklemmfalls beruht dabei darauf, dass Objekte, insbesondere Teile des menschlichen Körpers, in der Umgebung der Sensorelektroden 25, 26 mit dem elektrischen Messfeld F wechselwirken und hierdurch die an den Sensorelektroden 25,26 messbare Kapazität beeinflussen. Die Stärke dieser Kapazitätsänderung wird von der Steuereinheit 22 - beispielsweise durch Messung des Verschiebestroms - erfasst und bei einem Schließvorgang der Heckklappe 5 fortlaufend mit einem als Einklemmfallkriterium hinterlegten Schwellwert verglichen. Ein drohender Einklemmfall wird von der Steuereinheit 22 daran erkannt, dass der Schwellwert überschritten wird. In diesem Fall gibt die Steuereinheit 21 ein Reversiersignal R an die Stellvorrichtung 7 aus, aufgrund dessen die Stellvorrichtung 7 die Verstellbewegung stoppt und die Heckklappe 5 um ein bestimmtes Stellwegintervall zurückstellt.

Andererseits ist die Einklemmschutzvorrichtung 20 auch dazu eingerichtet, einen Einklemmfall taktil zu erfassen, wenn das Objekt 15 die Sensoreinheit 21 bereits berührt, und hierdurch in einer - durch einen Pfeil angedeuteten - Normalrichtung 30 eine bestimmte Kraft auf die Sensoreinheit 21 ausübt. Die Normalrichtung 30 steht dabei zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Montagefläche 31 der Sensoreinheit 21, mittels derer und entlang derer die Sensoreinheit 21 an der Heckklappe 5 befestigt ist (vgl. auch 2). Entsprechend steht die Normalrichtung 30 auch in etwa senkrecht zur Flächenausdehnung der Heckklappe 5. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit 21 mittels der Montagefläche 31 indirekt an der Heckklappe 5 befestigt, d.h. die Montagefläche 31 liegt an einem Kunststoffträger an, der seinerseits an der Heckklappe 5 montiert ist. Prinzipiell kann die Sensoreinheit 21 jedoch auch direkt mit der Montagefläche 31 an der Heckklappe 5 befestigt sein. Die „taktile Erfassung“ eines drohenden Einklemmfalls beruht dabei darauf, dass durch die mechanische Einwirkung des Objekts auf die Sensoreinheit 21 diese verformt wird, und hierdurch die (im Ruhezustand zueinander beabstandeten) Sensorelektroden 25, 26 elektrisch kontaktieren. Dieser Kontaktschluss wirkt für die Steuereinheit 22 ebenfalls als Einklemmfallkriterium, so dass die Steuereinheit 22 auch in diesem Fall die Stellvorrichtung 7 durch Ausgabe des Reversiersignals R dazu ansteuert einen Schließvorgang der Heckklappe 5 zu beenden und zu reversieren. Die Verformung erfolgt vorrangig als Quetschung in Normalenrichtung 30, so dass die Normalenrichtung 30 die Hauptdeformationsrichtung der Sensoreinheit 21 darstellt.

In 2 ist die Sensoreinheit 21 gemäß einer ersten Ausführungsform im Detail im Querschnitt gezeigt. Dabei ist die Sensoreinheit 21 in ihrer bestimmungsgemäßen Einbausituation und in Betrieb gezeigt, wobei die Heckklappe 5, die Montagefläche 31, die Normalrichtung 30, sowie durch eingezeichnete Feldlinien das Messfeld F angedeutet sind. Die Sensoreinheit 21 umfasst ein langgestrecktes, Trägerprofil 35 (auch: Trägerkörper), in dessen hohlen Innenraum 36 die Sensorelektroden 25, 26 aufgenommen sind. Bei dem Trägerprofil 35 handelt es sich um einen langgestreckten, dünnwandigen Hohlkörper aus Gummi, d.h. aus einem elastischen, elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus EPDM, PP oder PVC, der an seiner Montagefläche 31 bestimmungsgemäß entlang der Kante 10 um die Heckklappe 5 umlaufend verlegt ist (vgl. 1). 2 ist zu entnehmen, dass beide Sensorelektroden 25,26 als Flachleiter mit im Querschnitt etwa rechteckiger Form ausgebildet, sind wobei die jeweiligen Flachseiten quer zur Normalrichtung 30 ausgerichtet sind. Entsprechend weist das Trägerprofil 35 im Querschnitt ebenfalls eine Rechtecksform auf, wobei die beiden Sensorelektroden 25,26 an zwei gegenüberliegenden Innenflächen anliegen und planparallel mit einem (in Normalrichtung 30 gemessenen) Abstand A zueinander verlaufen. Der zwischen den Sensorelektroden 25,26 gebildete Spalt ist luftgefüllt. In dieser Ausführungsform sind beide Sensorelektroden 25,26 identisch ausgeführt, so dass sie beide die gleiche Breite B (quer zur Normalrichtung 30) und die gleiche Stärke s (in Normalrichtung 30) aufweisen. Beide Sensorelektroden 25,26 sind durch leitfähigen Kunststoff gebildet, wobei im Querschnitt etwa zentral gelegen jeweils über die gesamte Länge eine Beilitze 37 eingebettet ist. Die Sensorelektroden 25,26 und das umgebende Trägerprofil 35 werden vorzugsweise in einem Koextrusionsverfahren hergestellt. Der Darstellung ist weiterhin zu entnehmen, dass das im Betrieb der Einklemmschutzvorrichtung 20 ausgebildete Messfeld F die Sensoreinheit 21 (in Normalrichtung 30 gesehen) im Wesentlichen seitlich flankiert. Da die beiden Sensorelektroden 25,26 in Normalrichtung 30 fluchtend mit ihren jeweiligen Breitseiten gegenüberliegen, ist diese Ausführungsform zur Ausbildung eines elektrischen Kontaktschlusses, mithin zur taktilen Erfassung eines Einklemmfalls besonders geeignet.

In einer alternativen Ausführungsform (dargestellt in 3), die im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 2 entspricht, ist der Abstand A gegenüber der Ausführungsform gemäß 2 vergrößert und entspricht insbesondere etwa der doppelten Stärke s der (auch hier identisch ausgeführten) Sensorelektroden 25,26. Die Breite B der Sensorelektroden 25,26 ist gegenüber der vorstehenden Ausführungsform verringert, und entspricht hier in etwa dem Abstand A. Im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß 2 ist in der Ausführungsform gemäß 3 die Grundkapazität der Sensorelektroden 25,26 verringert, so dass die Ansprechempfindlichkeit der Einklemmschutzvorrichtung 20 in Hinblick auf die kapazitive Erfassung vorteilhaft erhöht ist.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform, die wiederum im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 2 entspricht. Insbesondere ist die erste Sensorelektrode 25, die an die Montagefläche 31 angrenzt, d.h. der Heckklappe 5 zugewandt ist, analog zu der ersten Ausführungsform ausgebildet. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist die zweite Sensorelektrode 26, d.h. diejenige Sensorelektrode, die einem zu überwachenden Stellweg zugewandt ist, hier deutlich schmaler als die erste Sensorelektrode 25 ausgeführt. Die zweite Sensorelektrode 25 weist eine dreieckige Querschnittsform auf, wobei eine Spitze des insbesondere gleichseitigen Dreiecks der ersten Sensorelektrode 25 zugewandt ist. Die Breite b der zweiten Sensorelektrode 26 (d.h. die Kantenlänge des Dreiecks) entspricht in etwa der Stärke s der ersten Sensorelektrode 25. Die zweite Sensorelektrode 26 liegt der ersten Sensorelektrode 25 bezogen auf deren Breite B in etwa mittig gegenüber. Durch die hier dargestellte Elektrodenanordnung wird das Messfeld F vorteilhaft in Richtung des Stellwegs, insbesondere in Richtung eines zwischen der Sensoreinheit 21 und dem Rahmen 12 (1) gebildeten Klemmspalts verlagert. Des Weiteren wird die Grundkapazität der Sensorheit 21 vorteilhaft erniedrigt.

Eine Ausrichtung des Messfeldes F in den Klemmspalt hinein und die Verringerung der Grundkapazität werden auch durch die Elektrodenanordnung gemäß 5 unterstützt. In der Ausführungsform gemäß 5 sind beide Sensorelektroden 25,26 in etwa rinnenförmig ausgebildet, wobei die Einbuchtungen beider Sensorelektroden 25,26 einander zugewandt sind. In Normalrichtung 30 gesehen liegen die beiden Sensorelektroden 25,26 wiederum in etwa in einer Ebene. Im Querschnitt gesehen weisen beide Sensorelektroden 25,26 in etwa die Form eines Kreisbogens auf. Das die Sensorelektroden 25,26 ummantelnde Trägerprofil 25 ist hier der Elektrodenform entsprechend (im Querschnitt) annähernd oval mit abgeflachten Seitenflächen. In der dargestellten Ausführungsform ist an das Trägerprofil 35 beispielhaft ein aus Vollmaterial gefertigter Befestigungsrand 40 zur Montage der Sensoreinheit 21 an der Heckklappe 5 angeformt. Durch die nach außen gewölbte Form der Sensorelektroden 25,26, wird die Geometrie des Messfelds F für eine kapazitive Erfassung eines Einklemmfalls begünstigt.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sensoreinheit 21. Im Unterschied zu den vorstehenden Ausführungsformen ist das die Sensorelektroden 25,26 aufnehmende Trägerprofil 35 hier im Querschnitt in etwa kreisförmig. Das Trägerprofil 35 ist als schlauchartiges Gebilde mit rundem Querschnitt ausgeführt. Optional ist analog zu der Ausführungsform gemäß 5 der Befestigungsrand 40 an das Trägerprofil 35 angeformt. Die erste und die zweite Sensorelektrode 25,26 weisen hier jeweils eine in etwa als Viertelkreis ausgebildete Querschnittsform auf, wobei die Krümmung der Sensorelektroden 25,26 nach außen zeigt und an der den Innenraum 36 begrenzenden Innenfläche des Trägerprofils 35 anliegt. Die beiden Sensorelektroden 25,26 liegen sich dabei diametral gegenüber. In Normalrichtung 30 gemessen sind die Sensorelektroden 25, 26 (wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen) mit einem Abstand A zueinander angeordnet. Im Unterschied zu sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen fluchten die Sensorelektroden 25,26 dabei in Normalrichtung 30 gesehen jedoch nicht, sondern sind in einer Querrichtung 45 gemessen - wobei die Querrichtung 45 quer zur Normalrichtung 30 und quer zur Längserstreckung der Sensorelektroden 25,26 steht - ebenfalls mit einem Abstand a zueinander angeordnet. Beispielhaft sind die beiden Abstände A,a gleich bemessen. Somit liegen die beiden Sensorelektroden 25,26 mit der Normalrichtung 30 nicht in einer Ebene. Stattdessen liegen die Sensorelektroden 25,26 in einer Ebene, die aus der Normalrichtung 30 herausgekippt ist. Aus 6 wird deutlich, dass durch diese Anordnung das Messfeld F gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verdreht ausgerichtet ist (hier beispielsweise um etwa 45° verdreht), und hierdurch vergleichsweise weit in den Stellweg der Heckklappe 5 hineinragt. Die hier dargestellte Ausführungsform ist somit für die kapazitive Erfassung eines Einklemmfalls besonders geeignet. Um dabei weiterhin die taktile Erfassung eines Einklemmfalls zu ermöglichen, sind in dem Trägerprofil 35 zusätzlich zu den beiden Sensorelektroden 25,26 zwei Kontaktleiter 48 angeordnet, die analog zu den Sensorelektroden 25,26 ausgeführt sind, allerdings nicht elektrisch mit der Steuereinheit 22 verbunden sind. Die Sensorelektroden 25,26 und die ungespeisten Kontaktleiter 48 sind in Umfangsrichtung alternierend angeordnet. Die Kontaktleiter 48 dienen dazu, bei einer in Normalrichtung 30 auf die Sensoreinheit 21 einwirkenden Kraft den Kontaktschluss zwischen den beiden Sensorelektroden 25,26 herzustellen.

7 zeigt schließlich eine Ausführungsform, die in etwa der Ausführungsform gemäß 6 entspricht, jedoch sind hierbei keine Kontaktleiter vorgesehen. Stattdessen sind die beiden Sensorelektroden 25,26 in Querrichtung 45 nicht beabstandet, sondern nur soweit versetzt zueinander angeordnet, dass ein Überlappbereich 50 bestehen bleibt, in dem bei einer Krafteinwirkung in Normalrichtung 30 der Kontaktschluss hergestellt wird.

Die Erfindung wird an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen besonders deutlich, ist auf diese Ausführungsbeispiele gleichwohl aber nicht beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung aus den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.

Bezugszeichenliste

1
(Kraft-)Fahrzeug
5
Heckklappe
7
Stellvorrichtung
10
Kante
12
Rahmen
15
Objekt
20
Einklemmschutzvorrichtung
21
Sensoreinheit
22
Steuereinheit
25
Sensorelektrode
26
Sensorelektrode
30
Normalrichtung
31
Montagefläche
35
Trägerprofil
36
Innenraum
37
Beilitze
40
Befestigungsrand
45
Querrichtung
48
Kontaktleiter
50
Überlappbereich
A
Abstand
B
Breite
b
Breite
s
Stärke
F
Messfeld
S
Sensorsignal
R
Reversiersignal