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. Mindestens eine der Sensorelektroden (26) ist dabei in Längsrichtung in mehrere Segmente (40) unterteilt. 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:
DE102017201463A
Publication Date:
08/02/2018
Filing Date:
01/30/2017
Assignee:
Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg, 96052 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE112014001393T5N/A2015-12-03
DE102013014824A1N/A2015-03-12
DE102011008275A1N/A2012-07-12
DE102008035634A1N/A2010-02-04
DE102007001712A1N/A2008-07-17
DE102006015687A1N/A2007-10-11
DE10310066B3N/A2005-02-17
DE10226133A1N/A2004-01-08
DE20102521U1N/A2001-04-12



Foreign References:
63447482002-02-05
56212901997-04-15
EP11541102001-11-14
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, und
wobei mindestens eine der beiden Sensorelektroden (25,26) in Längsrichtung in mehrere Segmente (40) unterteilt ist.

Sensoreinheit (21) nach Anspruch 1, wobei bei der oder jeder segmentierten Sensorelektrode (26) an jedes Segment (40) dieser Sensorelektrode (26) und bei der ggf. unsegmentierten Sensorelektrode (25) an diese Sensorelektrode (25) eine ungeschirmte Zuleitung (41) angeschlossen ist, die aus dem Trägerkörper (35) herausgeführt ist, und die außerhalb des Trägerkörpers (35) mit einer geschirmten Anschlussleitung (46) verbunden ist.

Sensoreinheit (21) nach Anspruch 1, wobei bei der oder jeder segmentierten Sensorelektrode (26) an jedes Segment (40) dieser Sensorelektrode (26) und bei der ggf. unsegmentierten Sensorelektrode (25) an diese Sensorelektrode (25) eine geschirmte Anschlussleitung (46) angeschlossen ist, die aus dem Trägerkörper herausgeführt ist.

Sensoreinheit (21) nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Bereich des Trägerkörpers (35), in dem sich eine Austrittsöffnung für eine Zuleitung (41) oder eine Anschlussleitung (46) befindet, zur Abdichtung der Austrittsöffnung mit Kunststoff umspritzt ist.

Sensoreinheit (21) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Anschlussleitung (46) außerhalb des Trägerkörpers (35) nicht sichtbar in einem Kunststoffträger (61) geführt ist, auf dem die Sensoreinheit (21) montiert oder montierbar ist.

Sensoreinheit (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zur Herstellung eines geschlossenen Diagnosestromkreises die erste und die zweite Sensorelektrode (25,26), sowie jeweils zwei aneinander angrenzende Segmente (40) der jeweiligen Sensorelektrode (25,26) jeweils durch hochohmige Diagnoseelemente (50) miteinander verbunden sind.

Sensoreinheit (21) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei zur Herstellung eines geschlossenen Diagnosestromkreises bei der oder jeder segmentierten Sensorelektrode (26) ein Segment (40) dieser Sensorelektrode (26) oder bei der ggf. unsegmentierten Sensorelektrode (25) diese Sensorelektrode (25) durch ein hochohmiges Diagnoseelement (50) mit einem Schirmleiter (48) einer geschirmten Anschlussleitung (46) verbunden 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 7 ausgeführt ist,
- wobei bei der oder jeder segmentierten Sensorelektrode (26) jedes Segment (40) dieser Sensorelektrode (26) und bei der ggf. unsegmentierten Sensorelektrode (25) diese Sensorelektrode (25) elektrisch leitfähig mit der Steuereinheit (22) verbunden ist,
- wobei die Steuereinheit (22) dazu eingerichtet ist, zur kapazitiven Erfassung eines Einklemmfalls die Sensorelektroden (25,26) zur Ausbildung eines segmentierten 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 (22) 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 8,
wobei die Steuereinheit (22) dazu eingerichtet ist, die Sensoreinheit (21) in einem Diagnosemodus zu betreiben, und
wobei die Steuereinheit (22) in dem Diagnosemodus die ordnungsgemäße Funktion der Sensoreinheit (21) durch Vergleich einer an den Sensorelektroden (25,26) gemessenen Kapazität mit einem Referenzwert prüft.

Einklemmschutzvorrichtung (20) nach Anspruch 8 oder 9,
mit einer Sensoreinheit (21) gemäß Anspruch 6 oder 7,
wobei die Steuereinheit (22) dazu eingerichtet ist, die Sensoreinheit (21) in einem Diagnosemodus zu betreiben, und
wobei die Steuereinheit (22) in dem Diagnosemodus den Diagnosestromkreis auf elektrische Durchgängigkeit prüft.

Fahrzeug (1) mit einem motorisch verstellbaren Fahrzeugteil (5), sowie mit einer dem Fahrzeugteil (5) zugeordneten Einklemmschutzvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10.

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 feststehenden Fahrzeugteil eingeklemmt wird, bzw. 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 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 8. 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, zumindest teilweise hohler Innenraum ausgebildet ist. Der Innenraum ist vorzugsweise längsseitig vollständig geschlossen. Mit anderen Worten weist der Trägerkörper vorzugsweise eine schlauchartige Gestalt auf. Der Innenraum ist dabei gasgefüllt, insbesondere luftgefüllt. Der Innenraum kann teilweise auch mit anderen Stoffen gefüllt sein, solange diese Stoffe die Möglichkeit zur Herstellung eines Kontaktschlusses zwischen den Sensorelektroden nicht verhindern.

Die Sensoreinheit umfasst weiterhin zwei längliche Sensorelektroden, die dazu eingerichtet sind - in Zusammenwirkung mit einer der Sensoreinheit zugeordneten Steuereinheit - ein der Sensoreinheit vorgelagertes kapazitives 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. Erfindungsgemäß ist dabei mindestens eine der Sensorelektroden, vorzugsweise genau eine der Sensorelektroden, in Längsrichtung in mehrere, d.h. mindestens zwei, jeweils längliche Segmente unterteilt.

Die erfindungsgemäße Einklemmschutzvorrichtung für ein mittels einer Stellvorrichtung motorisch verstellbares Fahrzeugteil umfasst die erfindungsgemäß ausgestaltete Sensoreinheit, sowie eine Steuereinheit, wobei bei der oder jeder segmentierten Sensorelektrode jedes Segment dieser Sensorelektrode und bei der ggf. unsegmentierten Sensorelektrode diese Sensorelektrode elektrisch leitfähig mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, zur kapazitiven Erfassung eines Einklemmfalls die Sensorelektroden zur Ausbildung eines segmentierten elektrischen Messfeldes mit einem Messsignal zu beaufschlagen, und das erzeugte Messfeld auf das Eindringen eines Objekts hin zu überwachen, und wobei die Steuereinheit 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. Dabei ist die Steuereinheit 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, bzw. in der die Sensoreinheit umfassenden erfindungsgemäßen Einklemmschutzvorrichtung, die Vorteile einer kapazitiven Erfassung und die Vorteile einer taktilen Erfassung. Dementsprechend ermöglicht die Erfindung einen 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. Durch die segmentierte Sensorelektrode ist dabei die kapazitive Erfassung eines Einklemmfalls vorteilhafterweise besonders begünstigt. Insbesondere wird eine ortsaufgelöste Detektion des Einklemmfalls entlang der Längserstreckung der Sensoreinheit ermöglicht.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist bei der oder jeder segmentierten Sensorelektrode an jedes Segment dieser Sensorelektrode und bei der ggf. unsegmentierten Sensorelektrode an diese Sensorelektrode eine ungeschirmte Zuleitung angeschlossen, die aus dem Trägerkörper herausgeführt ist, und die außerhalb des Trägerkörpers wahlweise dauerhaft oder lösbar mit einer geschirmten Anschlussleitung, die zum Anschluss an eine Steuereinheit dient, verbunden ist.

In einer alternativen Ausführungsform ist bei der oder jeder segmentierten Sensorelektrode an jedes Segment dieser Sensorelektrode und bei der ggf. unsegmentierten Sensorelektrode an diese Sensorelektrode eine geschirmte Anschlussleitung angeschlossen, die aus dem Trägerkörper herausgeführt ist, und die wiederum zum elektrischen Anschluss an eine Steuereinheit dient.

Zweckmäßigerweise ist ein Bereich des Trägerkörpers, in dem sich eine Austrittsöffnung befindet - wobei durch die Austrittsöffnung eine Zuleitung oder ein Anschlussleitung aus dem Trägerkörper herausgeführt ist - zur Abdichtung der Austrittsöffnung mit Kunststoff umspritzt.

Vorzugsweise ist die oder jede Anschlussleitung außerhalb des Trägerkörpers nicht sichtbar in einem Kunststoffträger geführt, auf dem die Sensoreinheit montiert oder montierbar ist.

In einer hinsichtlich der Funktionssicherheit besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Sensoreinheit hochohmige Diagnoseelemente, wobei zur Herstellung eines geschlossenen Diagnosestromkreises (der von einer angeschlossenen Steuereinheit ausgeht und zu dieser zurückführt) die erste und die zweite Sensorelektrode, sowie jeweils zwei aneinander angrenzende Segmente der jeweiligen Sensorelektrode jeweils durch ein derartiges Diagnoseelement miteinander verbunden sind. Die Diagnoseelemente dienen hierbei zur Prüfung der Sensoreinheit auf ordnungsgemäße Funktion (Unversehrtheit). Insbesondere ermöglichen die Diagnoseelemente, elektrische Fehlerzustände (z. B. Kurzschluss zwischen Sensorelektroden, Kurzschluss mit Masse oder Leitungsbruch) zu erkennen.

Bei dem oder jedem Diagnoseelement handelt es sich vorzugsweise um einen hochohmigen Widerstand (z.B. mit einem Widerstandswert von 100 kΩ), eine Induktivität (Spule) oder ein komplexeres Impedanzglied, z.B. einen Tiefpass oder Bandpass.

In einer Variante der Erfindung ist zur Herstellung eines geschlossenen Diagnosestromkreises bei der oder jeder segmentierten Sensorelektrode ein Segment dieser Sensorelektrode oder bei der ggf. unsegmentierten Sensorelektrode diese Sensorelektrode durch ein hochohmiges Diagnoseelement mit einem Schirmleiter einer geschirmten Anschlussleitung verbunden. Insbesondere ist für jedes Segment sowie für die ggf. unsegmentierte Sensorelektrode ein separater Diagnosestromkreis gebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Einklemmschutzvorrichtung umfasst eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Sensoreinheit - zusätzlich zu dem eingangs beschriebenen Messbetrieb - in einem Diagnosemodus zu betreiben. Dabei prüft die Steuereinheit in dem Diagnosemodus die Unversehrtheit der Sensoreinheit durch Vergleich einer an den Sensorelektroden gemessenen Kapazität mit einem hinterlegten Referenzwert.

In einer Ausführungsform der Einklemmschutzvorrichtung umfasst die Sensoreinheit wie vorstehend beschrieben ein oder mehrere Diagnoseelemente zur Herstellung eines Diagnosestromkreises. Die Steuereinheit ist dabei wiederum dazu eingerichtet, die Sensoreinheit in einem Diagnosemodus zu betreiben, wobei in diesem Fall die Steuereinheit in dem Diagnosemodus den Diagnosestromkreis auf elektrische Durchgängigkeit prüft. Die Unversehrtheit der Sensoreinheit wird dabei bei festgestellter Durchgängigkeit erkannt.

Durch die Prüfung der Unversehrtheit wird der sichere Betrieb der Einklemmschutzvorrichtung vorteilhafterweise zusätzlich unterstützt.

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 Längsschnitt durch die Sensoreinheit gemäß 1 in einer ersten Ausführungsform, und
  • 3 und 4 in Darstellung gemäß 2 weitere Ausführungsformen der Sensoreinheit, und
  • 5 eine alternative Ausführungsform einer Einklemmschutzvorrichtung gemäß 1 mit mehreren zusammenwirkenden Sensoreinheiten.

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 die 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 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, entlang derer die Sensoreinheit 21 (optional direkt oder indirekt) an der Heckklappe 5 befestigt ist (vgl. auch 2). Entsprechend steht die Normalrichtung 30 auch in etwa senkrecht zur Flächenausdehnung der Heckklappe 5. 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 des Trägerprofils 35 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 in einem ausschnittsweisen Längsschnitt gezeigt. Die Sensoreinheit 21 umfasst ein langgestrecktes Trägerprofil 35 (auch: Trägerkörper), in dessen 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. Die angedeutete Montagefläche 31 des Trägerprofils 35 ist bestimmungsgemäß der Heckklappe 5 zugewandt (vgl. 1). Die in 2 im Schnitt gezeigten Sensorelektroden 25,26 sind beide als Flachleiter mit im Querschnitt etwa rechteckiger Form ausgebildet, andere Querschnittsformen sind jedoch auch denkbar. 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 Abstand zueinander verlaufen. Der zwischen den Sensorelektroden 25,26 gebildete Spalt ist luftgefüllt. 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 die erste Sensorelektrode 25 (hier die bestimmungsgemäß von der Heckklappe 5 abgewandte Sensorelektrode) in Längsrichtung durchgängig ausgeführt ist, während die zweite Sensorelektrode 26 (die dem Fahrzeugteil zugewandte) in ihrer Längserstreckung in mehrere (hier beispielhaft zwei) Segmente 40 unterteilt ist. Die einzelnen Segmente 40 sind dabei elektrisch nicht verbunden, d.h. die Beilitze 37 sowie der leitfähige Kunststoff liegen voneinander getrennt vor. Durch die Segmentierung wird im Betrieb der Sensoreinheit 21 in deren Längserstreckung ein segmentiertes Messfeld erzeugt. Bei der unsegmentierten Sensorelektrode 25, sowie bei jedem Segment 40 der segmentierten Sensorelektrode 26 ist an einem Längsende die Beilitze 37 aus dem leitfähigen Kunststoff herausgeführt und jeweils mit einer ungeschirmten Zuleitung 41 verbunden. Jede Zuleitung 41 ist aus dem Trägerprofil 35 jeweils durch eine dafür vorgesehene Öffnung herausgeführt. Zum Schutz der Sensoreinheit 21 vor eindringendem Schmutz oder Feuchtigkeit sind das Trägerprofil 35, sowie jede der herausgeführten Zuleitungen 41, in dem Austrittsbereich mittels einer im Spritzgussverfahren angeformten Schutzschicht 42 umgeben. Jede Zuleitung 41 ist außerhalb des Trägerprofils 35 mittels einer jeweiligen Steckverbindung 45 an eine geschirmte Anschlussleitung 46 angeschlossen, die ihrerseits zum Anschluss an die Steuereinheit 22 dient. Jede geschirmte Anschlussleitung 46 umfasst jeweils einen Innenleiter 47, sowie einen diesen Innenleiter 47 ummantelnden Schirmleiter 48. Alternativ zu der hier dargestellten Steckverbindung 45 ist eine nicht lösbare Verbindung zwischen Zuleitung 41 und Anschlussleitung 46 vorgesehen. Optional ist die bzw. jede geschirmte Anschlussleitung 46 für einen Nutzer verdeckt - also nicht sichtbar - in einem Kunststoffträger geführt, auf dem wiederum die Sensoreinheit 21 montiert ist.

3 zeigt eine alternative Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 2 entspricht. Im Unterschied hierzu ist jedoch jede der geschirmten Anschlussleitungen 46, in das Trägerprofil 35 hineingeführt und der Sensorelektrode 25 bzw. einem der Segmente 40 der Sensorelektrode 26 verbunden. Konkret ist jeweils der Innenleiter 47 mit der zugeordneten Beilitze 37 kontaktiert.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der die Sensoreinheit 21 vergleichsweise einfach hinsichtlich ihrer Funktionstüchtigkeit geprüft werden kann. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 3. Hier sind jedoch zwischen den beiden Segmenten 40, sowie zwischen den beiden Sensorelektroden 25,26, und zwar an ihrem jeweiligen anschlussfernen Längsende (d.h. an ihrem jeweiligen von der Anschlussleitung 46 entfernten Ende) Diagnoseelemente 50 elektrisch zwischengeschaltet. Das anschlussferne Längsende des Trägerprofils 35, sowie das dortige Diagnoseelement 50 ist hier ebenfalls mit einer Schutzschicht 42 umspritzt. In dieser Ausführungsform ist die zugehörige Steuereinheit 22 (vgl. 1) insbesondere dazu eingerichtet, die Sensoreinheit 21 in einem Diagnosemodus zu betreiben. Die Diagnoseelemente 50 sind vorzugsweise jeweils durch einen hochohmigen Widerstand (z.B. in der Größenordnung von 100 kΩ) gebildet und haben somit - auch bei der Messfrequenz des angelegten Messsignals - eine sehr hohe Impedanz (Wechselstromwiderstand) im Vergleich zu der Impedanz der Sensorelektroden 25,26 und der Anschlussleitungen 46. Die Diagnoseelemente 50 sind daher im Normalbetrieb der Sensoreinheit 21 weitgehend undurchlässig. Mithin beeinflussen die Diagnoseelemente 50 den Normalbetrieb der Sensoreinheit 21 allenfalls in vernachlässigbarem Umfang. In dem Diagnosemodus prüft die Steuereinheit 22 dagegen durch Anlegen einer Gleichspannung einen ausgehend von der Steuereinheit 22 über die Diagnoseelemente 50 die Segmente 40 und die Sensorelektrode 25 gebildeten Diagnosestromkreis auf dessen elektrische Durchgängigkeit, wobei die elektrische Durchgängigkeit die ordnungsgemäße Funktion der Sensoreinheit 21 indiziert.

In einer alternativen - hier nicht dargestellten Ausführungsform - wird der Diagnosestromkreis über einen der Schirmleiter 48 (vgl. 3) geschlossen. In diesem Fall ist das jeweilige Diagnoseelement 50 zwischen einem der Schirmleiter 48 und einer Beilitze 37 angeordnet. Insbesondere wird dabei für die Sensorelektrode 25, sowie für jedes Segment 40 ein separater Diagnosestromkreis gebildet.

5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Einklemmschutzvorrichtung 20 gemäß 1, wobei eine schematische Draufsicht auf eine Innenfläche der Heckklappe 5 (1) dargestellt ist. Die Einklemmschutzvorrichtung 20 umfasst hier eine Sensoranordnung 60, die mehrere aneinandergereihte Sensoreinheiten 21 umfasst, wobei die Sensoreinheiten 21 auf einem gemeinsamen Kunststoffträger 61 montiert sind und sämtlich mit der Steuereinheit 22 verbunden sind. Jede der Sensoreinheiten 21 ist gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt. In einer alternativen Ausführungsform der Sensoranordnung 60 ist jedoch jede der Sensoreinheiten 21 mit zwei unsegmentierten Sensorelektroden 25,26 ausgebildet. Auch in dieser Ausführungsform der Einklemmschutzvorrichtung 20 ist die Erzeugung eines segmentierten Messfeldes möglich.

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
Segment
41
Zuleitung
42
Schutzschicht
45
Steckverbindung
46
Anschlussleitung
47
Innenleiter
48
Schirmleiter
50
Diagnoseelement
60
Sensoranordnung
61
Kunststoffträger
F
Messfeld
S
Sensorsignal
R
Reversiersignal