DE102006019710A1

DE102006019710A1 - Sensorgesteuerte Einklemmschutzvorrichtung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006019710A1
Application number: DE102006019710A
Authority: DE
Inventors: Josef Appel; Thomas Kraus; Anton Jöhl
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: EP2010743A1; US20090171537A1; DE102006019710B4; WO2007124718A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine sensorgesteuerte Einklemmschutzvorrichtung zum Verhindern eines Einklemmens eines Objektes, insbesondere in oder für ein Kraftfahrzeug, mit einem Karosserieteil und einem mit dem Karosserieteil schwenkbar verbundenen motorisch betätigbaren Bauteil, mit zumindest einem Stützelement, welches das Bauteil in einem geöffneten Zustand des Bauteils gegen das Karosserieteil abstützt, und mit mindestens einem kapazitiven Sensorelement, das im geöffneten Zustand des Bauteils zwischen dem Bauteil und dem Karosserieteil angeordnet ist und das bei einem Schließvorgang dazu ausgelegt ist, ein in einem vorbestimmten Klemmbereich zwischen dem Bauteil und dem Karosserieteil befindliches Objekt zu erkennen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine sensorgesteuerte Einklemmschutzvorrichtung zum Verhindern eines Einklemmens eines Objektes, insbesondere in oder für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Motorisch verstellbare Bauteile in einem Kraftfahrzeug sind bewegliche Einrichtungen, wie zum Beispiel Schiebedächer, Hebedächer, Seitentüren, Schiebetüren und Heckklappen. Die Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik wird nachfolgend mit Bezug auf einen Einklemmschutz bei einem Fahrzeug und hier auf einen Einklemmschutz bei einer Heckklappe eines Kraftfahrzeuges beschrieben, ohne die Erfindung allerdings darauf zu beschränken.
Ein motorischer Antrieb ist bei einer derartigen Heckklappe dazu ausgelegt, diese aus einer geschlossenen in eine geöffnete Position und umgekehrt zu bringen. Während eines Schließvorgangs kann es zu einem Einklemmfall kommen, bei dem zum Beispiel eine Hand einer Person in den Spalt zwischen Heckklappe und Karosserie kommen kann. Um solche, häufig zu Verletzungen führenden Situationen rechtzeitig zu erkennen und damit zu vermeiden, weisen elektrisch betätigbare Bauteile Sicherheitssysteme auf.
Solche Sicherheitssysteme zur Bereitstellung eines Einklemmschutzes existieren in einer Vielzahl verschiedener Ausführungsformen und Varianten, die sich im Wesentlichen in der Art der Detektion einer gefährlichen Situation voneinander unterscheiden. Im Kraftfahrzeugbereich weisen Einklemmschutzvorrichtungen bei motorisch betriebenen Bauteilen häufig kapazitiv arbeitende Näherungssensoren auf. In den Deutschen Patentanmeldungen DE 103 28 929 A1 und DE 40 04 353 A1 sind jeweils Einklemmschutzeinrichtungen, insbesondere für Fensterheber in einem Kraftfahrzeug, unter Verwendung kapazitiver Sensoren beschreiben.
Die entsprechenden kapazitiven Sensorelektroden der Einklemmschutzvorrichtungen können zum Beispiel in entsprechenden Gummiprofilen der Heckklappe integriert sein, die entlang der Klemmkante auf der Heckklappe oder der entsprechenden gegenüber liegenden Karosseriekante angebracht sind. Eine solche Anordnung ist zum Beispiel in der DE 10 2004 023 285 B3 beschrieben. Alternativ können die kapazitiven Sensorelektroden auch als Leisten ausgebildet sein, wie dies in der 10 2005 043 543.3 beschrieben ist, die von der Anmelderin zum Patent angemeldet wurde, jedoch zum Anmeldezeitpunkt der vorliegenden Patentanmeldung noch nicht veröffentlich ist.
Motorisch betätigte Heckklappen weisen häufig seitlich an der Heckklappe angebrachte Stützelemente auf. Diese Stützelemente sind dazu ausgelegt, die Heckklappe im geöffneten Zustand abzustützen. Zwar weist das Kraftfahrzeug im Bereich der Heckklappe meist eine Sicherheitsvorrichtung mit einem Einklemmschutz auf, der kapazitive Sensorelemente aufweist. Problematisch ist allerdings, dass – je nach dem, an welcher Stelle die Sensorelemente angebracht sind – durch das typischerweise aus Metall bestehende Stützelement selbst gewissermaßen eine Abschirmung eines Teilbereichs zwischen der Heckklappe und der Karosserie vorhanden ist. In diesem abgeschirmten Bereich ist der Einklemmschutz nicht oder nur eingeschränkt gewährleistet.
Dieses Problem sei anhand der 1a, 1b kurz erläutert. 1a ist das Sensorelement 1 an einer einklemmgefährdeten Kante 2 der Heckklappe 3 angeordnet. In einem in 1a mit Bezugszeichen 4 bezeichneten Bereich zwischen dem Stützelement 5 und einem Karosserieteil 6 ergibt sich mit dieser Anordnung ein von dem Sensorelement 1 nicht überwachbarer Bereich. Umgekehrt ist in dem Beispiel in 1b das Sensorelement 1 an einer einklemmgefährdeten Kante 7 des Karosserieteils 6 angeordnet. Hier kann der mit Bezugszeichen 8 bezeichnete Bereich zwischen dem Stützelement 5 und der Heckklappe 3 von dem Sensorelement 1 nicht oder nur unzureichend überwacht werden. In diesen beiden Bereichen 4, 8 ergibt sich somit eine gefährliche Klemmspalte, bei der ein Einklemmschutz nicht oder lediglich eingeschränkt gewährleistet ist. Dies ist ein Zustand, den es möglichst zu vermeiden gilt.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen möglichst einfach herstellbaren Einklemmschutz bereitzustellen, der insbesondere möglichst eine vollständige Überwachung des gesamten einklemmgefährdeten Bereichs ermöglicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Einklemmschutzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine sensorgesteuerte Einklemmschutzvorrichtung zum Verhindern eines Einklemmens eines Objektes, insbesondere in oder für ein Kraftfahrzeug, mit einem Karosserieteil und einem mit dem Karosserieteil schwenkbar verbundenen motorisch betätigbaren Bauteil, mit zumindest einem Stützelement, welches das Bauteil in einem geöffneten Zustand des Bauteils gegen das Karosserieteil abstützt, und mit mindestens einem kapazitiven Sensorelement, das im geöffneten Zustand des Bauteils zwischen dem Bauteil und dem Karosserieteil angeordnet ist und das bei einem Schließvorgang dazu ausgelegt ist, ein in einem vorbestimmten Klemmbereich zwischen dem Bauteil und dem Karosserieteil befindliches Objekt zu erkennen.
Ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen sensorgesteuerten Einklemmschutzvorrichtung.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein Sensorelement zum Überwachen einklemmgefährdeter Bereiche nun zusätzlich oder alternativ auch in dem unmittelbaren Bereich um ein Stützelement bzw. einer Schwenkachse für ein motorisch betätigbares Bauteil abzuordnen. Damit werden vorzugsweise auch solche Bereiche überwacht, die zum Beispiel von dem Stützelement oder auch anderen Karosseriebereiche abgeschirmt werden. Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich somit im Vergleich zu bekannten Lösungen ein signifikant verbesserter, optimaler Einklemmschutz bereitstellen, der insbesondere auch herstellungstechnisch sehr einfach zu realisieren und dadurch kostengünstig ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Zeichnungen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Bauteil über eine Schwenkachse an dem Karosserieteil schwenkbar befestigt ist und dass der vorbestimmte Klemmbereich einen ersten Spalt in unmittelbarer Nähe der Schwenkachse bezeichnet. Zusätzlich oder alternativ bezeichnet der vorbestimmte Klemmbereich einen zweiten Spalt zwischen dem Karosserieteil und dem Stützelement und/oder einen dritten Spalt zwischen dem Stützelement und dem Bauteil.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Stützelement gegen das Bauteil und/oder das Karosserieteil elektrisch isoliert.
In einer ersten, sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorelement Bestandteil des Stützelementes. Das Sensorelement kann hier mittels einer Klebeschicht und/oder Clipverschlusses und/oder Schraubverbindung und/oder Steckverbindung auf dem Stützelement befestigt sein.
In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Bauteil und/oder dem Karosserieteil ein seitlich angeordnetes Blendenelement vorgesehen, wobei das Sensorelement Bestandteil des Blendenelementes ist. Vorzugsweise ist hier das Blendenelement an dem Stützelement befestigt.
Typischerweise ist das Blendenelement elektrisch isoliert an einer Schwenkachse für die Heckklappe befestigt. Alternativ wäre auch denkbar, dass das Blendenelement elektrisch isoliert an dem Bauteil oder an dem Karosserieteil in der Nähe einer Schwenkachse für das Bauteil befestigt ist.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein weiteres Sensorelement vorgesehen, welches an dem Bauteil entlang dessen einklemmgefährdeter Kante und/oder an dem Karosserieteil entlang dessen einklemmgefährdeter Kante angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Einklemmschutzvorrichtung einen kontaktlosen Nährungssensor auf. Vorzugsweise ist dieser Näherungssensor ein kapazitiv arbeitender Sensor. Denkbar wären hier auch andere kontaktlose Näherungssensoren, beispielsweise auf Infrarot-, Ultraschall- oder Radarbasis.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensorelektrode als leitfähige Beschichtung und/oder als leitfähige Drahtelektrode und/oder als leitfähiges Blechteil und/oder als leitfähige (Metall-)Folie ausgebildet. Diese Art der Sensorelektrode kann in dem Material des Bauteils, des Karosserieteils oder des Stützelementes, beispielsweise durch Umspritzung, integriert sein.
Typischerweise, jedoch nicht notwendigerweise weist das Stützelement eine Gasdruckfeder auf. Alternativ wäre auch denkbar, dass das Stützelement mit einem federelastischen Element beaufschlagt ist.
In einer typischen Ausgestaltung weist die Einklemmschutzvorrichtung eine Steuereinrichtung auf. Diese Steuereinrichtung, die typischerweise auch eine Auswerteschaltung zur Auswertung der Sensorsignale enthält, steuert abhängig von der Auswertung der Sensorsignale den Einklemmschutz. Typischerweise, jedoch nicht notwendigerweise, ist die Steuereinrichtung innerhalb des motorisch betätigbaren Bauteils angeordnet. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung Bestandteil eines Steuergerätes zur Steuerung des Öffnungs- und/oder Schließvorgangs des Bauteils.
Typischerweise ist das Bauteil mit einem Antriebsmotor versehen, der das motorisch betätigbare Bauteil in Abhängigkeit von einer Steuerung der Steuereinrichtung bewegt. Der Antriebsmotor wirkt für einen Öffnungs- und/oder Schließvorgang des Bauteils auf eine Verstellmechanik ein, wobei das Bauteil vorzugsweise über einen Mitnehmer mit dieser Verstellmechanik verbunden ist.
In einer typischen Ausgestaltung ist das motorisch betätigbare Bauteil als Heckklappe oder als Kofferraumdeckel, die über einen elektromotorischen Antrieb betätigbar sind, ausgebildet. Weitere Anwendungen sind beispielsweise elektrische Schiebetüren, Seitentüren, Schiebe- und/oder Hebedächer eines Kraftfahrzeuges und dergleichen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1a, 1b Seitendarstellungen eines Fahrzeugs in dessen Heckbereich zur Erläuterung der allgemeinen Problematik;
2 eine Seitendarstellung eines Fahrzeugs in dessen Heckbereich zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einklemmschutzvorrichtung;
3 eine Seitendarstellung eines Fahrzeugs in dessen Heckbereich zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einklemmschutzvorrichtung;
4 eine Seitendarstellung eines Fahrzeugs in dessen Heckbereich zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einklemmschutzvorrichtung.
In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche und funktionsgleiche Elemente, Merkmale und Signale – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Die 2–4 zeigen Seitendarstellungen eines Fahrzeugs in dessen Heckbereich zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Einklemmschutzvorrichtung.
Die 2–4 zeigen beispielhaft den Heckbereich eines lediglich ausschnittsweise dargestellten Kraftfahrzeuges 10. Das Kraftfahrzeug 10 weist ein heckseitiges Karosserieteil 11 auf, an dem eine schwenkbare Heckklappe 12 angebracht ist. Die Heckklappe 12 ist über ein am Dach 15 des Kraftfahrzeuges 10 vorgesehene Drehachse 13, beispielsweise ein Schwenkgelenk 13, welches eine Schwenkachse definiert, in Schwenkrichtung 16 auf- und zubewegbar. Hierfür ist ein motorischer Antrieb (z.B. in Form eines Elektromotors) vorgesehen, der über eine Verstellmechanik die Heckklappe 12 motorisch betätigt (in 2–4 nicht dargestellt). Je nach Drehrichtung des motorischen Antriebs ist damit ein Öffnungsvorgang oder ein Schließvorgang jeweils in oder entgegen der Schwenkrichtung 16 realisierbar. Dieses über den Antriebsmotor betätigte Öffnen und Schließen der Heckklappe 12 kann in vielerlei Ausführungsformen und Varianten realisiert werden, beispielsweise durch ein direktes Eingreifen des Antriebs auf die Drehachse 13 oder alternativ mittels eines an der Heckklappe 12 und dem Kraftfahrzeug 10 angebrachten Hebelmitnehmer, der über den Antrieb betätigt wird. In der vorliegenden Patentanmeldung wird auf die genaue Ausgestaltung dieses Antriebsmotors mit Verstellmechanik nicht näher eingegangen.
In den in den 2–4 gezeigten Beispielen ist die Heckklappe 12 im geöffneten Zustand, d.h. sie befindet sich über das Schwenkgelenk 13 von dem Karosserieteil 11 in einer weggeschwenkten Stellung. In diesem geöffneten Zustand der Heckklappe 12 entsteht ein Bereich 14, der sich zwischen der Heckklappe 12 und dem Karosserieteil 11 befindet. Um ein einklemmen eines Objektes, beispielsweise einer Hand, in diesem Bereich 14 im Falle eines Schließvorgangs der Heckklappe 12 zu vermeiden, weist das Kraftfahrzeug 10 im Heckbereich 12 eine erfindungsgemäße Einklemmschutzvorrichtung auf, auf die nachfolgend detailliert eingegangen wird.
In dem Ausführungsbeispiel in der 2 ist im Bereich einer einklemmgefährdeten Kante 17 der Heckklappe 12 ein erstes Sensorelement 18 angeordnet. In der 2 ist dieses erste Sensorelement 18 mehr oder weniger entlang der gesamten einklemmgefährdeten Kante 17 der Heckklappe 12 angeordnet. Dieses Sensorelement 18 ist z.B. Bestandteil eines kapazitiven Nähe rungssensors. Das Sensorelement 18 ist dazu ausgelegt, den Bereich 14 zwischen Heckklappe 12 und Karosserieteil 11 hinsichtlich einer einklemmgefährdeten Situation bei einem Schließen der Heckklappe 12 zu überwachen.
Zum Abstützen der Heckklappe 12 gegen das Karosserieteil 11 ist ein Stützelement 19 vorgesehen, welches im geöffneten Zustand der Heckklappe 12 in dem Bereich 14 zwischen der Klappe 12 und Karosserieteil 11 angeordnet ist. Das Stützelement 19 enthält im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Gasdruckfeder. Das Stützelement 19 ist karosserieseitig über einen ersten Befestigungspunkt 20 und heckklappenseitig über einen zweiten Befestigungspunkt 21 mit diesen Elementen 11, 12 verbunden.
Erfindungsgemäß weist nun das Stützelement 19 ein weiteres Sensorelement 22 auf. Dieses weitere Sensorelement 22 ist dazu ausgelegt, einen Bereich 14' zwischen dem Stützelement 19 und dem Karosserieteil 11 hinsichtlich einer einklemmgefährdenden Situation zu überwachen. Zwar ist auch das erste Sensorelement 18 dazu ausgelegt, den Bereich 14 zwischen Stützelement 19 und Karosserieteil 11 zu überwachen. Allerdings werden die Bereiche 14' in der Nähe des Befestigungspunktes 20 – durch das Vorhandensein des typischerweise metallischen und damit abschirmenden Stützelementes 19 – nicht oder nur unzureichend über das Sensorelement 18 hinsichtlich einer einklemmgefährdenden Situation überwacht. Hierfür ist das weitere Sensorelement 22 vorgesehen, welches vor allem zur Überwachung des Einklemmgefährdendenten Bereich 14' in der Nähe des Befestigungspunktes 20 ausgelegt ist. Damit lässt sich über den gesamten Bereich 14, 14' zwischen Heckklappe 12 und Karosserieteil 11 eine optimale Überwachung zum Verhindern eines Einklemmens bereitstellen.
Vorzugsweise wird das Stützelement 19, welches zum Beispiel überwiegend aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht, selbst als Sensorelektrode für das weitere Sensorelement 19 herangezogen. Hierzu müssen allerdings die Befestigungspunkte 20, 21 des Stützelementes 19 von dem Karosserieteil 11 einerseits und der Heckklappe 21 andererseits elektrisch isoliert ausgeführt sein. Dies lässt sich beispielsweise durch eine Ausbildung der Befestigungspunkte 20, 21 des Stützelementes 19 durch Kugelköpfe oder Walzen realisieren, die zumindest an deren äußeren Oberflächen ein elektrisch isolierendes Material, beispielsweise Kunststoff, enthalten. Zusätzlich oder alternativ können auch die entsprechenden Lagerschalen, die der Aufnahme dieser Kugelköpfe bzw. Walzen dienen, an deren äußeren Oberflächen ein elektrisch isolierendes Material aufweisen.
Für den Fall, dass die Heckklappe 12 und/oder das Karosserieteil 11 zumindest in dem Bereich, an dem das Stützelement 19 über die Befestigungspunkte 20, 21 an diesen Elementen befestigt sind, aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, kann auf die Isolierung der Lagerungen des Stützelementes 19 auch verzichtet werden.
Statt der Verwendung eines elektrisch leitfähigen, beispielsweise aus Metall bestehenden Stützelementes 19 als weiteres Sensorelement 22, kann auch ein separates Sensorelement 22 vorgesehen sein, welches zum Beispiel auf das Stützelement 19 aufgebracht, angebracht, etc. ist. Beispielsweise kann das weitere Sensorelement 22 über eine Klebe-, Steck-, Clipverbindung, etc. an dem Stützelement 19 aufgeklebt, aufgesteckt oder aufgeklipst sein. Der Vorteil bei einer Steck- oder Clipverbindung besteht darin, dass das entsprechende weitere Sen sorelement 22 auf einfache Weise wieder entfernt werden kann, was insbesondere wartungstechnisch von Vorteil ist.
Im Karosserieteil 11 ist schematisch eine Auswerte- und Steuereinrichtung 23 dargestellt. Diese Auswerte- und Steuereinrichtung 23 dient der Auswertung der über die Sensorelemente 18, 22 erzeugten Sensorsignale S1, S2. Hierzu ist die Auswerte- und Steuereinrichtung 23 über eine erste Verbindungsleitung 24 mit dem ersten Sensorelement 18 verbunden. Über eine weitere Verbindungsleitung 25 ist die Auswerte- und Steuereinrichtung 23 mit dem weiteren Sensorelement 22 verbunden. Über die Verbindungsleitungen 24, 25 werden die Sensorsignale S1, S2 zur Auswertung der Auswerteeinrichtung 23 zugeführt. Im Falle der Verbindungsleitung 25 kann diese beispielsweise durch entsprechende Bohrungen oder Ausnehmungen innerhalb der Schale bzw. des Kugelelementes im Bereich des Befestigungspunktes 20 von dem Stützelement 19 herausgeführt werden.
Die Auswerte- und Steuereinrichtung 23 ist dazu ausgelegt, eine Auswertung und Steuerung des Öffnungs- und Schließvorgangs der Heckklappe 12 vorzunehmen. Im Falle einer gefährlichen Einklemmsituation, bei der beispielsweise ein Einklemmen im Bereich des Spalts 14 zwischen Heckklappe 12 und Kraftfahrzeug 10 bevorsteht, wird dies mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung 23 erkannt. Die Auswerte- und Steuereinrichtung 23 ist nun in der Lage, einen Einklemmschutz zu aktivieren, beispielsweise indem im Falle eines Schließens der Heckklappe 12 diese wieder geöffnet wird oder zumindest der Schließvorgang gestoppt wird.
Die Auswerterichtung kann selbstverständlich auch von der Steuereinrichtung 23 getrennt ausgebildet sein, beispielsweise kann die Auswerterichtung Bestandteil des jeweiligen Sensor elementes 18, 22 selbst sein. Auch wäre denkbar, wenn die Auswerte- und Steuereinrichtung 23 in der Heckklappe 12 angeordnet ist.
Die Auswerte- und Steuereinrichtung 23 kann beispielsweise als programmgesteuerte Einrichtung, zum Beispiel als Mikrocontroller oder Mikroprozessor, ausgebildet sein und ist typischerweise Bestandteil eines Steuergeräts.
Typischerweise sind im Heckbereich zwei Stützelemente 19 vorgesehen. Da diese Stützelemente 19 typischerweise symmetrisch an seitlichen Kanten der Heckklappe 12 angebracht sind, kann eine aus der Lageänderung der Heckklappe 12 herrührende Kapazitätsänderung, die durch die entsprechenden Sensorelemente 18, 22 detektiert werden, durch Differenzbildung der entsprechenden Sensorsignale ausgeblendet werden. Für den Fall, dass keinerlei einklemmgefährdende Situation vorhanden ist, ergibt sich durch diese Differenzbildung ein Nullsignal. Lediglich im Falle eines detektierten, von Null verschiedenen Signals, beispielsweise unter Verwendung einer entsprechenden Schaltschwelle für das Differenzsignal, wird auf eine einklemmgefährdende Situation erkannt und es können die entsprechenden Maßnahmen für den Einklemmschutz eingeleitet werden. Diese Maßnahmen können z.B. ein Anhalten des Elektromotors für die elektromotorisch betätigte Heckklappe 12 oder auch ein erneutes Öffnen der Heckklappe 12 über dem Elektromotor sein.
Die Sensorelemente 18, 22 können z.B. aus einem Blech, einem Draht, einer elektrisch leitenden Schicht oder dergleichen ausgebildet sein. Im Bereich der Heckklappe 12 und/oder des Karosserieteils 11 kann das entsprechende Sensorelement 18 an der Oberfläche dieser Elemente angebracht oder befestigt sein oder auch in dem Material dieser Elemente angeordnet sein, so fern dieses Material elektrisch nicht leitfähig ist. Im Falle von einem elektrisch leitfähigen Material für die Elemente 11, 12 kann das entsprechende Sensorelement 18 auch in einem Dichtmaterial an den entsprechenden einklemmgefährdeten Kanten 17, 26 integriert sein.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in der 2 ist in dem Ausführungsbeispiel in der 3 das Sensorelement 18 entlang einer einklemmgefährdenden Kante 26 des Karosserieteils 11 angeordnet. Während dieses Sensorelement 18 dazu ausgelegt ist, weite Bereiche 19 zwischen Heckklappe 12 und Karosserieteil 11 hinsichtlich einer einklemmgefährdeten Situation zu überwachen, dient das in dem Stützelement 19 angeordnete weitere Sensorelement 22 dem Zweck, zusätzlich einen Bereich 14" zu überwachen. Dieser zusätzliche Bereich 14'' befindet sich heckklappenseitig in unmittelbarer Nähe des Befestigungspunktes 21 zwischen Stützelement 19 und Heckklappe 12. Damit ist auch bei dieser Anordnung des Sensorelementes 18 im Bereich des Karosserieteils 11 eine optimale Überwachung des Bereichs 14 hinsichtlich einer einklemmgefährdenden Situation gewährleistet.
In dem Ausführungsbeispiel in der 4 kann das Stützelement 19 selbst kein weiteres Sensorelement 22 enthalten, wie dies in den Ausführungsbeispielen 2 und 3 der Fall ist. Die Funktion des weiteren Sensorelementes 22 wird hier durch ein Blendenelement 27 erfüllt, welches an dem Stützelement 19 befestigt ist. Diese Blende 27 reicht dabei von einem Bereich unmittelbar in der Nähe des Schwenkgelenkes 13 zumindest teilweise in den Bereich 14 hinein. Die Blende 27 ist dabei von der Heckklappe 12 einerseits und dem Karosserieteil 11 andererseits beabstandet. Das Blendenelement 27 enthält das weitere Sensorelement 22, welches vorzugsweise über die gesamte Länge der Blende 27 angeordnet ist. Die Blende 27 ist typischerweise mit dem Stützelement 19 und der Schwenkachse 13 beweglich verbunden, so dass sich das Blendenelement 27 bei einem Schließvorgang entlang beispielsweise einer Schiene auf dem Stützelement 19 in Richtung des Karosserieteils 11 bewegt. Vorzugsweise ist die Blende 27 auf dem Stützelement 19 aufgeklipst. Wesentlich ist auch hier, dass die Blende 27 vor allem gegenüber dem Karosserieteil 11 und der Heckklappe 12 und typischerweise auch gegen das Stützelement 19 elektrisch isoliert ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch eine elektrisch nicht leitfähige Befestigung der Blende 27 auf dem Stützelement 19 bzw. an der Schwenkachse 13 erfolgen.
Vorzugsweise ist die Blende 27 im geschlossenen Zustand der Heckklappe 12 in einer eigens dafür vorgesehenen Ausnehmung im Karosserieteil 11 oder der Heckklappe 12 versenkbar ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ wäre auch denkbar, dass die Blende 27 faltenbalgförmig ausgebildet ist, die sich bei einem Öffnen vollständig entfalten kann und bei einem Schließen vollständig zusammengefaltet werden kann.
Das Blendelement 27 kann vollständig aus einem leitfähigen Material, beispielsweise einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen. In diesem Falle würde die gesamte Blende 27 die Funktion des weiteren Sensorelementes 22 erfüllen. Zusätzlich oder alternativ wäre auch denkbar, dass die Blende 27 geeignet ausgeformte, elektrisch leitfähige Leiterstrukturen aufweist, die die Funktion des weiteren Sensorelementes 22 umfassen.
Mittels der erfindungsgemäßen Blende 27, die das weitere Sensorelement 22 enthält, kann vorzugsweise der gesamte Bereich 14''' zwischen der Heckklappe 12, dem Karosserieteil 11 und dem Stützelement 19 hinsichtlich einer einklemmgefährdenden Situation überwacht werden. Dabei wird insbesondere der sonst kritische Bereich in der unmittelbaren Nähe des Schwenkgelenkes 13, der sonst nur unzureichend überwacht werden kann, nunmehr optimal überwacht. Dadurch, dass das Blendenelement 27 in der 4 den gesamten Bereich 14''' absichert, kann in diesem Bereich der Heckklappe 12 (bzw. des Karosserieteils 11) auf das erste Sensorelement 18 verzichtet werden.
Die elektrische Anbindung des Blendenelementes 27 an die Auswerte- und Steuereinrichtung 23 kann über eine eigens dafür vorgesehene Verbindungsleitung realisiert werden, wie dies analog in den 2 und 3 dargestellt ist. Vorteilhaft ist auch, dass für das weitere Sensorelement 22 innerhalb der Blende 27 keine aufwändige Verkabelung erforderlich ist. Die Kontaktierung kann hier z.B. sehr einfach durch Aufklipsen eines Sensorelementes 22 auf die Blende 27 oder durch sonstige flächige Berührung des Sensorelements 22 erfolgen, da zur sicheren Funktion des Sensorelementes 22 bereits eine gute kapazitive Kopplung im Bereich von einigen Piko-Farad genügen. Dies wäre auch durch eine dünne Isolierschicht, beispielsweise eine Eloxierschicht, einem dünnen Lack, etc, denkbar. Auf sehr einfache Weise ist die Ausbildung eines kapazitiven Sensorelementes im Falle des Ausführungsbeispiels in 4 möglich. Die beschriebene Kontaktierung lässt sich allerdings auch auf die Ausführungsbeispiele in den 2 und 3 erweitern bzw. anwenden, indem die eben beschriebene Kontaktierung auch für die elektrische Anbindung der Stützelemente 19 an das weitere Sensorelemente 22 in den Beispielen der 2 und 3 genutzt werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen und Varianten beschrieben wurde, sei sie nicht darauf beschränkt, sondern lässt sich selbstverständlich in beliebiger Art und Weise abwandeln und modifizieren.
Insbesondere sei die Erfindung nicht auf die konkreten Ausführungsformen des Sensorelements sowie die für die Sensorelemente und auch für die Heckklappe, das Karosserieteil und das Stützelement verwendeten Materialien beschränkt. Als Sensorelement kann jedes Material oder jeder Gegenstand verwendet werden, der elektrisch leitfähig ist, wobei vorzugsweise solche Materialien verwendet werden, die herstellungstechnisch sehr einfach prozessierbar und montagetechnisch anbringbar sind. Als Sensorelemente kann ein solcher Sensor verwendet werden, der elektromagnetische Signale aussendet und/oder aufnimmt und auswertet.
Auch sei die Erfindung nicht ausschließlich auf eine Heckklappe in einem Kraftfahrzeug beschränkt, sondern lässt sich selbstverständlich auch auf andere motorisch betätigte Bauteile, wie zum Beispiel Seitentüren, Schiebe-/Hebedachkonstruktionen, Kofferraumdeckel, Motorhaube und dergleichen anwenden. Außerdem sei die Erfindung nicht ausschließlich auf den Automobilbereich beschränkt, sondern lässt sich auch bei anderen Fahrzeugen, wie Lastkraftwägen, Bussen, Zugwaggons und dergleichen, vorteilhaft einsetzen.
Die in der Patentanmeldung beschriebene Antriebsmotorik und Verstellmotorik sei lediglich beispielhaft zu verstehen, lässt sich allerdings beliebig abwandeln, ohne dass der Fachmann hierfür erfinderisch tätig werden müsste.

1: Sensorelement
2: einklemmgefährdete Kante
3: Heckklappe
4: einklemmgefährdeter Bereich
5: Stützelement
6: Karosserieteil
7: einklemmgefährdete Kante
8: einklemmgefährdeter Bereich
10: Fahrzeug, Kraftfahrzeug
11: Karosserieteil (im Heckbereich des Fahrzeugs)
12: Heckklappe, motorisch betätigbares Bauteil
13: Schwenkgelenk, Schwenkachse
14: Bereich zwischen Heckklappe und Karosserieteil
14'–14''': kritische Bereiche
15: Dachbereich des Kraftfahrzeuges, Dach
16: Schwenkrichtung
17: einklemmgefährdete Kante
18: Sensorelement, Sensorelektrode
19: Stützelement
20, 21: Befestigungspunkte (des Stützelementes)
22: weiteres Sensorelement
23: Auswerte- und Steuerschaltung
24, 25: Verbindungsleitungen
26: einklemmgefährdete Kante
27: Blende, Blendenelement
S1, S2: Sensorsignale

Claims

Sensorgesteuerte Einklemmschutzvorrichtung zum Verhindern eines Einklemmens eines Objektes, insbesondere in oder für ein Kraftfahrzeug (10), mit einem Karosserieteil (11) und einem mit dem Karosserieteil (11) schwenkbar verbundenen motorisch betätigbaren Bauteil (12), mit zumindest einem Stützelement (19), welches Bauteil (12) in einem geöffneten Zustand des Bauteils (12) gegen das Karosserieteil (11) abstützt, und mit mindestens einem kapazitiven Sensorelement (22), das im geöffneten Zustand des Bauteils (12) zwischen dem Bauteil (12) und dem Karosserieteil (11) angeordnet ist und das bei einem Schließvorgang dazu ausgelegt ist, ein in einem vorbestimmten Klemmbereich (14', 14'') zwischen dem Bauteil (12) und dem Karosserieteil (11) befindliches Objekt zu erkennen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (12) über eine Schwenkachse (13) an dem Karosserieteil (11) schwenkbar befestigt ist und dass der vorbestimmte Klemmbereich einen ersten Spalt in unmittelbarer Nähe der Schwenkachse (13) bezeichnet.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Klemmbereich (14', 14'') einen zweiten Spalt zwischen dem Karosserieteil (11) und dem Stützelement (19) und/oder einen dritten Spalt zwischen dem Stützelement (19) und dem Bauteil (12) bezeichnet.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (19) gegen das Bauteil (12) und/oder das Karosserieteil (11) elektrisch isoliert ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (22) Bestandteil des Stützelementes (19) ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (22) mittels einer Klebeschicht und/oder Clipverschlusses und/oder Schraubverbindung und/oder Steckverbindung auf dem Stützelement (19) befestigt ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bauteil (12) und/oder dem Karosserieteil (11) ein seitlich angeordnetes Blendenelement (27) vorgesehen ist und dass das Sensorelement (22) Bestandteil des Blendenelementes (27) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (27) an dem Stützelement (19) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (27) elektrisch isoliert an einer Schwenkachse (13) für die Heckklappe (12) befestigt ist oder dass das Blendenelement (27) elektrisch isoliert an dem Bauteil (12) oder an dem Karosserieteil (11) in der Nähe einer Schwenkachse (13) für das Bauteil (12) befestigt ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Sensorelement (18) vorgesehen ist, welches an dem Bauteil (12) entlang dessen einklemmgefährdeter Kante (17) und/oder an dem Karosserieteil (11) entlang dessen einklemmgefährdeter Kante (26) angeordnet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Sensorelemente einen kontaktlosen Näherungssensor aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Sensorelemente (18, 22) als elektrisch leitfähige Beschichtung und/oder Drahtelektrode und/oder Folie und/oder Blechteil ausgebildet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (19) eine Gasdruckfeder aufweist und/oder mit einem federelastischen Element beaufschlagt ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einklemmschutzvorrichtung eine mit den Sensorelementen (18, 22) gekoppelte Steuer- und Auswerteeinrichtung (23) aufweist, die Sensorsignale (S1, S2) der Sensorelemente (18, 22) auswertet und die abhängig von der Auswertung den Einklemmschutz steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmotor vorgesehen ist, der das Bauteil (12) in Abhängigkeit von einer Steuerung der Steuer- und Auswerteeinrichtung (23) bewegt, wobei der Antriebsmotor für einen Öffnungs- und/oder Schließvorgang des Bauteils (12) auf eine Verstellmechanik einwirkt und wobei das Bauteil (12) über einen Mitnehmer mit dieser Verstellmechanik verbunden ist.
Kraftfahrzeug (10) mit einer sensorgesteuerten Einklemmschutzvorrichtung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (12) als Heckklappe (12), als Kofferraumdeckel, als Schiebetür, als Seitentür und/oder als Schiebe-/Hebedach des Kraftfahrzeuges (10) ausgebildet ist.