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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung
eines Bereiches mit mindestens zwei zueinander unter Einklemmgefahr
beweglichen Teilen eines Kraftfahrzeugs.
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Ohne
Beschränkung der Erfindung wird nachfolgend nur auf den
Bereich von Verdecksystemen an Personenkraftfahrzeugen als bewegliche
Außenteile im Sinne der vorliegenden Erfindung eingegangen.
Diese Fahrzeuge sind ein zahlenmäßig und damit
auch wirtschaftlich sehr bedeutsames Einsatzfeld mit hohen Anforderungen
an Zuverlässigkeit und Sicherheit in Betrieb und Handhabung.
Gerade in den letzten Jahren sind in diesem Bereich zahlreiche manuelle
Antriebe durch motorisch und insbesondere elektromotorisch betriebene
Einheiten ersetzt worden. Klapp- und/oder Faltverdecke sind hierbei
als besonders wichtige Einsatzfelder zu nennen, da hier der Einsatz
motorisch betriebener Einheiten den Bedienkomfort in besonderer
Weise gesteigert hat. Dennoch ist die vorliegende Erfindung in Bezug
auf sonstige bewegliche Bauteile oder Baugruppen auch außerhalb
des Fahrzeugsbereichs anwendbar, bei denen eine Einklemmgefahr an
motorisch bewegten Elementen herrscht.
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Die
DE 35 27 405 A1 offenbart
eine Vorrichtung zum Schutz von Personen gegen Einklemmen an motorisch
verschließbaren Öffnungen in einem Kraftfahrzeug.
Hierbei ist ein Sensor an einer Schließkante angeordnet,
der als kapazitiver Detektor ausge bildet ist. Neben einer Berührung
wird so bereits eine Annäherung erkannt, wodurch ein Steuersignal
ein Ausschalten und ein Stoppen einer motorischen Bewegung bewirkt.
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Aus
der
DE 102 48 762
B4 ist ein Kraftfahrzeug mit einem fahrbaren Verdeck bekannt,
wobei eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Verdeckbewegung
eine Detektionseinrichtung umfasst, welche eine Sensorik zum Erkennen
eines Eingriffes in einem Bewegungsraum eines Verdeckmechanismus aufweist.
Die vorgesehene Sensorik arbeitet nach unterschiedlichen Messprinzipien
und umfasst dementsprechend Bildsensoren, Lichtsende- und Empfangssensoren,
kapazitive Sensoren und Stromsensoren, um nach Erkennen einer Störung
bzw. dem Erkennen einer Einklemmsituation die Verdeckbewegung in
einen Sicherheitsmodus zu überführen, aus dem
die Verdeckbewegung wahlweise mit reduzierter Geschwindigkeit fortgesetzt,
stillgesetzt oder reversiert wird. Durch die verschiedenartigen
Sensorsysteme wird gewährleistet, dass keine gegenseitige Störung
der Sensoren auftritt und bei einer Einklemmsituation in jedem Fall
eines der parallel arbeitenden Systeme rechtzeitig ein Eingreifen
auslöst.
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Aus
der
DE 10 2004
061 578 A1 ist eine Klemmschutzeinrichtung für
Fahrzeuge mit mindestens zwei Sensoranordnungen bekannt. Ein Umschalten
in einen ein Einklemmen verhindernden Betriebsmodus wird gemäß dieser
Lehre dann bewirkt, wenn von beiden Sensoranordnungen her stammende
Signale sich um einen Mindestwert voneinander unterscheiden.
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Ferner
ist aus der
DE
10 2006 004278 A1 ein Einklemmschutzsystem bekannt, das
auf einer Auswertung kapazitiver Eigenschaften von Bestandteilen eines
Klappverdecks zueinander aufbaut, um eine Einklemmgefahr für
Insassen zu erkennen.
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Aus
der
DE 10 2005
043534 A1 sind verschiedene Möglichkeiten zum
Anbringen und/oder nachträglichen Anordnen von kapazitiven
Sensoreinrichtungen zum Klemmschutz im Kraftfahrzeugbereich bekannt.
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Die
Lehre der
DE 103 05
342 B4 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Absicherung von Gefährdungsbereichen durch Auswertung einer Kapazität
einer Elektrode gegen ein jeweiliges Umfeld unter Angabe verschiedener
elektrischer Schaltungen. Annäherungen von Gegenständen
jeglicher Form werden hierbei durch deutliche Kapazitätsänderungen
frühzeitig sensiert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zum noch sichereren Erfassen einer Einklemmsituation weiterzubilden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche
jeweils gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand
der jeweiligen Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß zeichnet
sich eine Vorrichtung zur Überwachung eines Bereiches mit
mindestens zwei zueinander unter Einklemmgefahr beweglichen Teilen
dadurch aus, dass der Bereich mindestens eine schmale Elektrode
eines kapazitiven Sensors aufweist, die im Bereich einer Innenverkleidung angeordnet
ist.
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Im
Gegensatz zu bekannten Ansätzen aus dem Stand der Technik
wird bei der vorliegenden Erfindung davon ausgegangen, dass eine
Nutzung eines gesamten Außenteils als Elektrode eines kapazitiven
Sensors deswegen zu störanfällig ist, weil sie
zu wenig differenziert auch Bereiche erfasst, die keiner Einklemmgefahr
unterliegen. Die Einführung einer getrennten Elektrode
hat sich daher als sehr vorteilhaft erwiesen, wobei eine Anordnung
im Bereich einer ohnehin regelmäßig vorhandenen Innenverkleidung
in der Fertigung relativ unproblematisch ist. Zudem liegt eine Innenverkleidung
in einklemmgefährdeten Bereichen in einer Weise frei, die
für eine Messung einer Kapazität einer definierten
Elektrode gegen ein sich änderndes Umfeld sehr geeignet
ist. Eine Anordnung im Bereich einer Innenverkleidung hat sich dabei
auch deshalb als besonders vorteilhaft herausgestellt, weil die
Innenverkleidung i. d. R. elektrisch isolierend wirkt und aufgrund
ihrer weicheren Konsistenz gute Voraussetzungen zur Integration
einer schmalen Elektrode und/oder eine Nachrüstung in vorhandene
Systeme bietet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
im Bereich der Innenverkleidung angeordnete Elektrode des kapazitiven
Sensors gegenüber einem Außenteil eines Faltverdecks
abgeschirmt. Durch die Schirmung wird die Überwachung auf
ein Umfeld des Bereiches beschränkt, der eine Einklemmgefahr
im Zuge der Bewegung mindestens eines Teils gegen ein anderes Teil
aufweist. Die regelmäßig aus Metall bestehenden
Schalen z. B. eines Klappverdecks üben durch die vorgeschlagene Abschirmung
nun einen wesentlichen geringeren Einfluss auf die Kapazitätsänderungen
aus. Dabei ist das Außenteil insbesondere zusammen mit
der Innenverkleidung beweglich ausgebildet. So behält auch
eine Abschirmung gegenüber einer in der Innenverkleidung
vorgesehenen Elektrode stets einen elektromagnetisch gleich bleibenden
Einfluss, ohne Scheinergebnisse oder gar Fehlalarme zu erzeugen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
im Wesentlichen symmetrisch geteilte Elektroden eingesetzt, um unter
Anwendung der Lehre der
DE 10 2004 061 578 A1 durch Verwendung einer
Differenzmessung die Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu
einer jeweiligen Gefahrenstelle zu erhöhen.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung zur Nennung weiterer
Vorteile und Eigenheiten weiter beschrieben. Es zeigen in skizzierter
Form:
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1:
eine Schnittdarstellung einer in einem Element eines mehrteiligen
Klapp-Dachs eines Cabriolet-Personenkraftfahrzeuges angeordneten
erfindungsgemäßen Einklemmschutzvorrichtung in
einer Seitenansicht;
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2:
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einklemmschutzvorrichtung in einem mehrteiligen Klapp-Dach während
einer Überwachung eines Bereiches mit Einklemm-Gefahr zwischen
benachbarten Elementen in der Seitenansicht gemäß 1 und
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3:
eine skizzierte Schnittdarstellung durch ein Klapp-Dach in einem
Zwischenstadium einer Öffnungs- oder Schließbewegung
unter Darstellung einer Elektrodenstruktur mit Blick in Fahrtrichtung.
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Nachfolgend
werden über die zu beschreibenden Abbildungen hinweg für
gleiche Elemente sowie Elemente gleicher Funktion auch einheitlich gleiche
Bezeichnungen gewählt. Dabei ist den nachfolgend beschriebenen
Abbildungen ein Rechtehand-Koordinaten-System zugrunde gelegt worden,
dessen x-Achse in Fahrtrichtung eines nicht weiter dargestellten
Fahrzeugs weist.
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Zur
Darstellung einer erfindungsgemäßen Einklemmschutzvorrichtung 1 zeigt 1 das
Prinzip eines typischen Aufbaus eines Elements 2 eines nicht
weiter dargestellten mehrteiligen Klapp-Dachs eines Cabriolet-Personenkraftfahrzeuges
in einer geschnittenen Seitenansicht. Das Element 2 umfasst ein
Außenelement 3 bzw. ein Stück metallischer Dachhaut
mit einem darunter angeordneten und starr angekoppelten Innenhimmel 5.
Für derartige Dachsysteme wird nach dem Stand der Technik
ein kapazitiver Einklemmschutz vorgeschlagen, bei dem Gestänge
oder sonstige elektrisch leitfähige Stoffe im Bereich des
Verdecks als Sensorelektrode genutzt werden, um eine Einklemmgefährdung
im Zuge einer Änderung der Kapazität in der Anordnung
sensieren zu können. Eine derartige Messung einer Kapazitätsänderung
wird insbesondere gesondert in Abschnitten einer Gesamtbewegung
je nach aktuell vorliegender Verdeckstellung durchgeführt.
Eine Verwendung einer gesamten Fläche des Innenhimmels 5 als
Sensorelektrode ist wenig effizient und zudem auch fehleranfällig,
da z. B. durch Berührung mit einem Kopf eines Insassen
Fehldetektionen ausgelöst werden können. Eine
von der Anmelderin i. d. R. praktizierte Differenzauswertung ist
auf dieser Basis ebenfalls nur schwer darstellbar.
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Erfindungsgemäß weist
der Innenhimmel 5 ein Trägermaterial 6 auf,
das mit einem Bezugsmaterial 7 außen überzogen
ist. An einer jeden Kante 8 des Trägermaterials 6,
die einem Bereich 9 mit Einklemmgefahr benachbart sind,
ist nun eine Elektrode 10 in Form eines metallischen Drahtes
so angeordnet, dass die Elektrode 10 gegenüber
dem metallischen Außenelement 3 elektrisch sicher
isoliert ist. Zur Minderung einer Beeinflussung durch das metallische
Außenelement 3 ist zudem eine gegenüber dem
metallischen Außenelement 3 und der Elektrode 10 elektrisch
isolierte Schirmung 11 angeordnet. Diese Schirmung ist
im vorliegenden Fall mit der Masse des Fahrzeugs verbunden, kann
jedoch auch aktiv auf ein definiertes Potential gelegt werden. Durch diesen
Aufbau werden an einem sich in x-Richtung über ca. 50 cm
erstreckenden Außenelement 3 durch die Elektro den 10 nur
die Bereiche 9 in einem auf 1 bis 3 cm Weite einstellbaren
Bereich überwacht.
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Durch
die in 1 dargestellten vorlaufenden Kanten 8 des
Innenhimmels 5 werden die Vorderkanten der als Blechschalen
ausgeführten Elemente 2 gegen das Einklemmen einer
menschlichen Hand etc. abgesichert. Eine Annäherung in
den beispielhaft in 1 mit a oder b bezeichneten
Positionen wird dagegen von der erfindungsgemäß ausgeführten
Detektion vorteilhafterweise ausgeblendet. Eine derartige Annäherung
kann prinzipiell nie eine Einklemmgefahr in sich bergen, löst
aber bei Systemen nach dem Stand der Technik dadurch häufig Fehleralarm
und Systemabschaltungen aus, dass ein gesamtes Außenelement 3 i.
d. R. vollflächig als Elektrode eines kapazitiv arbeitenden Überwachungssystems
verwendet wird.
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2 zeigt
eine Skizze eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Einklemmschutzvorrichtung 1 in einem mehrteiligen Klapp-Dach
während einer Überwachung eines Bereiches 9 mit
Einklemm-Gefahr zwischen benachbarten Elementen 2, 2 in
der Seitenansicht gemäß 1. In dieser
Schnittdarstellung ist ein etwa Z-förmiges Ineinandergreifen
benachbarter Elemente angedeutet, wobei in einer stationären
Endlage in einem geschlossenen Zustand benachbarte Elemente 3 der
Dachschale über nicht weiter dargestellte Dichtungen und
auch die Innenhimmel 5 durch teilweise flexible ausgebildete Überlappungsstellen 12 im
Bereich der Kanten 8 stetig verlaufende und optisch gefällige
Konturverläufe erzeugen.
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An
den Kanten 8 des Himmels 5 sind in der zweiten
Ausführungsform statt drahtförmiger Elektroden 10 nun
Elektroden 13 in Form partieller Metallisierungen an einer
Innenseite des Be zugsmaterials 7 angeordnet. So sind diese
nach außen hin nicht sichtbar, können jedoch in
Form von metallischen Klebestreifen am Bezugsmaterial 7 oder
auf den Trägermaterialien 6 leicht aufgeklebt
werden. Ein Einweben oder Einziehen eines oder mehrerer metallischer Fäden
stellt eine weitere Möglichkeit dar. Auch sind wahlweise
oberflächliche Beschichtungen oder ein Auftragen von Leitlack
oder EMV-Abschirmfarbe sowie ein Einsatz elektrisch leitender Kunststoffe
verwendbar. In gleicher Weise kann eine Schirmung 11 ausgebildet
sein, die jedoch in jedem Fall gegenüber einem zugehörigen
Element 3 und einer Elektrode 10, 13 elektrisch
isoliert sein muss. Im vorliegenden Fall ist die Schirmung 11 zur
Minderung eines Einflusses der Dachhaut 3 auf die Elektrode 13 als
metallisch leitendes Klebeband ausgebildet, das in einfacher Weise
in der in 2 angedeuteten Form an den Kanten 8 auf
dem Bezugsmaterial 7 oberflächlich fixierend angebracht
werden kann.
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Im
vorliegenden Ausführungsfall sind die Elektroden
10,
13 symmetrisch
ausgebildet. Hierzu zeigt
3 eine skizzierte
Schnittdarstellung durch das Klapp-Dach der
1 oder
2,
das sich in einem Zwischenstadium einer Öffnungs- oder
Schließbewegung befindet, in dem eine Einklemmgefährdung
gegeben wäre. Die beiden Pfeile zeigen mögliche
Bewegungsrichtungen an. In
3 ist mit
Blick in Fahrtrichtung x auch eine derartige, symmetrisch zu einer
Fahrzeugmittelachse M ausgebildete Struktur von Elektroden
10,
13 dargestellt.
Es wird nun parallel ein linkes und ein rechtes System von Elektroden
10,
13 ausgewertet,
um gemäß der Lehre der
DE 10 2004 061 578 A1 eine
Klemmschutzeinrichtung noch höherer Zuverlässigkeit
zu erhalten. Entsprechende Auswerteeinheiten, die in den Figuren
aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt
sind, sind zur Messung einer jeweiligen Kapazität auf dem
Himmel
5 nahe einer jeweiligen Struktur der Elektroden
10,
13 angeordnet
und über nur kurze Leitungen mit diesen verbunden.
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Durch
die vorliegend anhand von Ausführungsbeispielen erläuterte
Erfindung wird erreicht, dass eine störende Beeinflussung
von Elektroden eines kapazitiv wirkenden Einklemmschutzsystems durch
im Betrieb bzw. Verfahren oder Bewegen eines Klappverdecks veränderlichen
Abstand zu metallischen Dachelementen wesentlich gemindert wird. Dazu
muss vorteilhafterweise nicht ein gesamter Dachhimmel metallisiert
werden, was in einer Herstellung sehr kostenintensiv wäre
und eine Weiterentwicklung basierend auf einem bestehenden System
nahezu unmöglich machen würde. Zudem ist ein Dachhimmel
erfindungsgemäß nur selektiv sensitiv, so dass
nur die Stellen einer potentiellen Einklemmgefährdung überwacht
werden und sonstige Störeinflüsse aus Bereichen
von Einklemmgefährdung ausgespart und unterdrückt
werden.
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- 1
- Einklemmschutzvorrichtung
- 2
- Element
- 3
- Außenelement
bzw. Stück metallischer Dachhaut
- 4
-
- 5
- Innenverkleidung/Innenhimmel
- 6
- Trägermaterial
- 7
- Bezugsmaterial
- 8
- Kante
- 9
- Bereich
mit Einklemmgefahr
- 10
- Elektrode
- 11
- Schirmung
- 12
- Überlappungsstelle
- 13
- flächige
Elektrode
- M
- Mittelachse
- a
- Bereiche
- b
- Bereiche
- x,
y, z
- Koordinaten
eines Recht-Hand-Systems
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3527405
A1 [0003]
- - DE 10248762 B4 [0004]
- - DE 102004061578 A1 [0005, 0014, 0025]
- - DE 102006004278 A1 [0006]
- - DE 102005043534 A1 [0007]
- - DE 10305342 B4 [0008]