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Die
Erfindung betrifft ein Schaltleistenprofil für eine Schaltleiste
zum Erfassen von Hindernissen, mit einem Profilkörper aus
elektrisch nicht leitfähigem Material, einem ersten Leiter,
der in einem in Erfassungsrichtung gesehen hinteren Bereich des
Profilkörpers angeordnet ist, und einem zweiten Leiter,
der in einem in Erfassungsrichtung gesehen vorderen Bereich des
Profilkörpers angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch
eine Vorrichtung zum Erfassen von Hindernissen mit einem erfindungsgemäßen
Schaltleistenprofil.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2006 015 687 A1 ist
eine Schaltleiste für die Erfassung von Hindernissen bekannt,
die für die kapazitive Erfassung von Hindernissen vorgesehen
ist. Ein erster Leiter, der in einem in Erfassungsrichtung gesehen
hinteren Bereich des Profilkörpers angeordnet ist, dient
dort als sogenannte Schirmelektrode und ein zweiter Leiter, der
in einem in Erfassungsrichtung gesehen vorderen Bereich des Profilkörpers
angeordnet ist, dient zur Erzeugung eines elektrischen Feldes. Ausgehend
von dem zweiten Leiter werden sich Feldlinien durch den Profilkörper
hindurch und zu einer Bezugselektrode, beispielsweise einer Kraftfahrzeugkarosserie,
erstrecken. Mit dem ersten Leiter soll verhindert werden, dass sich
das Feld von dem zweiten Leiter entgegen der Erfassungsrichtung unmittelbar
zu dem Bezugspotential erstreckt. Der erste Leiter wird hierzu als
Schirmelektrode auf einem Potential gehalten, das annähernd
dem Potential des zweiten Leiters entspricht. Bewegt sich ein Hindernis
in das Feld zwischen zweitem Leiter und Kraftfahrzeugkarosserie,
verändert sich die Kapazität zwischen zweitem
Leiter und Kraftfahrzeugkarosserie, was beispielsweise mittels einer Überwachung der
Spannung am zweiten Leiter erfasst werden kann. Äußerst
problematisch ist bei diesen bekannten Schaltleisten, dass die Erzeugung
des elektrischen Feldes sowie die Auswertung einer Veränderung
der Kapazität zwischen Schaltleiste und Bezugspotential
an ein und derselben Elektrode erfolgt. Dies hat zur Folge, dass
beispielsweise eine Benetzung der Schaltleiste mit Wasser bereits
zu einer starken Signalverfälschung führt und
eventuell die Detektion eines Hindernisses vereitelt.
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Mit
der Erfindung soll ein Schaltleistenprofil für die Erfassung
von Hindernissen bereitgestellt werden, mit dem bei kapazitiver
Erfassung eine verlässliche Detektion von Hindernissen
erreicht werden kann und das gegen Störeinflüsse,
beispielsweise eine Benetzung der Schaltleiste, unempfindlich ist.
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Erfindungsgemäß ist
hierzu ein Schaltleistenprofil für eine Schaltleiste zum
Erfassen von Hindernissen mit einem Profilkörper aus elektrisch
nicht leitfähigem Material, einem ersten Leiter, der in
einem in Erfassungsrichtung gesehen hinteren Bereich des Profilkörpers
angeordnet ist, und einem zweiten Leiter vorgesehen, der in einem
in Erfassungsrichtung gesehen vorderen Bereich des Profilkörpers
angeordnet ist, bei dem der erste Leiter in einem Querschnitt des
Profils gesehen zwei Seitenflächen aufweist, die im Wesentlichen
parallel und in geringem Ab stand zu einer jeweiligen Außenwand
des Profilkörpers verlaufen. Insbesondere kann der erste
Leiter auf seiner Unterseite, die einer Befestigungsfläche
des Profilkörpers zugewandt ist, eine U-artige Form aufweisen,
die zur Befestigungsfläche hin geöffnet ist.
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Das
erfindungsgemäße Schaltleistenprofil ist für
die kapazitive Erfassung von Hindernissen vorgesehen, wobei das
elektrische Feld, dessen Beeinflussung durch Hindernisse zum Detektieren
dieser Hindernisse genutzt wird, von dem ersten Leiter erzeugt wird
und der zweite Leiter dieses Feld aufnimmt oder empfängt
und dann ebenfalls ausstrahlt. Der erste Leiter ist hierzu niederohmig
mit einer Steuereinheit verbunden, wohingegen der zweite Leiter
hochohmig mit der Steuereinheit verbunden ist und somit nicht von
der Steuereinheit mit einem Signal gespeist wird, das zur Erzeugung
des elektrischen Feldes dient. Vielmehr wird am zweiten Leiter lediglich
hochohmig ein Signal abgegriffen, das ein Indikator für
eine Veränderung der Kapazität zwischen zweiten
Leiter und Bezugselektrode ist. Auf diese Weise spielt eine eventuelle
Benetzung des Profilkörpers mit Wasser, Eis oder dergleichen
keine Rolle mehr und kann sich auf die Erfassung von Hindernissen
nicht auswirken. Zur Unterstützung dieser Unempfindlichkeit
gegenüber einer Benetzung des Profilkörpers weist
der erste Leiter in einem Querschnitt des Profils gesehen zwei Seitenflächen
auf, die im Wesentlichen parallel und in geringem Abstand zu einer
jeweiligen Außenwand des Profils verlaufen. Mit einer solchen
Ausbildung der beiden Seitenflächen des ersten Leiters
wird eine vergleichsweise große Kapazität zwischen
dem ersten Leiter und den seitlichen Außenwänden
des Profilkörpers geschaffen. Ein eventueller Wasserfilm,
der auf der Außenseite des Profilkörpers anliegt,
wird dadurch von den vom ersten Leiter ausgehenden Feldlinien erfasst
und leitet diese Feldlinien eventuell um in Richtung auf die Bezugselektrode.
Dies beeinflusst aber nicht die Beaufschlagung des zweiten Leiters durch
das vom ersten Leiter ausgehende elektrische Feld, da dieses niederohmig
eingespeist wird. Ein Wasserfilm beein flusst aber nicht die hochohmig
abgegriffene Amplitude am zweiten Leiter, also das Messsignal, da
auch durch den Wasserfilm keine wesentliche Veränderung
der Feldlinienverteilung zwischen zweitem Leiter und Bezugselektrode
auftritt. Eine vergleichsweise hohe Kapazität durch die
spezielle Ausbildung der Seitenflächen des ersten Leiters
zwischen erstem Leiter und den Außenflächen des
Profilkörpers begünstigt dadurch die Unempfindlichkeit
der Schaltleiste gegenüber einer Benetzung des Profilkörpers
bei kapazitiver Erfassung von Hindernissen. Indem der erste Leiter
auf seiner Unterseite, die einer Befestigungsfläche des
Profilkörpers zugewandt ist, eine U-artige Form aufweist,
die zur Befestigungsfläche hin geöffnet ist, wird
eine Verringerung der Kapazität zwischen erstem Leiter
und der Befestigungsfläche gegenüber einer geradlinigen Ausbildung
des ersten Leiters in diesem Bereich erreicht. Üblicherweise
werden Schaltleisten bei Anwendungen im Kraftfahrzeug auf der elektrisch
leitfähigen Kraftfahrzeugkarosserie befestigt, die gleichzeitig
die Bezugselektrode bildet. Eine möglichst geringe Kapazität
zwischen erstem Leiter und Bezugselektrode verhindert eine Beeinflussung
des sendenden Systems mit dem ersten Leiter durch einen unerwünschten
Tiefpasseinfluss durch die Kapazität zwischen erstem Leiter
und Bezugselektrode.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist der erste Leiter auf seiner, dem
zweiten Leiter zugewandten Oberseite eine U-artige Form auf, die
zum zweiten Leiter hin geöffnet ist.
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Auf
diese Weise wird zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter
eine vergleichsweise geringe Kapazität erzielt. Eine solche
geringe Kapazität zwischen erstem Leiter und zweiter Leiter
begünstigt die Empfindlichkeit bei der kapazitiven Erfassung
von Hindernissen. Ein Hindernis im Erfassungsbereich der Schaltleiste
verändert die Kapazität zwischen dem zweiten Leiter
und einer Bezugselektrode. Diese Veränderung der Kapazität
wird durch eine Veränderung des am zweiten Leiter hochohmig
abgegriffenen Signals erfasst, wobei der zweite Leiter den Abgreifpunkt
eines kapazitiven Spannungsteilers bildet. Wenn nun die Kapazität
zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter eher klein ist,
verbessert dies die Empfindlichkeit der Erfassung, da die Kapazität
zwischen zweitem Leiter und der Bezugselektrode aufgrund des zwangsläufig
großen Abstandes zwischen zweitem Leiter und Bezugselektrode
ebenfalls klein ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorderfläche des zweiten
Leiters, die in Erfassungsrichtung gesehen vorne liegt, im Wesentlichen
parallel zu einer Außenfläche des Profilkörpers
angeordnet.
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Auf
diese Weise kann vermieden werden, dass sich zwischen der Außenfläche
des Profilkörpers und der Vorderfläche des zweiten
Leiters Regionen mit erhöhter Feldstärke ausbilden.
Dies wäre bei nicht verschmutztem und trockenen Profilkörper an
und für sich unproblematisch, sollte die Außenfläche
des Profilkörpers aber beispielsweise mit Wasser benetzt
sein, könnten solche Regionen erhöhter Feldstärke
zu einer Verfälschung der Hinderniserfassung führen.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die Vorderfläche des zweiten
Leiters in einem Abstand zur Außenfläche des Profilkörpers
angeordnet, der größer ist als ein Abstand der
Seitenflächen des ersten Leiters zu einer jeweiligen seitlichen
Außenwand des Profilkörpers.
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Auf
diese Weise ist eine Kapazität zwischen dem zweiten Leiter
und der Außenfläche des Profilkörpers
kleiner als eine Kapazität zwischen dem ersten Leiter und
den Außenflächen des Profilkörpers, so
dass eine eventuelle Benetzung der Außenfläche des
Profilkörpers, beispielsweise ein Wasserfilm, eher durch
den ersten Leiter als durch den zweiten Leiter beeinflusst wird.
Der Einfluss der Benetzung auf das vom zweiten Leiter erzeugte elektrische
Feld bleibt dadurch gering.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorderfläche des zweiten
Leiters im Querschnitt des Profils gesehen kreisbogenförmig
ausgebildet.
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Durch
eine solche kreisbogenförmige Gestaltung der Vorderfläche
des zweiten Leiters wird die Fläche dieser Vorderfläche
gegenüber einer geradlinigen Ausgestaltung erhöht.
Damit wird auch die Erfassungsfläche der Schaltleiste vergrößert
und die Empfindlichkeit gegenüber der Erfassung von Hindernissen
kann verbessert werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist der Profilkörper einen
Hohlraum auf, an den eine Unterseite des zweiten Leiters und eine
Oberseite des ersten Leiters angrenzen.
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Ein
solcher typischerweise mit einem Gas, beispielsweise Luft, gefüllter
Hohlraum zwischen ersten Leiter und zweiten Leiter trägt
zu einer Verringerung der Kapazität zwischen ersten Leiter
und zweiten Leiter bei. Wie bereits erläutert wurde, kann
dadurch die Empfindlichkeit der Schaltleiste gegenüber der
Erfassung von Hindernissen verbessert werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung weisen der zweite Leiter und/oder der
erste Leiter einen Vorsprung auf, der in Richtung auf den ersten
Leiter bzw. auf den zweiten Leiter in den Hohlraum hineinragt.
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Durch
eine solche Ausbildung des zweiten Leiters und/oder des ersten Leiters
kann eine zusätzliche Möglichkeit zur taktilen
Erfassung von Hindernissen geschaffen werden. Wird nämlich
auf die Erfassungsfläche der Schaltleiste eine Kraft in
Richtung auf deren Befestigungsfläche ausgeübt,
wird der zweite Leiter auf den ersten Leiter zu bewegt, bis sich der
erste und der zweite Leiter berühren. Eine solche Berührung
kann selbstverständlich detektiert werden, sei es durch
den schlagartig verringerten elektrischen Widerstand zwischen ersten
Leiter und zweiten Leiter oder auch durch die schlagartig verringerte Kapazität
zwischen erstem Leiter und zweitem Leiter. Auf diese Weise ist zusätzlich
zur berührungslosen kapazitiven Erfassung von Hindernissen
auch eine taktile Erfassung von Hindernissen möglich.
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Das
der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch eine Vorrichtung
zum Erfassen von Hindernissen mit einer erfindungsgemäßen Schaltleiste
gelöst, bei der eine Steuereinheit vorgesehen ist, die
niederohmig mit dem ersten Leiter und hochohmig mit dem zweiten
Leiter gekoppelt ist, wobei im Betrieb mittels der Steuereinheit
und dem ersten Leiter ein elektrisches Feld erzeugt wird, wobei sich
aufgrund des vom ersten Leiter erzeugten elektrischen Feldes durch
kapazitive Kopplung zwischen erstem Leiter und zweitem Leiter ein
elektrisches Feld zwischen zweitem Leiter und einem Bezugspotential
ausbildet und wobei mittels der Steuereinheit eine Änderung
der Kapazität zwischen zweitem Leiter und Bezugspotential,
verursacht durch ein Hindernis, detektiert wird.
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Indem
der erste Leiter niederohmig und der zweite Leiter hochohmig an
die Steuereinheit gekoppelt ist, ist die erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Erfassen von Hindernissen unempfindlich gegenüber einer
Benetzung einer Außenseite der Schaltleiste, beispielsweise
durch Regentropfen. Denn der zweite Leiter wird nicht von der Steuereinheit
mit einem Signal gespeist, sondern empfängt durch die kapazitive Kopplung
zwischen erstem Leiter und zweiten Leiter das vom ersten Leiter
ausgesendete Signal. Aufgrund der hochohmigen Ankopplung des zweiten
Leiters an die Steuereinheit folgt das Potential am zweiten Leiter
dadurch im Wesentlichen dem Signalverlauf am ersten Leiter und der
zweite Leiter sendet ebenfalls ein Signal aus, indem sich zwischen
zweitem Leiter und der Bezugselektrode ein elektrisches Feld ausbildet.
Der zweite Leiter ist hochohmig mit der Steuereinheit gekoppelt
und mittels der Steuereinheit wird lediglich ein Signal vom zweiten
Leiter abgegriffen, beispielsweise eine Spannung am zweiten Leiter,
die eine Kapazität bzw. eine Änderung der Kapazität
zwischen zweitem Leiter und Bezugselektrode charakterisiert. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gegenüber
Umwelteinflüssen, wie einer Benetzung einer Außenfläche
der Schaltleiste, unempfindlich und eine sichere Detektion von Hindernissen
kann berührungslos erfolgen.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind der erste Leiter und der zweite
Leiter hochohmig mittels eines Abschlusswiderstandes verbunden.
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Die
hochohmige Verbindung zwischen ersten Leiter und zweiten Leiter
muss dabei so ausgebildet sein, dass sie gegenüber der
kapazitiven Kopplung zwischen erstem Leiter und zweiten Leiter einen lediglich
vernachlässigbaren Einfluss auf die Signalübertragung
zwischen erstem Leiter und zweiten Leiter hat. Dennoch kann eine
solche hochohmige Verbindung mittels eines Abschlusswiderstandes
eine verlässliche Überprüfung der Funktionsfähigkeit
der Schaltleiste ermöglichen. Denn bei einem Durchtrennen
der Schaltleiste könnte überhaupt keine Verbindung
mehr über den Abschlusswiderstand zwischen erstem Leiter
und zweiten Leiter hergestellt werden und eine Beschädigung
der Schaltleiste kann detektiert werden. Selbstverständlich
muss die Steuereinheit hierzu Mittel zum Detektieren einer Unterbrechung
des ersten und/oder des zweiten Leiters aufweisen.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist die Steuereinheit Mittel zum Detektieren
eines gegenseitigen Kontakts von erstem Leiter und zweiten Leiter auf.
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Neben
der berührungslosen Erfassung von Hindernissen kann dadurch
eine zusätzliche taktile Erfassung mittels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung realisiert werden. Dabei kann beispielsweise die sich
durch eine Berührung des ersten Leiters und des zweiten
Leiters wesentlich ändernde Kapazität zwischen
ersten Leiter und zweiten Leiter erfolgen. Es kann auch ein ohmscher
Widerstand oder eine Kapazität zwischen ersten Leiter und
zweiten Leiter erfasst werden, der bzw. die sich bei Berührung
ebenfalls deutlich ändert.
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Die
zusätzliche taktile Erfassung kann entweder durch Detektieren
einer Verschiebung der beiden Leiter zueinander, die die Kapazität
zwischen ersten und zweiten Leiter verändert, oder durch
eine Ruhestrommessung eines durch die beiden Leiter über
den Abschlusswiderstand oder die Abschlusskapazität fließenden
Ruhestroms erfolgen. Anstelle des Abschlusswiderstands können
allgemein elektrische oder elektronische Bauteile verwendet werden, beispielsweise
integrierte Schaltkreise, Transponder, Dioden, temperaturempfindliche
Widerstände, Neigungssensoren oder dergleichen. Am Beispiel
der Verwendung eines Widerstands mit negativen Temperaturkoeffizienten
kann eine Auswertung des Betrags des Ruhestroms eine Aussage über
eine Temperatur im Bereich der Schaltleiste liefern. In Abhängigkeit
der Temperatur kann eine Fahrzeugklappe dann beispielsweise schnell
oder langsam bewegt werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale
der unterschiedlichen, in den Figuren dargestellten Ausführungsformen
lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren ohne
den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 eine
Schnittansicht eines Schaltleistenprofils gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine
Schnittansicht eines Schaltleistenprofils gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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3 ein
Blockschaltbild einer Schaltung zum Erfassen von kapazitiven Änderungen
an einem erfindungsgemäßen Schaltleistenprofil,
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4 ein
Blockschaltbild gemäß 3, in dem
die Summationswiderstände durch Impedanzwandler ersetzt
sind,
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5 ein
Blockschaltbild gemäß 3 mit einer
Schaltung zum Überwachen der Schaltleiste auf mechanische
Beschädigungen und Verformungen und
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6 ein
Blockschaltbild gemäß 4, wobei
ein weiterer Leiter angeschlossen ist.
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In
der Darstellung der 1 ist zu erkennen, dass ein
Schaltleistenprofil 10 einen ersten elektrischen Leiter 12 und
einen zweiten elektrischen Leiter 14 aufweist, zwischen
denen ein luftgefüllter Hohlraum 16 angeordnet
ist. Die beiden Leiter 12, 14 sind gemeinsam mit
einem elektrisch nicht leitfähigen Profilkörper 18 extrudiert.
Der Profilkörper 18 trägt auf seiner
Unterseite noch einen Befestigungsstreifen 20, beispielsweise
einen Klebestreifen. Die Leiter 12, 14 sind jeweils
durch Bereiche aus leitfähigem Kunststoff gebildet, wobei
diese Bereiche jeweils in einem zentralen Bereich eine Drahtlitze 22, 24 aufweisen.
Das in 1 dargestellte Schaltleistenprofil wird durch
Extrusion hergestellt. Während der Extrusion werden gleichzeitig
die Drahtlitzen 22, 24 mit eingeführt.
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Der
erste Leiter 12 weist einen Querschnitt mit einer allgemein
H-artigen oder knochenartigen Form auf. Der erste Leiter weist zwei
Seitenflächen 26, 28 auf, die jeweils
parallel zu und in geringem Abstand von einer je weiligen Außenfläche
des Profilkörpers 18 angeordnet sind. Die Seitenflächen 26, 28 erstrecken
sich annähernd über die halbe Höhe des Profilkörpers 18 parallel
zu dessen jeweiliger rechter bzw. linker Außenfläche.
Der Abstand zwischen den Seitenflächen 26, 28 und
der jeweiligen Außenfläche des Profilkörpers 18 ist
vergleichsweise gering, um zwischen diesen Außenflächen
und den Seitenflächen 26, 28 eine vergleichsweise
große Kapazität zu erhalten.
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Eine
untere Begrenzung des ersten Leiters 12, die dem Befestigungsstreifen 20 zugewandt
ist, weist eine U-artige Form auf, die zum Befestigungsstreifen 20 hin
geöffnet ist. Entgegen der Erfassungsrichtung oder von
der Drahtlitze 22 aus nach unten, zum Befestigungsstreifen
hin gesehen, weist die untere Begrenzungsfläche des ersten
Leiters 12 somit eine konkave, nach innen gekrümmte
Form auf. Das Schaltleistenprofil 10 wird, jedenfalls bei
einer Verwendung im Kraftfahrzeug, üblicherweise auf die
metallische Kraftfahrzeugkarosserie aufgesetzt oder aufgeklebt.
Durch die konkave Gestaltung der unteren Begrenzungsfläche
des ersten Leiters 12 lässt sich eine Kapazität
zwischen dem ersten Leiter 12 und einer elektrisch leitfähigen
Karosserie verringern, um einen unerwünschten Tiefpasseinfluss
zu vermeiden.
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Eine
obere Begrenzungsfläche 32, die an den Hohlraum 16 angrenzt
und dem zweiten Leiter 14 zugewandt ist, ist vom ersten
Leiter aus gesehen ebenfalls nach innen gekrümmt oder konkav
ausgebildet. Im Querschnitt gesehen weist die obere Begrenzungsfläche 32 des
ersten Leiters 12 damit eine U-artige Form auf. Mittels
einer solchen konkaven Gestaltung der dem zweiten Leiter 14 zugewandten oberen
Begrenzungsfläche 32 des ersten Leiters 12 lässt
sich eine Kapazität zwischen erstem Leiter 12 und
zweitem Leiter 14 gering halten. Auch dadurch wird die
Empfindlichkeit der kapazitiven Erfassung von Hindernissen verbessert,
da zur Erfassung von Hindernissen ein kapazitiver Spannungsteiler
aus der Kapazität zwischen erstem Leiter 12 und
zweitem Leiter 14 so wie zweitem Leiter 14 und
einer Bezugselektrode, beispielsweise Masse, gebildet ist. Abgegriffen
wird dann beispielsweise eine Spannung am zweiter Leiter 14 über
eine hochohmige Anbindung an eine Steuereinheit. Eine Kapazität
zwischen zweitem Leiter 14 und der Bezugselektrode ist
alleine auf Grund des üblicherweise großen Abstandes
sehr klein, so dass eine kleine Kapazität zwischen erstem Leiter 12 und
zweitem Leiter 14 die Empfindlichkeit verbessert.
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In
Bezug auf die erzeugten Kapazitäten würde idealerweise
der erste Leiter 12 eine H-Form aufweisen, also zwei seitliche
Streifen anstelle der Seitenflächen 26, 28 aufweisen,
die mittels eines horizontalen Querstreifens verbunden wären.
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Bei
der Herstellung des Schaltleistenprofils 10 werden der
Profilkörper 18, der erste Leiter 12 und der
zweite Leiter 24 gemeinsam extrudiert, wobei der erste
Leiter 12 und der zweite Leiter 14 aus leitfähigem
Kunststoff und der Profilkörper 18 aus nicht leitfähigem
Kunststoff hergestellt werden. Gleichzeitig mit der Extrusion werden
die Drahtlitzen 22, 24 eingeführt. Das
Anfügen des Befestigungsstreifens 20 kann später
erfolgen.
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Der
zweite Leiter 14 weist im Querschnitt gesehen etwa die
Form eines Kreissegments auf, wobei eine untere Begrenzungsfläche 34,
die an den Hohlraum 16 grenzt und dem ersten Leiter 12 zugewandt ist,
annähernd eben ausgebildet ist. Lediglich in der Mitte
der unteren Begrenzungsfläche 34 ist eine zylinderabschnittsförmige
Erhebung angeordnet. Diese Erhebung dient dazu, die Drahtlitze 24 auch
auf der Seite der unteren Begrenzungsfläche 34 vollständig und
mit einer gewissen Materialdicke einzubetten. Eine Vorderfläche 36 des
zweiten Leiters 14, die in Erfassungsrichtung gesehen vorne
liegt, ist im Querschnitt gesehen kreisabschnittsförmig
gestaltet. Damit ergibt sich insgesamt im Querschnitt etwa die Form
eines Kreissegments. Die Vorderfläche 36, die als
Erfassungs fläche dient und von der das elektrische Feld
ausgeht, dessen Veränderung dann den Nachweis eines Hindernisses
ermöglicht, kann damit flächenmäßig
größer ausgebildet werden, wodurch ebenfalls die
Empfindlichkeit der Erfassung verbessert wird. Die Vorderfläche 36 ist
darüber hinaus parallel zu einer Außenfläche 38 des
Profilkörpers 18 im oberen Bereich des Schaltleistenprofils 10 angeordnet.
Eine Kapazität zwischen der Vorderfläche 36 des zweiten
Leiters 14 und der Außenfläche 38 des
Profilkörpers 18 ist damit über die Vorderfläche 36 gesehen
im Wesentlichen konstant. Auch bei einer Benetzung der Außenfläche 38 durch
Wassertropfen, Schmutz oder Reif bilden sich dadurch keine lokalen Feldstärkemaxima
aus, die eine Erfassung beeinträchtigen könnten.
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Weiterhin
ist die Vorderfläche 36 des zweiten Leiters 14 in
größerem Abstand zu der Außenfläche 38 des
Profilkörpers 18 angeordnet als die beiden Seitenflächen 26, 28 des
ersten Leiters 12. Die Kapazität zwischen der
Vorderfläche 36 und der Außenfläche 38 ist
dadurch geringer als die Kapazität zwischen den jeweiligen
Seitenflächen 26, 28 und der Außenfläche 38.
Jedenfalls im unteren Bereich des Schaltleistenprofils 10 werden
beispielsweise Wassertropfen, die die Außenfläche 38 benetzen,
eher von dem ersten Leiter 12 beeinflusst als von dem zweiten
Leiter 14. Auf Grund der niederohmigen Anbindung des ersten
Leiters 12 wird dadurch die Hinderniserfassung nicht beeinträchtigt.
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Die
Darstellung der 2 zeigt eine Schnittansicht
eines weiteren Schaltleistenprofils 40 gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung. Erläutert
werden lediglich die zum Schaltleistenprofil 10 der 1 unterschiedlichen
Gestaltungen. Gleich aufgebaute Elemente sind mit den gleichen Bezugsziffern
wie in 1 versehen. Das Schaltleistenprofil 40 weist
wie das Schaltleistenprofil 10 der 1 einen
Profilkörper 18 und einen ersten Leiter 12 sowie einen
Befestigungsstreifen 20 auf, die jeweils identisch zu den
jeweiligen Elementen des Schaltleistenprofil 10 der 1 aufgebaut
sind. Ein zweiter Leiter 42 ist in Erfassungsrichtung gesehen,
also vom ersten Leiter 12 in Richtung auf den zweiten Leiter 42, oberhalb
des ersten Leiters angeordnet. Eine Vorderfläche 36 des
zweiten Leiters 42 ist identisch zur Vorderfläche 36 des
zweiten Leiters 14 der 1 aufgebaut.
Der zweite Leiter 42 weist aber einen Vorsprung 44 auf,
der in einen Hohlraum 46 zwischen erstem Leiter 12 und
zweitem Leiter 42 hineinragt. Der Vorsprung 44 ist
im Querschnitt der 2 gesehen etwa trapezförmig
ausgebildet, wobei sich eine Breite des Vorsprungs 44 in
Richtung auf den ersten Leiter 12 zu verringert. Der Hohlraum 46 ist
wie der Hohlraum 16 des Schaltleistenprofils 10 der 1 luftgefüllt und
entlüftet. Bei einer Kompression des Schaltleistenprofils 40 durch
eine Kraft F wird sich der elastische Profilkörper 18 somit
verformen, bis eine Unterseite des Vorsprungs 44 an dem
ersten Leiter 12 anliegt. Durch diesen Kontakt zwischen
erstem Leiter 12 und zweitem Leiter 42 verringert
sich sowohl die Kapazität als auch der Widerstand zwischen
erstem Leiter 12 und zweitem Leiter 42 deutlich.
Auf diese Weise kann zusätzlich der berührungslosen,
kapazitiven Erfassung von Hindernissen eine taktile Erfassung von
Hindernissen realisiert werden.
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Die
U-förmige Ausbildung der dem Vorsprung 44 zugewandten
Oberseite des ersten Leiters 12 ermöglicht es,
dass auch bei schrägem Zusammendrücken des Profilkörpers 18 der
Vorsprung 44 den gleichen Weg zurücklegen muss,
um den ersten Leiter 12 zu kontaktieren, wie bei exakt
senkrechter Beaufschlagung durch die in 2 eingezeichnete Kraft
F. Bis zu einem Winkel der Kraft F von ± 45° muss
der Vorsprung 44 immer den gleichen Weg zurücklegen,
um den zweiten Leiter 12 zu berühren.
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Die
Blockschaltbilder der 3 bis 6 verdeutlichen
die Wirkungsweise einer Vorrichtung zum Erfassen von Hindernissen.
Es ist dabei festzuhalten, dass anstelle des in den 3 bis 6 gezeigten
Schaltleistenprofils 50 bei einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Erfassen von Hin dernissen das Schaltleistenprofil 10 der 1 oder
das Schaltleistenprofil 40 der 2 zum Einsatz
kommt. Ein erster Leiter 12 ist in den Darstellungen der 3 bis 6 mit
den Bezugszeichen 1.5 bezeichnet, ein zweiter Leiter 14, 42 mit
dem Bezugszeichen 1.3.
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Anhand
der Darstellung der 3 liefert ein Taktgenerator 5.8 ein
erstes Taktsignal 5.13 an einen ersten Amplitudenregler 5.10 und
ein zweites invertiertes Taktsignal 5.12 an einen zweiten
Amplitudenregler 5.9. Beispielsweise wird ein elektrisches Wechselsignal
von z. B. 70 Khz verwendet. Der niederohmige Ausgang des ersten
Amplitudenreglers 5.10 ist an das erste leitfähige
Element 1.5, entsprechend dem ersten Leiter 12,
angeschlossen. Dieses überträgt aufgrund kapazitiver
Effekte das erste Taktsignal 5.13 auf das leitfähige
Element 1.3, entsprechend dem zweiten Leiter 14, 42. Über
den hochohmigen Summationswiderstand 5.4 wird das Signal des
leitfähigen Elementes 1.3 auf den Eingang des Wechselspannungsverstärkers 5.5.
gegeben, das zweite, zum ersten Taktsignal 5.13 invertierte
Taktsignal 5.12 wird über den zweiten Amplitudenregler 5.9 auf
die Referenzreihenkapazität 5.1 und über
einen zweiten hochohmigen Summationswiderstand 5.2 auf
den Eingang des Wechselspannungsverstärkers 5.5 gegeben.
Die Referenzreihenkapazität 5.1 sollte in etwa
die gleiche Größe wie die Kapazität der
leitfähigen Elemente 1.5 und 1.3 zueinander
aufweisen. Eine auftretende Kapazität des ersten leitfähigen
Elements 1.3 gegenüber der Umgebung, z. B. dem
Fahrzeugchassis, kann durch den Parallelkondensator 5.3 ausgeglichen
werden. Die Summationswiderstände 5.2 und 5.4 sollten
vorzugsweise hochohmig sein und gleiche Werte aufweisen.
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Bei
entsprechender Amplitudenregelung heben sich die zuvor summierten
Taktsignale 5.12 und 5.13 am Eingang des vorzugsweise
als Wechselspannungsverstärker ausgebildeten Verstärkers 5.5 auf.
Da der Verstärker 5.5 am Eingang im Idealfall nach
dem gegenseitigen Auslöschen der Taktsignale lediglich
Rauschen sieht, kann er sehr hoch verstärken bzw. als hoch
verstärkender Begrenzerverstärker ausgeführt
werden. Das Ausgangssignal 5.14 des Verstärkers 5.5 wird
dem Synchrondemodulator 5.6 zugeführt. Die den
beiden Taktsignalen 5.12 und 5.13 zuordenbaren
Ausgangssignale des Synchrondemodulators 5.6 werden vom
integrierenden Komparator 5.7 auf Amplitudenunterschiede
untersucht. Der Komparator kann als hoch verstärkende Vergleicherschaltung
ausgeführt sein. Jede noch so kleine Abweichung der Eingangsspannungen 5.15 und 5.17 führt
zu einer entsprechenden Abweichung des Regelwertes 5.16 des
momentanen Werts. Die Amplitudenregler 5.9 und 5.10 werden
mittels Invertierstufe 5.11 gegeneinander mit dem Regelwert 5.16 invertiert
angesteuert. Steigt die Ausgangsamplitude eines Amplitudenreglers
an, so fällt sie im anderen entsprechend ab. Somit wird
das Eingangssignal des Wechselspannungsverstärkers 5.5.
ständig auf „Null” gehalten, d. h. es
sind keinerlei taktsynchrone Signalanteile enthalten.
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Nähert
sich z. B. eine Hand dem Schaltleistenprofil 50, verändert
sich die Kapazität des zweiten leitfähigen Elements 1.3 gegenüber
der Umgebung. Diese zusätzliche Kapazität wirkt
zusammen mit der Kapazität zwischen den leitfähigen
Elementen 1.5 und 1.3 ähnlich einem kapazitiven
Spannungsteiler und die Spannung am Element 1.3 nimmt entsprechend
ab. Diese Abnahme führt am Eingang des Verstärkers 5.5 zur
unvollständigen Auslöschung der Taktsignale 5.12 und 5.13.
Nach der Synchrondemodulation im Synchrondemodulator 5.6 und
Auswertung der Abweichung der Unterschiede in den separierten Signalanteilen
der Eingangsspannungen 5.15 und 5.17 führt
dies zu einer Abweichung des Regelwerts 5.16.
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Erfolgt
eine Annäherung einer Hand, verändert sich der
Regelwert 5.16 hin zu einem höheren Regelwert.
Die Abweichung im Regelwert 5.16 wird so lange gegenüber
einer vorherigen Wert ansteigen bzw. abfallen, bis sich wieder am
Eingang des Wechselspannungsverstärkers 5.5 das
Taktsignal 5.13 und das invertierte Taktsignal 5.12 vollständig
aufheben.
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In
Ausführungsbeispiel steigt der Regelwert bei Handannäherung
an. Eine nicht dargestellte Auswertelogik kann dann z. B. mittels
eines Schwellwertes eine Auswertung des Regelwertes 5.16 vornehmen.
Wird der Schwellwert überschritten, gilt dies als Einklemmrisiko
und eine mechanische Bewegung kann entsprechend gestoppt bzw. reversiert
werden.
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Die
anhand der 3 beschriebenen Summationswiderstände 5.2 und 5.4 können
auch durch Kondensatoren oder Reihenschaltungen aus Widerstand und
Kondensator ersetzt werden. Gemäß 4 können
die Summationswiderstände 5.2 und 5.4 auch
durch Impedanzwandler 6.3 und 6.4 mit hochohmigem
Eingang ausgeführt werden. Durch die aktive Beschaltung
wird das Nutzsignal am zweiten leitfähigen Element 1.3 nicht
belastet.
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Eine
Möglichkeit zur Überwachung der Schaltleiste 50 auf
mechanische Beschädigung zeigt das Ausführungsbeispiel
der 5. Die Auswerteelektronik der Leitungsüberwachung 7.4 stellt
eine Spannung bereit, die über die Widerstände 7.2 und 7.3 am
Eingang einer Auswerteschaltung 7.5 zu entsprechenden Spannungen
führen. Am mechanischen Ende der Sicherheitsleiste befindet
sich der Abschlusswiderstand 7.3. Eine Unterbrechung des Stromflusses
durch eine mechanische Beschädigung führt zu einer
Spannungsveränderung am Eingang der Auswerteschaltung 7.5.
Gleiches gilt für ein mechanisches Zusammendrücken
der Sicherheitsleiste, bei der sich die elektrisch leitenden Elemente 1.5 und 1.3 berühren.
Beide Zustände führen zu einer entsprechenden
Ausgangsinformation 7.6 der Leitungsüberwachung.
Die Kondensatoren dienen lediglich als Abblockkondensatoren zur
Gleichspannungsentkopplung.
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Mit
der anhand der 5 beschriebenen Vorrichtung
lässt sich dadurch sowohl eine berührungslose
Erfassung von Hindernissen, eine taktile Erfassung von Hindernissen
als auch eine Überwachung der Schaltleiste 50 auf
Bruch der Leiter 1.3 und 1.5 realisieren.
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Die
Darstellung der 6 zeigt eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die beispielsweise
für eine schließende Heckklappe eines Kraftfahrzeugs
vorgesehen ist, bei der sich die bewegliche Heckklappe 3.1 auf
die Schaltleiste 50 zu und wieder von dieser weg bewegen
kann. Möglich ist der Einsatz auch bei allen Arten von
fremdkraftbetätigten Türen, Toren und Klappen.
Wenn die schließende Heckklappe, das bewegliche Element 3.1,
nur mit einem dünnen leitfähigen flächigen
Element 4.2 versehen ist, ergibt sich eine Vereinfachung
der Schaltungsanordnung. Eine nicht leitende Fläche, z. B.
ein Klebestreifen 4.1 isoliert das leitfähige
flächige Element 4.2 gegenüber der Metallfläche
des beweglichen Elementes 3.1. Elektrisch sind das leitfähige Element 4.2 und
das erste leitfähige Element 1.5 über
eine Leitung 8.1 verbunden. Jedoch kann das leitfähige
Element 4.2 auch über einen Spannungsteiler an
das Signal für das leitfähige Element 1.5 angeschlossen
sein, um eventuelle Signalabschwächungen, z. B. durch einen
Summationswiderstand 5.4, vergleiche 3,
auszugleichen. Eine weitere Möglichkeit besteht auch darin,
das leitfähige Element 4.2 auf das gleiche elektrische
Potential wie das zweite leitfähige Element 1.3 zu
legen. Dazu wird das Signal am zweiten leitfähigen Element 1.3 hochohmig
abgenommen und über einen Impedanzwandler an das leitfähige
Element 4.2 gelegt. Maßgeblich ist jedoch, dass
bei Schließen der Heckklappe, also bei Annähern
des leitfähigen Elements 4.2 an die Sicherheitsleiste 1.2 keine Änderung
des Regelwertes 5.16 stattfindet. Ein Finger im Einklemmbereich ändert
die Kapazität des Elements 1.3 gegenüber
der Umgebung und wird daher sicher erkannt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006015687
A1 [0002]