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Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für ein zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbares Flügelelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Näherungssensoren bzw. Schutzeinrichtungen zum Überwachen von Fahrzeugtüren sind bereits bekannt. In der japanischen Druckschrift
JP 2010 254 262 wird beispielsweise eine Schutzeinrichtung beschrieben, bei der ein kapazitiver Sensor an der Fahrzeugtür hinter dem Fenster in dem Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet ist. Ein solcher Näherungssensor ist vorgesehen, um beim Öffnen eines Flügelelements eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Tür oder Heckklappe sowie eines Ausstellfensters oder dergleichen sicherzustellen, dass das Flügelelement nicht mit einem Objekt kollidiert, was wiederum zur Beschädigung des Flügelelements selbst oder des Objekts führt. Mittels des Näherungssensors ist eine Überwachung des Flügelelements möglich, wobei zuverlässig zwischen Hindernissen oder Personen unterschieden werden kann. Des Weiteren sind Vorrichtungen sowie Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Schwenkbereich eines Flügelelements bekannt, die Bild-Erfassungseinheiten vorsehen, mittels derer Objekte in dem Schwenkbereich erfasst werden können. Allerdings benötigen diese Einrichtungen zur Objekterkennung einen gesonderten Bauraum und sind im Allgemeinen anfällig für Verschmutzung. Darüber hinaus sind sie umständlich umzubauen und kostspielig.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schutzeinrichtung für ein zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbares Flügelelement vorzusehen, welche einen flexibleren Einsatz und eine kostengünstige Lösung bieten.
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Diese Aufgabe wird mittels einer Schutzeinrichtung gelöst, welche die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Erfindungsgemäß wird eine Schutzeinrichtung für ein zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbares Flügelelement, insbesondere eine Tür, eine Klappe, ein Ausstellfenster oder dergleichen, eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, welche wenigstens eine Sensoreinheit aufweist, mittels welcher ein Objekt innerhalb eines Bewegungsbereichs des Flügelelements erfassbar ist, die Sensoreinheit einen kapazitiven Sensor umfasst, der in und/oder auf einer Fensterscheibe des Flügelelements angeordnet ist.
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Dabei bilden der kapazitive Sensor und ein bewegliches Objekt einen elektrischen Kondensator, sodass ein Abstand zu einem Hindernis oder Objekt aufgrund einer bestimmten Kapazität festgestellt werden kann. Die Funktion des kapazitiven Sensors beruht auf der Änderung des elektrischen Feldes in der Umgebung vor seiner Sensorelektrode. Dabei wird die Kapazität zwischen einer aktiven Elektrode des kapazitiven Sensors und einem elektrischen Erdpotential gemessen. Durch die Annäherung eines metallischen oder nicht metallischen Objekts an die aktive Elektrode des kapazitiven Sensors vergrößert sich die Kapazität und beeinflusst so das Verhalten des Sensors. Der Sensor kann auch mit einem RC-Oszillator arbeiten. Hierbei führt eine Vergrößerung der Kapazität des kapazitiven Sensors zu einer Änderung einer Schwingungsamplitude des RC-Oszillators.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die kapazitive Sensoreinheit zumindest teilweise auf der Fensterscheibe angebrachte elektrische Leitungen. Eine solche Lösung ist besonders platzsparend und erfordert keinen zusätzlichen Bauraum in dem Flügelelement eines Kraftfahrzeugs. Dadurch, dass die elektrischen Leitungen auf der Fensterscheibe angebracht sind, lassen sie sich besonders leicht austauschen bzw. nachrüsten.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die kapazitive Sensoreinheit teilweise in die Scheibe integrierte elektrische Leitungen. Durch die Integration der elektrischen Leitungen – die wie eine aktive Elektrode des kapazitiven Sensors wirken – ist die Sensoreinheit gegen Umwelteinflüsse und äußere Einwirkungen besonders zweckmäßig geschützt. Ein weiterer Vorteil, einen kapazitiven Sensor in einem Fenster-Glas oder dergleichen unterzubringen ist der, dass Glas und dergleichen ein guter elektrischer Isolator ist. Dieses ist für die Erzeugung eines elektrischen Feldes von besonderem Vorteil.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Heizleitung einer Fensterscheibe die kapazitive Sensoreinheit bildet oder eine davon getrennte ergänzt. Solche Heizdrähte, beispielsweise einer Heckscheibenheizung, können demnach multifunktional eingesetzt werden. Schließlich kann die kapazitive Sensoreinheit – in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Heizdraht der Heckscheibenheizung – auch als Feuchtigkeitssensor agieren, wobei die Feuchtigkeitsmessung auf einer Impedanzmessung basiert. Damit ist die kapazitive Sensoreinheit in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowohl als Näherungssensor und/oder Feuchtigkeitssensor als auch als Scheibenheizung einsetzbar.
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Damit der kapazitive Sensor in einem besonders guten elektrischen Isolator im Flügelelement des Kraftfahrzeugs eingebettet wird, besteht die Fensterscheibe aus einem elektrisch nicht leitenden Material, welches Kunststoff und/oder Glas und/oder Verbundglas umfasst.
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Zum effektiven Einsatz der Schutzeinrichtung wird die kapazitive Sensoreinheit mittels einer Steuerungseinheit des Kraftfahrzeugs verbunden, wobei in Abhängigkeit eines erfassten Objekts durch die kapazitive Sensoreinheit ein Verstellen des Flügelelements steuerbar ist. Dadurch kann eine Bewegung des Flügelelements unterbrochen oder umgekehrt werden. Darüber hinaus kann die kapazitive Sensoreinheit auch als Bedienelement für das Flügelelement dienen.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand einer Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende oder funktionsgleiche Elemente in den einzelnen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Dabei zeigen:
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1 eine als Heckscheibenheizung realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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2 eine weitere als Heckscheibenheizung realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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3 eine weitere als Heckscheibenheizung realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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4 eine weitere als Heckscheibenheizung realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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5 eine weitere als Heckscheibenheizung realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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6 eine zusätzlich zu einer Heckscheibenheizung realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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7 eine weitere als Heckscheibenheizung realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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8 eine weitere Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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9 noch eine weitere Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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10 eine weitere für ein automatisch verstellbares Fenster oder ein Ausstellfenster realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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11 eine weitere für ein automatisch verstellbares Fenster oder ein Ausstellfenster realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit;
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12 eine weitere für ein automatisch verstellbares Fenster oder ein Ausstellfenster realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit; und
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13 eine weitere für ein automatisch verstellbares Fenster oder ein Ausstellfenster realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit.
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Sämtliche in den 1–13 dargestellten Ausführungsformen der kapazitiven Sensoreinheit 1 weisen eine Steuerungseinheit 5 auf, umfassend eine Messschaltung bzw. Auswerteeinheit – hier nicht gezeigt, sowie eine Energiequelle 6, z. B. eine Batterie. Mittels der Steuerungseinheit 5 wird eine Schutzvorrichtung realisiert, die einer Steuerung für ein zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbares Flügelelement dient, insbesondere für eine Tür, eine Klappe, ein Ausstellfenster oder dgl., eines Kraftfahrzeugs, mittels welcher ein Objekt innerhalb eines Bewegungsbereichs des Flügelelements erfassbar ist.
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Je nach Anforderung an die kapazitive Sensoreinheit 1 für die Schutzeinrichtung können deren Detektionseigenschaften durch eine Anpassung der Elektroden bzw. elektrischen Leitungen 3 mittels Form, Leitungsführung, Leitfähigkeit etc. optimiert werden.
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In 1 wird eine als Heckscheibenheizung 4 realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit 1 dargestellt, die auf/in einer Fensterscheibe 2 angeordnet ist. Dabei wird die gesamte Heizflächenstruktur einer herkömmlichen Heckscheibenheizung 4 zusätzlich als kapazitive Sensoreinheit 1 für die Schutzeinrichtung eingesetzt. Dadurch wird eine Detektionsfläche der kapazitiven Sensoreinheit 1 auf einen durch eine Fläche der Heckscheibenheizung 4 definierten Raum beschränkt. Die in der Fensterscheibe 2 angeordnete kapazitive Sensoreinheit 1 ist darüber hinaus noch effektiver, da Glas ein guter Isolator ist. Der Sensor befindet sich dann während eines automatischen Schließens oder Öffnens eines Flügelelements nicht in unmittelbarer Nähe zu einem leitenden Massepol, z. B. die Karosserie des Kraftfahrzeugs. Ein vorbestimmter Abstand zu dem elektrisch leitenden Massepol erleichtert die Auswertung und verbessert die Leistungsfähigkeit des Systems. Ein Gegenpol beeinflusst kapazitiv in ähnlicher Weise wie ein potentielles Hindernis, z. B. ein Finger, eine Hand, eine Wand, ein Objekt usw. Darüber hinaus grenzt die kapazitive Sensoreinrichtung 1 an eine Kante der Fensterscheibe 2, so dass ein in unmittelbarer Nähe befindliches Hindernis oder Objekt sofort erkannt werden kann. Durch die Steuerungseinheit 5 der Schutzeinrichtung erfolgt ein Anhalten oder Reversieren der Bewegung des Flügelelements, bevor es zu einer Berührung mit dem Flügelelement des Kraftfahrzeuges kommt. Dadurch wird das Sicherheitsempfinden eines Fahrgasts positiv beeinflusst.
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Sofern ein Fenster gewölbt ist, wird ein potentielles Kollisions-Objekt zuerst da erfasst, wo es der kapazitiven Sensoreinrichtung 1 am nächsten ist.
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In 2 wird eine weitere als Heckscheibenheizung 4 realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit 1 dargestellt, die auf/in einer Fensterscheibe 2 angeordnet ist. Zur Vergrößerung der Detektionsfläche der kapazitiven Sensoreinheit 1 weist die als Heckscheibenheizung 4 realisierte kapazitive Sensoreinheit 1 eine zusätzliche elektrische Leitung 3 auf.
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In 3 wird eine weitere als Heckscheibenheizung 4 realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit 1 dargestellt, die auf/in einer Fensterscheibe 2 angeordnet ist. Hier ist eine Erweiterung eines Leitungsbildes der Heckscheibenheizung 4 durch elektrische Leitungen 3 vorgesehen, um an der rechten Außenkante ein stärkeres Feld zu erzeugen, wodurch eine sensiblere Hinderniserkennung in dem betreffenden Bereich ermöglicht wird.
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Analog zu 3 ist in 4 eine weitere als Heckscheibenheizung 4 realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit 1 für die linke Außenkante dargestellt, die auf/in einer Fensterscheibe 2 angeordnet ist.
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In 5 ist Analog zu 3 und 4 eine weitere als Heckscheibenheizung 4 realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit 1 für die linke und rechte Außenkante dargestellt, die auf/in einer Fensterscheibe 2 angeordnet ist. Im Falle einer aus dem Fahrgastraum nach außen gewölbten Fensterscheibe 2 ist eine Hinderniserkennung in Schließrichtung an den Außenkanten der Heckscheibe 4 besonders sinnvoll.
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Die Ausführungsform in 6 zeigt eine zusätzlich zu einer Heckscheibenheizung realisierte bzw. integrierte Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit 1. Mit einer eigenen Energiequelle, beispielsweise einer in der Steuerungseinheit 5 integrierten Spannungsquelle, kann die kapazitive Sensoreinheit 1 unabhängig von einer Heckscheibenheizung und deren Energiequelle 6 betrieben werden. Dadurch kann die Schutzeirichtung besonders auf die Erfordernisse für den Einsatz zur Hinderniserkennung abgestimmt werden, z. B. durch Bestimmen der Form und/oder der Führung und/oder Leitfähigkeit der elektrischen Leitungen 3 für die kapazitive Sensoreinheit 1.
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In 7 zeigt eine weitere als Heckscheibenheizung 4 realisierte bzw. integrierte Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit kapazitiver Sensoreinheit 1. Durch Einbringen zusätzlicher elektrischer Leitungen 3 ergeben sich zusätzliche elektrische Felder, wodurch eine höhere Empfindlichkeit bei der Hinderniserkennung und somit Steuerung des Flügelelements erzielt werden kann.
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In 8 ist eine Ausführungsform der Schutzeirichtung dargestellt, bei der die Energiequelle bzw. Spannungsquelle für die Versorgung der kapazitiven Sensoreinheit 1 von der Energiequelle 6 der Heckscheibenheizung 4 unabhängig ist, beispielsweise in der Steuerungseinheit 5 integriert. Darüber hinaus sind die elektrischen Leitungen 3 der kapazitiven Sensoreinheit 1 in dieser bevorzugten Ausführungsform an einem unteren Rand der Fensterscheibe 2 angeordnet, hier unterhalb der Heckscheibenheizung 4. Eine solche Anordnung ist vor allem bei Heckscheiben von Kraftfahrzeugen vorzuziehen, da dieser Rand an die meisten potentiellen Hindernisse im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs grenzt.
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Die Ausführungsform der Schutzeirichtung in 9 zeigt eine alternative Anordnung der elektrischen Leitungen 3 an dem unteren Rand der Fensterscheibe 2. Diese Anordnung ist auch besonders bei Heckscheiben 4 von Kraftfahrzeugen vorzuziehen, da der untere Rand der Fensterscheibe an die meisten potentiellen Hindernisse im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs grenzt.
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In 10 ist eine Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit einer kapazitiven Sensoreinheit 1 für ein automatisch verstellbares Fenster eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Auch in diesem Fall sind die elektrischen Leitungen 3 der kapazitiven Sensoreinheit 1 in der Fensterscheibe integriert. Durch die Anordnung an einem freien Rand der Fensterscheibe 2, kann ein Einquetschen von Objekten zwischen Fensterscheibe 2 und Fensterrahmen 7 bei einem automatischen Schließvorgang des Fensters einer Tür für Kraftfahrzeuge vermieden werden. Darüber hinaus kann auch ein Einklemmen von Objekten, z. B. einem Finger, sowie Beschädigen der Fahrzeugtür, bzw. des Flügelelements, bei einem Schließ- bzw. Öffnungsvorgang des Flügelelements des Kraftfahrzeugs vermieden werden.
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In 11 ist eine weitere Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit einer kapazitiven Sensoreinheit 1 für ein automatisch verstellbares Fenster eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Durch die Anordnung mehrerer elektrischer Leitungen 3 an einem freien Rand der Fensterscheibe 2 kann ein Einquetschen von Objekten zwischen Fensterscheibe 2 und Fensterrahmen 7 bei einem automatischen Schließvorgang des Fensters einer Tür für Kraftfahrzeuge noch besser vermieden werden, da die Empfindlichkeit der kapazitiven Sensoreinheit 1 höher ist als die in der Ausführungsform aus 10.
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In den 12 und 13 werden weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Führung und Anordnung von elektrischen Leitern 3 der kapazitiven Sensoreinrichtung 1 der Schutzvorrichtung für Flügelelemente eines Kraftfahrzeugs gezeigt.
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Bei den Ausführungsformen in den 10 bis 13 ist die Energiequelle bzw. Spannungsquelle für die kapazitive Sensoreinheit 1 in einer dazugehörigen Steuerungseinrichtung 6 untergebracht.
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Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Schutzeinrichtung zur Erkennung von Hindernissen für Flügelelemente bzw. Schließteile eines Kraftfahrzeugs ist, dass diese leicht nachgerüstet werden können. Dies Betrifft insbesondere solche Ausführungsformen, bei denen die elektrischen Leitungen 3 für die kapazitive Sensoreinheit 3 auf einer Fensterscheibe 2 aufgebracht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- kapazitive Sensoreinheit
- 2
- Fensterscheibe
- 3
- elektrische Leitungen
- 4
- Heckscheibenheizung
- 5
- Steuerungseinheit
- 6
- Energiequelle, Spannungsquelle
- 7
- Fensterrahmen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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