DE102012212418A1

DE102012212418A1 - Sensoreinrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012212418A1
Application number: DE102012212418.7A
Authority: DE
Inventors: Rainer Wunsch; Andre Gunreben; Florian Pirchheim
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2014-01-30
Also published as: WO2014012658A1; CN204718619U

Abstract

Eine Sensoreinrichtung für ein Fahrzeug umfasst eine erste Elektrodenanordnung, eine von der ersten Elektrodenanordnung unterschiedliche, zweite Elektrodenanordnung, eine mit der ersten Elektrodenanordnung verbundene, erste Zuleitung, eine mit der zweiten Elektrodenanordnung verbundene, zweite Zuleitung und eine Steuer- und Auswerteinheit, die über die erste Zuleitung mit der ersten Elektrodenanordnung und über die zweite Zuleitung mit der zweiten Elektrodenanordnung verbunden und ausgelegt ist, ein durch die erste Elektrodenanordnung aufgenommenes Signal und ein durch die zweite Elektrodenanordnung aufgenommenes Signal auszuwerten. Dabei ist vorgesehen, dass die erste Zuleitung (200, 200A, 200B) und die zweite Zuleitung (210, 210A, 210B) zumindest abschnittsweise derart einander angenähert sind, dass zumindest eine der Zuleitungen (200, 200A, 200B, 210, 210A, 210B) eine elektromagnetische Abschirmung für die andere der Zuleitungen (200, 200A, 200B, 210, 210A, 210B) bereitstellt. Auf diese Weise wird eine Sensoreinrichtung zur Verfügung gestellt, die eine Reduzierung von durch Zuleitungen aufgenommenen Signalen ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Sensoreinrichtung umfasst eine erste Elektrodenanordnung, eine von der ersten Elektrodenanordnung unterschiedliche, zweite Elektrodenanordnung, eine mit der ersten Elektrodenanordnung verbundene, erste Zuleitung und eine mit der zweiten Elektrodenanordnung verbundene, zweite Zuleitung. Eine Steuer- und Auswerteinheit ist vorgesehen, die über die erste Zuleitung mit der ersten Elektrodenanordnung und über die zweite Zuleitung mit der zweiten Elektrodenanordnung verbunden ist. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist ausgelegt, durch die erste Elektrodenanordnung und die zweite Elektrodenanordnung aufgenommene Signale auszuwerten und abhängig von den aufgenommenen Signalen einen geeigneten Steuerbefehl oder dergleichen zu erzeugen.
Eine aus der EP 1 789 645 B1 bekannte Sensoreinrichtung dieser Art dient zur Steuerung einer automatischen Heckklappenöffnung. Eine erste Elektrodenanordnung und eine zweite Elektrodenanordnung sind hierbei an einem Stoßfänger eines Fahrzeugs angeordnet und dienen dazu, als Näherungssensoren die Annäherung beispielsweise eines Fußes eines Nutzers zu erkennen und in Abhängigkeit von einem dadurch bewirkten Signal ein automatisches Öffnen der Heckklappe einzuleiten.
Bei einer aus der DE 10 2010 049 400 A1 bekannten Sensoreinrichtung zum berührungslosen Betätigen einer Fahrzeugtür sind ein erster Näherungssensor und ein zweiter Näherungssensor vorgesehen, deren räumlich Erstreckung sich unterscheidet, um auf diese Weise an den Näherungssensoren unterschiedliche Signale zu empfangen.
Bei derartigen Sensoreinrichtungen, die mehrere Elektrodenanordnungen und den Elektrodenanordnungen zugeordnete Zuleitungen aufweisen, besteht grundsätzlich das Problem, dass kapazitive Messsignale nicht nur an den Elektrodenanordnungen, sondern auch an den Zuleitungen empfangen werden, die gegebenenfalls missinterpretiert und zu einer Fehlauslösung beispielsweise bei einem automatischen Öffnen einer Heckklappe führen können. Dies ist dadurch bedingt, dass sowohl die Elektrodenanordnungen als auch die Zuleitungen kapazitiv wirken und somit bei Annäherung eines Objekts, beispielsweise bei Annäherung eines Fußes eines Nutzers, ein Signal empfangen, was als solches durch die Steuer- und Auswerteeinheit aufgenommen wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sensoreinrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine Reduzierung von durch Zuleitungen aufgenommenen Signalen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist vorgesehen, dass die erste Zuleitung und die zweite Zuleitung zumindest abschnittsweise derart einander angenähert sind, dass zumindest eine der Zuleitungen eine elektromagnetische Abschirmung für die andere der Zuleitungen bereitstellt.
Die erste Zuleitung und die zweite Zuleitung können sich hierzu zumindest abschnittsweise berühren. Hierunter ist zu verstehen, dass die Zuleitungen mit ihren Umhüllungen zumindest abschnittsweise aneinander anliegen und somit räumlich weitestmöglich einander angenähert sind.
Vorteilhafterweise können die erste Zuleitung und die zweite Zuleitung zumindest abschnittsweise miteinander verdrillt sein. Hierunter ist zu verstehen, dass die erste Zuleitung und die zweite Zuleitung zumindest abschnittsweise gegeneinander verwunden sind, indem sie schraubenförmig umeinander gewickelt sind.
Vorzugsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet, die erste Elektrodenanordnung und die zweite Elektrodenanordnung abwechselnd in einen aktiven Messzustand zu schalten, in dem die Steuer- und Auswerteeinheit über die jeweilige Elektrodenanordnung ein Signal aufnimmt. Die Messung von Signalen erfolgt somit alternierend über die erste Elektrodenanordnung und die zweite Elektrodenanordnung. Die Steuer- und Auswerteeinheit nimmt abwechselnd über die erste und zweite Elektrodenanordnung ein Signal auf, so dass die erste Elektrodenanordnung und die zweite Elektrodenanordnung nicht gleichzeitig aktiv geschaltet sind.
Weil die erste Elektrodenanordnung und die zweite Elektrodenanordnung abwechselnd zur Messung von Signalen verwendet werden und somit jeweils zwischen einem aktiven und einem passiven Messzustand alternieren, werden Messsignale immer nur über eine der Zuleitungen transportiert, nämlich über die Zuleitung, die mit der gerade aktiv geschalteten Elektrodenanordnung verbunden ist. Die andere der Zuleitungen befindet sich in diesem Fall näherungsweise auf einem Massenpotential, weil die zugeordnete Elektrodenanordnung sich im passiven (nicht messenden) Zustand entlädt. Die auf Massepotential befindliche Zuleitung dient dann als Schirmung für die andere, ein Messsignal übertragende Zuleitung und bewirkt aufgrund der räumlichen Annäherung beispielsweise durch Verdrillung, dass ein Einkoppeln von kapazitiven Signalen in die Zuleitung reduziert ist. Auf diese Weise kann ein parasitäres, ungewolltes Messsignal, das kapazitiv an einer Zuleitung empfangen wird, die mit der gerade im aktiven Netzzustand befindlichen Elektrodenanordnung verbunden ist, reduziert werden, so dass der Einfluss der Zuleitung auf das Messsignal gering ist.
In weiterer Ausgestaltung kann die erste Elektrodenanordnung über eine dritte Zuleitung mit einer dritten Elektrodenanordnung und die zweite Elektrodenanordnung über eine vierte Zuleitung mit einer vierten Elektrode verbunden sein. Es liegen somit mehrere Elektrodenpaare vor, die in serieller Weise über Zuleitungen miteinander verbunden sind. In diesem Fall können, zusätzlich zur räumlichen Annäherung der ersten und zweiten Zuleitung, auch die dritte und vierte Zuleitung zumindest abschnittsweise derart einander angenähert sein, dass zumindest eine der Zuleitungen eine elektromagnetische Abschirmung für die andere der Zuleitungen bereitstellt, beispielsweise indem die Zuleitungen miteinander verdrillt sind.
Jede Elektrodenanordnung kann vorteilhafterweise durch einen Metallstreifen oder einen Rundleiter ausgebildet sein, während die jeweils zugeordnete Zuleitung durch einen Draht ausgebildet ist. Die Elektrodenanordnung weist somit eine flächige Erstreckung auf, die vorteilhaft zur Aufnahme kapazitiver Signale geeignet ist, während über die als Draht ausgebildete Zuleitung mit geringerer Empfindlichkeit kapazitive Signale empfangen werden können und zudem, insbesondere durch Verdrillung, eine zusätzliche Abschirmung durch eine andere Zuleitung bewirkt wird.
Durch die räumliche Annährung der Zuleitungen insbesondere durch Verdrillung wird auf kostengünstige Weise eine Abschirmung einer ein Messsignal führenden Zuleitung geschaffen. Dies führt insbesondere zu einer Reduzierung von Messfehlern und kann außerdem eine Verwendung längerer Zuleitungen ermöglichen. Letzteres erlaubt, eine Steuer- und Auswerteinheit räumlich getrennt von Elektrodenanordnungen anzuordnen, so dass die Steuer- und Auswerteinheit gegebenenfalls dorthin in einem Fahrzeug verlegt werden kann, wo hinreichend Bauraum zur Verfügung steht.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Sensoreinrichtung an einem Fahrzeugteil in Form eines Stoßfängers;
2 eine schematische Ansicht eines Hecks eines Fahrzeugs mit daran angeordnetem Stoßfänger, wobei an dem Stoßfänger eine Sensoreinrichtung zum Steuern einer Heckklappenverstellung angeordnet ist;
3 eine schematische Ansicht einer Sensoreinrichtung umfassend zwei Elektrodenanordnungen, die über jeweils eine Zuleitung mit einer Steuer- und Auswerteeinhit verbunden sind;
4 eine schematische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Sensoreinrichtung, bei der mehrere Elektrodenpaare vorgesehen sind, die über Zuleitungen mit einer Steuer- und Auswerteeinheit verbunden sind; und
5 ein Diagramm von aufgenommenen Messsignalen.
1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Sensoreinrichtung 2, die zwei Elektrodenanordnungen 20, 21 aufweist, die an einem Fahrzeugteil 10 in Form eines Stoßfängers angeordnet und über Zuleitungen 200, 210 mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 3 verbunden sind.
Wie in 2 dargestellt, ist der Stoßfänger 10 im Bereich eines Hecks eines Fahrzeugs 1 angeordnet. Die Elektrodenanordnungen 20, 21 erstrecken sich beispielsweise streifenförmig entlang einer Fahrzeugquerrichtung an dem Stoßfänger 10 und dienen, zum Beispiel wie in der EP 1 789 645 B1 und der DE 10 2010 049 400 A1 beschrieben, zum Steuern einer automatischen Heckklappenöffnung. In diesem Rahmen kann eine Heckklappe 11 des Fahrzeugs 1 bei Annäherung eines Objekts, beispielsweise eines Fußes eines Nutzers, ausgelöst durch die Sensoreinrichtung 2 automatisch geöffnet werden, indem die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ein entsprechendes Steuersignal in Abhängigkeit von durch die Elektrodenanordnungen 20, 21 aufgenommenen Messsignalen erzeugt und auf diese Weise die Öffnung der Heckklappe 11 einleitet.
Die Elektrodenanordnungen 20, 21 sind jeweils über eine Zuleitung 200, 210 mit der Steuer- und Auswerteeinheit 3 verbunden. Herkömmlich werden diese Zuleitungen 200, 210 in räumlichem Abstand zueinander verlegt, um ein Übersprechen von Messsignalen bestmöglich zu verhindern. Weil die Zuleitungen 200, 210 dabei jedoch in der Regel nicht geschirmt sind, wirken auch die Zuleitungen 200, 210 für sich kapazitiv und nehmen Signale auf, die an die Steuer- und Auswerteeinheit 3 übertragen werden und gegebenenfalls zu einer Fehlauslösung einer Heckklappenöffnung oder eines anderen zu steuernden Vorgangs führen können.
Dies ist grafisch in 5 links dargestellt. So kann über die Zuleitungen 200, 210 ein Signal Z’ aufgenommen werden, das aufgrund kapazitiver Wirkung bei Annäherung eines Objekts bewirkt wird und sich unter Umständen in seiner Größe nicht wesentlich von einem durch die Elektrodenanordnungen 20, 21 aufgenommenen Signal S’ unterscheidet.
Um durch die Zuleitungen 200, 210 aufgenommene Messsignale zu reduzieren, ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine zumindest abschnittsweise Annäherung der Zuleitungen 200, 201 vorgesehen, indem, wie beispielhaft in 3 dargestellt, die Zuleitungen 200, 210 über eine Länge L miteinander verdrillt werden und somit einen verdrillten Abschnitt V ausbilden.
Werden die Elektrodenanordnungen 20, 21 abwechselnd zum Aufnehmen von Messsignalen verwendet und somit alternierend in einen aktiven Messzustand geschaltet, so befindet sich immer eine der Zuleitungen 200, 210 – nämlich die Zuleitung 200, 210, die mit der gerade nicht aktiv geschalteten Elektrodenanordnung 20, 21 verbunden ist – auf einem Massepotential und dient damit als effektive Schirmung für die andere Zuleitung 210, 200. Aufgrund dieser Schirmung ist die ein Messsignal führende Zuleitung 200, 210 kapazitiv abgeschirmt und somit nur noch gering empfänglich für das Einkoppeln kapazitiver Signale, so dass ein über die Zuleitungen 200, 210 empfangenes Signal Z, dargestellt in 5, reduziert ist im Vergleich zu einem über die Elektrodenanordnungen 20, 21 aufgenommenen Messsignal S.
Die Verdrillung der Zuleitungen 200, 210 kann in einfacher, kostengünstiger Weise erreicht werden. Durch die mittels der Verdrillung erreichte Schirmung der Zuleitungen 200, 210 können die Zuleitungen 200, 210 über einen längeren Weg verlegt werden, ohne dass dies nachteilig für die Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung 2 wäre. Auf diese Weise kann die Steuer- und Auswerteeinheit 3 auch räumlich entfernt von den Elektrodenanordnungen 20, 21 angeordnet werden, zum Beispiel dort, wo ausreichend Bauraum in einem Fahrzeug 1 zur Verfügung steht.
Beispielsweise kann auf diese Weise die Steuer- und Auswerteeinheit 3 auch in einem Trockenraum angeordnet werden, der getrennt ist von einem die Elektrodenanordnungen 20, 21 beherbergenden Nassraum.
Eine andere Ausgestaltung einer Sensoreinrichtung 2 ist in 4 dargestellt. Bei dieser Sensoreinrichtung 2 sind insgesamt vier Elektrodenanordnungen 20A, 20B, 21A, 21B vorgesehen, von denen eine erste Elektrodenanordnung 20A über eine erste Zuleitung 200A und eine zweite Elektrodenanordnung 21A über eine zweite Zuleitung 210A mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 3 verbunden sind. Mit der ersten Elektrodenanordnung 20A ist eine dritte Elektrodenanordnung 20B über eine dritte Zuleitung 200B verbunden, während sich an die zweite Elektrodenanordnung 21A eine vierte Elektrodenanordnung 21B über eine Zuleitung 210B anschließt.
Die Zuleitungen 200A, 210A, 200B, 210B der Sensoreinrichtung 2 gemäß 4 sind paarweise miteinander verdrillt. Die erste Zuleitung 200A ist hierbei über eine Länge L1 zur Ausbildung eines verdrillten Abschnitts V1 mit der zweiten Zuleitung 210A verdrillt, so dass die erste und zweite Zuleitung 200A, 210A auf ihrem Weg von den zugeordneten Elektrodenanordnungen 20A, 21A hin zu der Steuer- und Auswerteeinheit 3 sich gegenseitig schirmen. Die dritte Zuleitung 200B und die vierte Zuleitung 210B sind ebenfalls miteinander verdrillt, und zwar über eine Länge L2 zur Ausbildung eines verdrillten Abschnitts V2, mit dem die Zuleitungen 200B, 210B sich von der dritten und vierten Elektrodenanordnung 20B, 21B hin zu der ersten und zweiten Elektrodenanordnung 20A, 21A erstrecken.
Eine Anordnung, wie sie in 4 beispielhaft dargestellt ist, kann beispielsweise zur Unterbrechung der an einem Stoßfänger 10 erstreckten Elektrodenanordnungen 20A, 20B bzw. 21A, 21B dienen, beispielsweise wenn im Bereich des Stoßfängers 10 eine Anhängerkupplung angeordnet ist und sich eine einheitliche Elektrodenanordnung (wie in 1 dargestellt) nicht über die Anhängerkupplung hinweg erstrecken kann.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungsformen verwirklichen.
Insbesondere können auch mehr als die in 4 dargestellten zwei Elektrodenpaare in serieller Weise über geeignete Zuleitungspaare miteinander verbunden sein, wobei jeweils durch Verdrillung der Zuleitungen eine Schirmung und somit eine störungsarme Übertragung von Sensorsignalen ermöglicht wird.
Grundsätzlich sind auch andere räumliche Annäherungen der Zuleitungen zum Zwecke der Schirmung denkbar, wobei die Verdrillung jedoch eine einfache, kostengünstige, mechanisch stabile und elektromagnetisch effiziente Anordnung darstellt.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
10: Fahrzeugteil (Stoßfänger)
11: Heckklappe
2: Sensoranordnung
20, 21: Elektrodenanordnung
20A, 20B, 21A, 21B: Elektrodenanordnung
200, 210: Zuleitung
200A, 200B, 210A, 210B: Zuleitung
3: Steuer- und Auswerteeinheit
L, L1, L2: Länge
S, S’: Elektrodensignal
V, V1, V2: Verdrillter Abschnitt
Z, Z’: Zuleitungssignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1789645 B1 [0003, 0023]
DE 102010049400 A1 [0004, 0023]

Claims

Sensoreinrichtung für ein Fahrzeug, mit – einer ersten Elektrodenanordnung, – einer von der ersten Elektrodenanordnung unterschiedlichen, zweiten Elektrodenanordnung, – einer mit der ersten Elektrodenanordnung verbundenen, ersten Zuleitung, – einer mit der zweiten Elektrodenanordnung verbundenen, zweiten Zuleitung und – einer Steuer- und Auswerteinheit, die über die erste Zuleitung mit der ersten Elektrodenanordnung und über die zweite Zuleitung mit der zweiten Elektrodenanordnung verbunden und ausgelegt ist, ein durch die erste Elektrodenanordnung aufgenommenes Signal und ein durch die zweite Elektrodenanordnung aufgenommenes Signal auszuwerten, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuleitung (200, 200A, 200B) und die zweite Zuleitung (210, 210A, 210B) zumindest abschnittsweise derart einander angenähert sind, dass zumindest eine der Zuleitungen (200, 200A, 200B, 210, 210A, 210B) eine elektromagnetische Abschirmung für die andere der Zuleitungen (200, 200A, 200B, 210, 210A, 210B) bereitstellt.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuleitung (200, 200A, 200B) und die zweite Zuleitung (210, 210A, 210B) sich zumindest abschnittsweise berühren.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuleitung (200, 200A, 200B) und die zweite Zuleitung (210, 210A, 210B) zumindest abschnittsweise miteinander verdrillt sind.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteinheit (3) ausgebildet ist, die erste Elektrodenanordnung (20, 20A, 20B) und die zweite Elektrodenanordnung (21, 21A, 21B) abwechselnd in einen aktiven Messzustand zu schalten, in dem die Steuer- und Auswerteeinheit (3) über die jeweilige Elektrodenanordnung (20, 20A, 20B, 21, 21A, 21B) ein Signal (S) aufnimmt.
Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (200, 200A, 200B, 210, 210A, 210B) der Elektrodenanordnung (20, 20A, 20B, 21, 21A, 21B), die sich gerade nicht in dem aktiven Messzustand befindet, näherungsweise auf einem Massepotential liegt.
Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrodenanordnung (20A) über eine dritte Zuleitung (200B) mit einer dritten Elektrodenanordnung (20B) und die zweite Elektrodenanordnung (21A) über eine vierte Zuleitung (210B) mit einer vierten Elektrodenanordnung (21B) verbunden ist.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die dritte Zuleitung (200B) und die vierte Zuleitung (210B) zumindest abschnittsweise derart einander angenähert sind, dass zumindest eine der Zuleitungen (200B, 210B) eine elektromagnetische Abschirmung für die andere der Zuleitungen (200B, 210B) bereitstellt.
Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (20, 20A, 20B, 21, 21A, 21B) durch einen Metallstreifen oder einen Rundleiter und die zugeordnete Zuleitung (200, 200A, 200B, 210, 210A, 210B) durch einen Draht ausgebildet ist.