DE102013017221B4 - Sensor module for contactless actuation of an adjustable vehicle part - Google Patents
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Abstract
Sensormodul (1) zur berührungslosen Betätigung eines verstellbaren Fahrzeugteils, mit einem kapazitiven Näherungssensor (2), der zwei Sensorelektroden (3,4) sowie eine elektronische Auswerteeinheit (5) umfasst, wobei jede Sensorelektrode (3,4) über eine jeweils zugeordnete elektrische Zuleitung (6,7) mit der Auswerteeinheit (5) verbunden ist, sowie mit einem flächigen Träger (8), an dem sowohl die Sensorelektroden (3,4) als auch die Auswerteeinheit (5) befestigt sind, wobei die Sensorelektroden (3,4) und deren Zuleitungen (6,7) in einer Anzahl von diskreten Befestigungspunkten oberflächlich an dem Träger (8) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterdrückung einer gegenseitigen elektrischen Beeinflussung der Sensorsignale beider Sensorelektroden (3,4) jede Zuleitung (6,7) entlang eines vorgegebenen Leitungspfads geführt ist, so dass der Abstand jeder Zuleitung (6,7) zu der jeweils anderen Sensorelektrode (4;3) und deren Zuleitung (7;6) einen definierten Mindestabstand nicht unterschreitet, und dass die Auswerteeinheit (5) derart an dem Träger (8) befestigt ist, dass die Auswerteeinheit (5) oder zumindest die elektronischen Komponenten derselben zur Unterdrückung einer elektrischen Beeinflussung der Sensorsignale der Sensorelektroden (3,4) durch die Auswerteeinheit (5) gegenüber einer Grundebene (24) des Trägers (8), innerhalb der die Sensorelektroden (3,4) verlegt sind, herausgehoben sind.Sensor module (1) for contactless actuation of an adjustable vehicle part, with a capacitive proximity sensor (2) which comprises two sensor electrodes (3,4) and an electronic evaluation unit (5), each sensor electrode (3,4) having a respective associated electrical supply line (6,7) is connected to the evaluation unit (5) and to a flat carrier (8) to which both the sensor electrodes (3,4) and the evaluation unit (5) are attached, the sensor electrodes (3,4 ) and whose supply lines (6,7) are attached to the surface of the carrier (8) in a number of discrete attachment points, characterized in that in order to suppress mutual electrical interference of the sensor signals of both sensor electrodes (3,4), each supply line (6,7 ) is routed along a predetermined line path, so that the distance between each supply line (6,7) and the other sensor electrode (4;3) and its supply line (7;6) does not fall below a defined minimum distance, and that the evaluation unit (5) is attached to the carrier (8) in such a way that the evaluation unit (5) or at least the electronic components thereof for suppressing an electrical influencing of the sensor signals of the sensor electrodes (3, 4) by the evaluation unit (5) with respect to a base plane (24) of the carrier (8), within which the sensor electrodes (3.4) are laid, are lifted out.
Description
Bei modernen Fahrzeugen kommen zunehmend anstelle von elektromechanischen Tastschaltern Sensoren zum Einsatz, mit denen Stellbefehle zur Verstellung von beweglichen Fahrzeugteilen berührungslos abgegeben werden können. Solche Sensoren werden unter anderem als berührungslose Heckklappenschalter eingesetzt, um - beispielsweise durch eine Fußbewegung - das automatische Öffnen oder Schließen der Heckklappe auslösen zu können. Ein derartiger berührungsloser Heckklappenschalter ist aus
Als Sensor zur Erkennung des berührungslos gegebenen Stellbefehls wird häufig ein kapazitiver Näherungssensor eingesetzt. Ein üblicher, als berührungsloser Heckklappenschalter eingesetzter Näherungsensor umfasst häufig zwei Sensorelektroden sowie eine zugehörige elektronische Auswerteeinheit. Durch Beaufschlagung der Sensorelektroden mit einem elektrischen Sensorsignal wird in einem dem Sensorelektroden vorgelagerten Raumbereich ein elektrisches Sensorfeld aufgebaut. Die Auswerteeinheit misst hierbei in der Regel die Kapazität der Sensorelektroden gegenüber Masse. In einer alternativen Bauform eines kapazitiven Näherungssensors kann abweichend hiervon auch die Kapazität mindestens einer Sensorelektrode (Sendelektrode) gegenüber einer weiteren Sensorelektrode (Empfangselektrode) gemessen werden. Die Funktion des kapazitiven Näherungssensors beruht bei beiden Bauformen auf dem physikalischen Effekt, dass ein sich an den Sensor annähernder Gegenstand, insbesondere ein Körperteil eines Fahrzeugnutzers, durch Wechselwirkung mit dem elektrischen Sensorfeld die messbare Kapazität des Näherungssensors beeinflusst.A capacitive proximity sensor is often used as a sensor for detecting the actuating command given without contact. A conventional proximity sensor used as a non-contact tailgate switch often includes two sensor electrodes and an associated electronic evaluation unit. By applying an electrical sensor signal to the sensor electrodes, an electrical sensor field is built up in a spatial area in front of the sensor electrodes. The evaluation unit usually measures the capacitance of the sensor electrodes with respect to ground. In an alternative design of a capacitive proximity sensor, the capacitance of at least one sensor electrode (transmitter electrode) can also be measured with respect to another sensor electrode (receiver electrode). In both designs, the function of the capacitive proximity sensor is based on the physical effect that an object approaching the sensor, in particular a body part of a vehicle user, influences the measurable capacitance of the proximity sensor through interaction with the electrical sensor field.
Üblicherweise sind bei einem kapazitiven Näherungssensor die Sensorelektroden mit der Auswerteeinheit jeweils über eine elektrische Zuleitung (Drahtleitung) galvanisch verbunden. Nachteiligerweise verursacht die mechanische Fixierung der Zuleitungen am Kraftfahrzeug einen nicht unerheblichen Montageaufwand. Zudem erzeugen die elektrischen Zuleitungen ein gewisses elektrisches Streufeld, das das Messergebnis des Näherungssensors verfälschen kann. Insbesondere kann es zu unerwünschten, gegenseitigen Beeinflussungen der beiden Sensorelektroden und der angeschlossenen Zuleitungen untereinander oder zu Wechselwirkungen zwischen den Zuleitungen und anderen leitenden oder spannungsführenden Teilen im Kraftfahrzeug (z.B. Karosserieteilen oder Kabelbäumen des Bordnetzes) kommen. Besonders gravierend ist dieser Störeffekt bei Näherungssensoren, deren - in der Regel flexible - Zuleitungen einzeln bei der Fahrzeugmontage verlegt werden. Dies liegt insbesondere daran, dass in diesem Fall die Leitungsführung regelmäßig in zumindest geringem Umfang von Fahrzeug zu Fahrzeug variiert, wodurch auch die durch die Zuleitungen hervorgerufenen Störeffekte gewissen fahrzeugindividuellen Unterschieden unterliegen. Zudem können die Störeffekte - verursacht durch eine Bewegung der Zuleitungen - auch zeitliche Änderungen aufweisen. Aus beiden Gründen können diese Störeffekte nicht oder nur mit hohem Aufwand bei der Signalauswertung kompensiert werden.In the case of a capacitive proximity sensor, the sensor electrodes are usually electrically connected to the evaluation unit via an electrical supply line (wire line). The disadvantage is that the mechanical fixing of the supply lines to the motor vehicle involves a not inconsiderable amount of assembly work. In addition, the electrical supply lines generate a certain electrical stray field that can falsify the measurement result of the proximity sensor. In particular, the two sensor electrodes and the connected supply lines can adversely affect each other, or there can be interactions between the supply lines and other conductive or live parts in the vehicle (e.g. body parts or wiring harnesses of the vehicle electrical system). This disruptive effect is particularly serious in the case of proximity sensors whose - generally flexible - supply lines are laid individually during vehicle assembly. This is due in particular to the fact that in this case the routing of the lines regularly varies, at least to a small extent, from vehicle to vehicle, as a result of which the interference effects caused by the supply lines are also subject to certain vehicle-specific differences. In addition, the interference effects - caused by a movement of the supply lines - can also show changes over time. For both reasons, these interference effects cannot be compensated for in the signal evaluation, or only with great effort.
Zur Vereinfachung der Montage eines kapazitiven Näherungssensors wird in
Ein Sensormodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein diesbezüglich verbessertes Sensormodul zur berührungslosen Betätigung eines verstellbaren Fahrzeugteils anzugeben.The invention is based on the object of specifying a sensor module that is improved in this regard for contactless actuation of an adjustable vehicle part.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Advantageous and partly inventive embodiments and further developments of the invention are set out in the dependent claims and the following description.
Das erfindungsgemäße Sensormodul umfasst einen kapazitiven Näherungssensor mit zwei Sensorelektroden und einer elektronischen Auswerteeinheit. Jede Sensorelektrode ist hierbei über eine jeweils zugeordnete elektrische Zuleitung mit der Auswerteeinheit verbunden. Das Sensormodul umfasst des Weiteren einen flächigen Träger, an dem sowohl die Sensorelektroden als auch die Zuleitungen und die Auswerteeinheit befestigt sind.The sensor module according to the invention includes a capacitive proximity sensor with two sensor electrodes and an electronic evaluation unit. In this case, each sensor electrode is connected to the evaluation unit via an associated electrical supply line. The sensor module also includes a flat carrier to which both the sensor electrodes and the supply lines and the evaluation unit are attached.
Erfindungsgemäß sind nun die Sensorelektroden und deren Zuleitungen in einer Anzahl von diskreten (das heißt lokal begrenzten) Befestigungspunkten oberflächlich an dem Träger befestigt. Zur Unterdrückung einer gegenseitigen elektrischen Beeinflussung der Sensorsignale beider Sensorelektroden ist hierbei jede Zuleitung entlang eines vorgegebenen Leitungspfads geführt, wobei dieser Leitungspfad derart gewählt ist, dass der Abstand einer jeden Zuleitung zu der jeweils anderen Zuleitung und der dieser zugeordneten Sensorelektrode einen definierten Mindestabstand nicht unterschreitet. Beide Zuleitungen halten zu der jeweils anderen Sensorelektrode und deren Zuleitung mit anderen Worten an jedem Punkt ihres Leitungsverlaufs einen Abstand ein, der mindestens dem definierten Mindestabstand entspricht.According to the invention, the sensor electrodes and their leads are attached to the surface of the carrier in a number of discrete (ie locally limited) attachment points. To the In order to suppress mutual electrical interference between the sensor signals of both sensor electrodes, each supply line is routed along a predetermined line path, with this line path being selected in such a way that the distance between each supply line and the other supply line and the sensor electrode assigned to it does not fall below a defined minimum distance. In other words, both supply lines maintain a distance from the respective other sensor electrode and its supply line at every point of their line course, which distance at least corresponds to the defined minimum distance.
Dieser Mindestabstand ist derart gewählt, dass eine gegenseitige elektrische Beeinflussung der Sensorsignale beider Sensorelektroden sicher ausgeschlossen ist und beträgt in zweckmäßiger Ausführung mindestens 5mm, vorzugsweise mindestens 14mm und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ca. 3-4 cm. This minimum distance is selected in such a way that mutual electrical interference between the sensor signals of both sensor electrodes is reliably ruled out and is at least 5 mm, preferably at least 14 mm and in a particularly preferred embodiment approximately 3-4 cm.
Durch die oberflächliche und punktweise Befestigung der Sensorelektroden und deren Zuleitungen auf dem Träger ist das Sensormodul einerseits einfach herzustellen. Vorzugsweise sind die Sensorelektroden und deren Zuleitungen dabei von dem Träger abnehmbar, so dass die Sensorelektroden und die Zuleitungen bei Bedarf ausgetauscht werden können. Gleichzeitig werden durch die auf die Einhaltung des Mindestabstands abstellende Leitungsführung Störeffekte durch elektrisches „Übersprechen“ zwischen den Sensorelektroden und deren Zuleitungen effektiv unterdrückt (d.h. im Rahmen der Messgenauigkeit gänzlich unterbunden oder zumindest auf ein tolerierbares Maß reduziert).On the one hand, the sensor module is easy to manufacture due to the superficial and point-by-point attachment of the sensor electrodes and their supply lines to the carrier. Preferably, the sensor electrodes and their leads can be removed from the carrier, so that the sensor electrodes and the leads can be replaced if necessary. At the same time, the wiring, which is based on maintaining the minimum distance, effectively suppresses interference from electrical "crosstalk" between the sensor electrodes and their leads (i.e. completely suppressed within the scope of measuring accuracy or at least reduced to a tolerable level).
Erfindungsgemäß ist zudem die Auswerteeinheit derart an dem Träger befestigt, dass die gesamte Auswerteeinheit oder zumindest die elektronischen Komponenten derselben aus einer Grundebene des Trägers herausgehoben sind. Als Grundebene des Trägers wird hierbei diejenige Ebene (im Sinne einer gedachten mathematischen Fläche) bezeichnet, innerhalb der die Sensorelektroden auf dem Träger verlegt sind. Der Begriff „Grundebene“ bezeichnet also diejenige gedachte mathematische Fläche, innerhalb der die Sensorelektroden verlaufen, so dass diese Ebene - sofern die Sensorelektroden auf dem Träger nicht geradlinig und parallel zueinander verlegt sind - unter Umständen auch im dreidimensionalen Raum gekrümmt sein kann. Dadurch, dass die Auswerteeinheit aus der Grundebene des Trägers herausgehoben, und somit quasi „über“ den Sensorelektroden befestigt ist, kann auf insgesamt vergleichsweise kompaktem Bauraum ein besonders großer Abstand zwischen der Auswerteeinheit und den Sensorelektroden sichergestellten werden. Dies gilt insbesondere für eine bevorzugte Ausführungsform des Sensormoduls, bei dem die Auswerteeinheit zwischen den Sensorelektroden angeordnet ist. Die gegenüber der Grundebene des Trägers herausgehobene Anordnung der Auswerteeinheit begünstigt zudem die Führung der Zuleitungen.According to the invention, the evaluation unit is also attached to the carrier in such a way that the entire evaluation unit or at least the electronic components thereof are lifted out of a base plane of the carrier. The basic plane of the carrier is that plane (in the sense of an imaginary mathematical area) within which the sensor electrodes are laid on the carrier. The term "basic plane" therefore refers to the imaginary mathematical area within which the sensor electrodes run, so that this plane - if the sensor electrodes are not laid in a straight line and parallel to one another on the carrier - may also be curved in three-dimensional space. Due to the fact that the evaluation unit is lifted out of the base plane of the carrier and is thus fastened more or less "above" the sensor electrodes, a particularly large distance between the evaluation unit and the sensor electrodes can be ensured in an overall comparatively compact installation space. This applies in particular to a preferred embodiment of the sensor module in which the evaluation unit is arranged between the sensor electrodes. The raised arrangement of the evaluation unit compared to the base level of the carrier also favors the routing of the supply lines.
Um die Auswerteeinheit in der gegenüber der Grundebene hervorgehobenen Position zu fixieren, kann grundsätzlich im Rahmen der Erfindung die Auswerteeinheit mit geeigneten Füßen an dem Träger befestigt sein, die einen entsprechenden Abstand zumindest der elektronischen Komponenten der Auswerteeinheit zu dem Träger sicherstellen. Alternativ hierzu kann im Rahmen der Erfindung der Auswerteeinheit und dem Träger auch ein entsprechendes Abstandsstück zwischengeordnet sein. Vorzugsweise ist aus dem Träger aber ein gegenüber der Grundebene erhabener Montagesockel zur Befestigung des Auswerteeinheit ausgeformt. Dieser Montagesockel hat insbesondere etwa die Form einer Sicke oder eines Doms. Der Montagesockel ist dabei insbesondere zwischen den mit Abstand parallel zueinander an dem Träger fixierten Sensorelektroden angeordnet. Der Montagesockel ist vorzugsweise mit einem (insbesondere einstückig mit dem Montagesockel ausgeführten) Federelement versehen, das bei der Montage der Auswerteeinheit zwischen dieser und dem Montagesockel verspannt wird. Auf diese Weise werden etwaige Bewegungsfreiheitsgrade der Auswerteeinheit gegenüber dem Sockel angefedert, zum Beispiel um Vibrationen der Auswerteeinheit zu dämpfen.In order to fix the evaluation unit in the raised position relative to the ground plane, the evaluation unit can basically be fastened to the carrier with suitable feet within the scope of the invention, which ensure a corresponding spacing at least of the electronic components of the evaluation unit from the carrier. As an alternative to this, a corresponding spacer can also be arranged between the evaluation unit and the carrier within the scope of the invention. Preferably, however, a mounting base that is raised relative to the base plane is formed from the carrier for fastening the evaluation unit. In particular, this mounting base has the shape of a bead or a dome. In this case, the mounting base is arranged in particular between the sensor electrodes which are fixed parallel to one another on the carrier at a distance. The mounting base is preferably provided with a spring element (in particular designed in one piece with the mounting base) which is braced between the evaluation unit and the mounting base when the evaluation unit is mounted. In this way, any degrees of freedom of movement of the evaluation unit relative to the base are spring-loaded, for example in order to dampen vibrations of the evaluation unit.
Aus Gründen des häufig stark beengten Bauraums lassen sich die Zuleitungen häufig nicht vollständig kreuzungsfrei auf der Oberfläche des Trägers verlegen. Entsprechend ist bei dem Sensormodul in der Regel mindestens ein Überlappungspunkt vorhanden, an dem mindestens eine der Zuleitungen in einer Richtung quer zu der Grundebene des Trägers mit der anderen Zuleitung oder der dieser zugeordneten Sensorelektrode überlappt. Um an dem oder jedem Überlappungspunkt eine gegenseitige elektrische Beeinflussung der Sensorsignale beider Sensorelektroden zu vermeiden, wird die überlappende Zuleitung durch den Träger mit Abstand zu der anderen Sensorelektrode oder der dieser zugeordneten anderen Zuleitung fixiert.Due to the frequently very cramped installation space, the supply lines can often not be routed completely without crossing on the surface of the carrier. Correspondingly, the sensor module generally has at least one overlap point, at which at least one of the leads overlaps the other lead or the sensor electrode assigned to it in a direction transverse to the base plane of the carrier. In order to avoid mutual electrical influencing of the sensor signals of both sensor electrodes at the or each overlapping point, the overlapping supply line is fixed by the carrier at a distance from the other sensor electrode or the other supply line assigned to it.
Im Sinne einer einfachen Montage des Sensormoduls, sowie um die Sensorelektroden und deren Zuleitungen gegebenenfalls austauschen zu können, sind die Sensorelektroden und/oder die Zuleitungen vorzugsweise mittels federnder Halteklammern an dem Träger befestigt. Die Sensorelektroden und/oder die Zuleitungen sind somit mit dem Träger verklipst bzw. verklemmt. Die Halteklammern sind vorzugsweise einstückig aus dem Träger ausgeformt.In terms of simple assembly of the sensor module and to be able to exchange the sensor electrodes and their leads if necessary, the sensor electrodes and/or the leads are preferably attached to the carrier by means of resilient retaining clips. The sensor electrodes and/or the supply lines are thus clipped or clamped to the carrier. The retaining clips are preferably formed in one piece from the carrier.
In bevorzugter Ausführung des Sensormoduls sind die Zuleitungen jeweils mit einem Längsende der zugehörigen Sensorelektrode kontaktiert. Die Längsenden der Sensorelektroden liegen regelmäßig auch im Bereich der Längsenden des Trägers. Um die Sensorelektroden zu kontaktieren, müssen daher auch die Zuleitungen bis zu den Längsenden des Trägers geführt und hier in der Regel um etwa 180° umgebogen werden. Um zu verhindern, dass die Zuleitungen dabei über das Längsende des Trägers hinausragen und hierdurch gegebenenfalls in die Nähe einer externen Störquelle wie z.B. eines anderen leitenden oder spannungsführenden Fahrzeugteils geraten, ist vorzugsweise an mindestens einem Längsende des Trägers eine Querwand ausgeformt, die als Anschlag für mindestens eine Zuleitung dient. Durch die oder jede Querwand wird ein definierter Abstand der Zuleitung zu externen Störquellen im Kraftfahrzeug sichergestellt, so dass entsprechende Störungen ausgeschlossen sind.In a preferred embodiment of the sensor module, the feed lines are each contacted with a longitudinal end of the associated sensor electrode. The longitudinal ends of the sensor electrodes are also regularly in the area of the longitudinal ends of the carrier. In order to make contact with the sensor electrodes, the supply lines must therefore also be routed to the longitudinal ends of the carrier and generally bent here by about 180°. In order to prevent the supply lines from protruding beyond the longitudinal end of the support and thereby possibly getting close to an external source of interference such as another conductive or live vehicle part, a transverse wall is preferably formed on at least one longitudinal end of the support, which serves as a stop for at least a supply line is used. A defined distance between the supply line and external interference sources in the motor vehicle is ensured by the or each transverse wall, so that corresponding interferences are ruled out.
In einer zweckmäßigen Bauform des Sensormoduls sind ferner die Sensorelektroden zumindest im Bereich eines Längsendes mit Längsspiel am Träger gehalten. Das Längsspiel bewirkt einerseits eine gewisse Toleranz des Trägers gegenüber herstellungsbedingten Schwankungen der Elektrodenlänge. Zudem ermöglicht das Längsspiel, dass die Sensorelektroden und der Träger bei Temperaturänderungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten gegeneinander „arbeiten“ können, ohne dass schädliche Materialspannungen in den Sensorelektroden oder dem Träger auftreten, und ohne dass sich die Sensorelektroden gegenüber der Trägeroberfläche aufwölben.In an expedient design of the sensor module, the sensor electrodes are also held on the carrier with longitudinal play, at least in the region of one longitudinal end. On the one hand, the longitudinal play causes a certain tolerance of the carrier with regard to fluctuations in the electrode length caused by production. In addition, the longitudinal play allows the sensor electrodes and the carrier to "work" against each other when the temperature changes due to different coefficients of expansion, without damaging material stresses occurring in the sensor electrodes or the carrier, and without the sensor electrodes bulging against the carrier surface.
Die Sensorelektroden sind vorzugsweise als Rundleiter ausgebildet, wobei allerdings auch andere Elektrodenformen, beispielsweise Flachleiter, im Rahmen der Erfindung einsetzbar sind. Der Träger besteht vorzugsweise aus einem einstückigen Kunststoffteil, das beispielsweise durch Spritzgießen, Thermoformen („Tiefziehen“) oder einen kombinierten Prozess hergestellt ist. Der Träger hat dabei vorzugsweise eine schalenartige Gestalt und ist somit insbesondere über einen Großteil seiner Flächenausdehnung geschlossen. Alternativ kann der Träger allerdings im Rahmen der Erfindung auch mit Durchbrüchen versehen sein und somit eher eine netz- oder gitterartige Struktur aufweisen.The sensor electrodes are preferably in the form of round conductors, although other electrode shapes, for example flat conductors, can also be used within the scope of the invention. The carrier preferably consists of a one-piece plastic part that is produced, for example, by injection molding, thermoforming (“deep drawing”) or a combined process. The carrier preferably has a shell-like shape and is therefore closed in particular over a large part of its surface area. Alternatively, however, the carrier can also be provided with openings within the scope of the invention and thus have a net-like or lattice-like structure.
Der kapazitive Näherungssensor wird bevorzugt zur Erkennung eines berührungslos gegebenen Stellbefehls für ein bewegbares Fahrzeugteil, insbesondere einer motorisch verstellbaren Heckklappe herangezogen. In diesem Fall ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, das Messsignal der oder jeder Sensorelektrode mit bestimmten, hinterlegten Kriterien zu vergleichen, die den typischen Verlauf des Sensorsignals für den Fall kennzeichnen, dass ein Fahrzeugnutzer im Sensorfeld des Näherungssensors eine bestimmte Körperbewegung vollzieht. Bei Anwendung als berührungsloser Heckklappenschalter handelt es sich bei dieser Körperbewegung insbesondere um eine Fußkickbewegung unter die hintere Stoßfängerverkleidung des Fahrzeugs.The capacitive proximity sensor is preferably used to detect a control command given without contact for a movable vehicle part, in particular a motorized adjustable tailgate. In this case, the evaluation unit is set up to compare the measurement signal of the or each sensor electrode with specific, stored criteria that characterize the typical course of the sensor signal in the event that a vehicle user performs a specific body movement in the sensor field of the proximity sensor. In particular, when used as a non-contact liftgate switch, this body movement is a foot-kicking movement under the vehicle's rear bumper fascia.
Sofern die Auswerteeinheit einen den hinterlegten Kriterien genügenden Verlauf des Messsignals erkennt, schließt die Auswerteeinheit hierbei auf die Abgabe eines entsprechenden Stellbefehls durch den Fahrzeugnutzer und veranlasst die Verstellung des bewegbaren Fahrzeugteils. Alternativ zu der bereits erwähnten Heckklappe kann es sich bei dem bewegbaren Fahrzeugteil auch um eine Fahrzeugseitentür, ein Fahrzeugfenster, einen Fahrzeugsitz, ein Klappverdeck, ein Schiebedach, einen Motorraumdeckel, etc. handeln.If the evaluation unit recognizes a course of the measurement signal that satisfies the stored criteria, the evaluation unit concludes that the vehicle user has issued a corresponding control command and causes the movable vehicle part to be adjusted. As an alternative to the tailgate already mentioned, the movable vehicle part can also be a vehicle side door, a vehicle window, a vehicle seat, a folding top, a sunroof, an engine compartment lid, etc.
Die vorstehend beschriebene Funktionalität zur Erkennung eines Stellbefehls kann alternativ auch in einer von der Auswerteeinheit des Näherungssensors getrennten Steuereinheit implementiert sein. Die Auswerteeinheit des Näherungssensors dient in diesem Fall zur Ableitung eines für die Kapazität des Sensors charakteristischen Kapazitätssignals aus dem ursprünglichen Sensorsignal, wobei die Auswerteeinheit des Näherungssensors dieses Kapazitätssignal der weiteren Steuereinheit als Eingangsgröße zuführt.Alternatively, the above-described functionality for detecting a positioning command can also be implemented in a control unit that is separate from the evaluation unit of the proximity sensor. In this case, the evaluation unit of the proximity sensor is used to derive a capacitance signal characteristic of the capacitance of the sensor from the original sensor signal, with the evaluation unit of the proximity sensor supplying this capacitance signal to the further control unit as an input variable.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in perspektivischer Ansicht von schräg oben auf eine Frontseite ein Sensormodul zur berührungslosen Betätigung einer Fahrzeug-Heckklappe mit einem kapazitiven Näherungssensor, der zwei Sensorelektroden, eine elektronische Auswerteeinheit sowie zwei die Sensorelektroden jeweils mit der Auswerteeinheit verbindende elektrische Zuleitungen aufweist, sowie mit einem Träger, auf dem die Sensorelektroden, die Auswerteeinheit und die Zuleitungen befestigt sind, -
2 in gegenüber1 gedrehter perspektivischer Ansicht das Sensormodul, -
3 in perspektivischer Ansicht aus Blickrichtung III gemäß1 das Sensormodul, -
4 in perspektivischer Ansicht aus Blickrichtung IV gemäß1 das Sensormodul, -
5 in Draufsicht auf die Frontseite den Träger des Sensormoduls gemäß1 , -
6 in Darstellung gemäß3 den Träger, -
7 in perspektivischer Ansicht mit Blick auf die Frontseite den etwa mittig quergeschnitten dargestellten Träger, und -
8 in perspektivischer Darstellung mit Blick auf die Schnittkante den quergeschnittenen Träger.
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1 in a perspective view obliquely from above on a front side, a sensor module for the contactless actuation of a vehicle tailgate with a capacitive proximity sensor, which has two sensor electrodes, an electronic evaluation unit and two electrical supply lines connecting the sensor electrodes to the evaluation unit, as well as a carrier on which the sensor electrodes, the evaluation unit and the supply lines are fixed, -
2 in opposite1 rotated perspective view of the sensor module, -
3 in a perspective view from viewing direction III according to1 the sensor module, -
4 in a perspective view from viewing direction IV according to1 the sensor module, -
5 in top view of the front side the carrier of the sensor module according to1 , -
6 in representation according to3 the carrier -
7 in a perspective view looking at the front, the carrier shown cross-sectioned approximately in the middle, and -
8th in a perspective view looking at the cut edge of the cross-cut carrier.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are always provided with the same reference symbols in all figures.
Die
Die Sensorelektroden 3,4, die Zuleitungen 6,7 und die Auswerteeinheit 5 sind an einer gemeinsamen Seite des Trägers 8 befestigt, die nachfolgend - angelehnt an die vorgesehene Einbaulage des Sensormoduls 1 in einem Kraftfahrzeug sowie an die Perspektive aus
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Sensorelektroden 3 und 4 jeweils als zylindrische, flexible Rundelektroden in Form jeweils eines isolierten Rundleiters ausgebildet. Bei dem Rundleiter kann es sich um einen massiven Draht, einen Litzenleiter oder um den Mantelleiter eines Koaxialkabels handeln. Der bei einem Koaxialkabel üblicherweise vorgesehene Innenleiter kann hierbei optional weggelassen oder durch eine Seele aus nicht-leitendem Material, insbesondere Kunststoff ersetzt sein.In the exemplary embodiment shown, both sensor electrodes 3 and 4 are each designed as cylindrical, flexible round electrodes in the form of an insulated round conductor. The round conductor can be a solid wire, a stranded conductor or the sheathed conductor of a coaxial cable. The inner conductor usually provided in a coaxial cable can optionally be left out or replaced by a core made of non-conductive material, in particular plastic.
Die Auswerteeinheit 5 umfasst als wesentlichen Bestandteil eine (nicht explizit dargestellte) Auswerteelektronik, die vorzugsweise einen Mikrocontroller umfasst. Die Auswerteelektronik ist mit einem Gehäuse 13 gekapselt (d.h. hermetisch, nämlich wasserdicht und bevorzugt gasdicht umhüllt) und somit vor Umwelteinflüssen geschützt. Das Gehäuse 13 besteht im dargestellten Beispiel aus zwei Kunststoffteilen, nämlich einer Gehäusebasis 14, an der auch die Auswerteelektronik befestigt ist, und einem topfartigen, auf die Gehäusebasis 14 aufgestülpten Gehäusedeckel 15. Die Gehäusebasis 14 und der Gehäusedeckel 15 sind hierbei durch Veschweißung, Verklebung oder eine oder mehrere Dichtlippen dicht verschlossen. Zur Kontaktierung der Zuleitungen 6 und 7 sind an dem Gehäuse 13 entsprechende Steckverbinder 16 bzw. 17 vorgesehen. Ein weiterer Steckverbinder 18 dient zum Anschluss einer (nicht explizit dargestellten) Steuerleitung, über die die Auswerteeinheit 5 einerseits mit mindestens einem externen Steuergerät kommuniziert, und über die der Steuereinheit 5 andererseits die zum Betrieb nötige elektrische Energie zugeführt wird.The evaluation unit 5 includes as an essential component (not explicitly shown) evaluation electronics, which preferably includes a microcontroller. The evaluation electronics are encapsulated with a housing 13 (i.e. hermetically, namely watertight and preferably gas-tightly encased) and are thus protected from environmental influences. In the example shown, the
Der Träger 8 ist durch ein einstückiges schalenartiges Kunststoffteil gebildet, das in einem Spritzgussverfahren und/oder Thermoformingverfahren hergestellt ist.The
Die Steuereinheit 5 ist mit dem Träger 8 im dargestellten Ausführungsbeispiel verschraubt. Sie kann aber auch auf andere Weise, beispielsweise durch Vernietung, Verklebung oder Verschweißung an dem Träger 8 befestigt sein. Die Sensorelektroden 3 und 4 sind jeweils durch federnde (Halte-)Klammern 19 an dem Träger 8 fixiert, wobei diese Klammern 19 einstückig aus dem Material des Trägers 8 ausgeformt sind. Auch die Zuleitungen 6 und 7 sind durch federnde, einstückig aus dem Träger 8 ausgeformte (Halte-)Klammern 20 am Träger 8 fixiert. Die Sensorelektroden 3,4 und die zugehörigen Zuleitungen 6 bzw. 7 sind somit mit dem Träger 8 verklipst bzw. verklemmt. Die Klammern 19 und 20 sind dabei derart gestaltet, dass die Sensorelektroden 3,4 mit den zugehörigen Zuleitungen 6,7 - z.B. zum Austausch - vom Träger 8 zerstörungsfrei angenommen werden können. Die im Träger 8 für die Sensorelektroden 3 und 4 jeweils vorgesehenen Aufnahmen sind hierbei derart dimensioniert, dass die Sensorelektroden 3 und 4 am Träger 8 jeweils mit einem - in
Die beiden Sensorelektroden 3 und 4 sind parallel und mit Abstand zueinander entlang eines unteren Längsrands 22 bzw. entlang eines oberen Längsrands 23 montiert. Durch die Lage der Sensorelektroden 3 und 4 wird hierbei eine - in
Die Auswerteeinheit 5 ist zumindest näherungsweise im Flächenzentrum des Trägers 6 zwischen den beiden Sensorelektroden 3 und 4 befestigt. Die Auswerteeinheit 5 ist hierbei auf einer domartigen Ausformung des Trägers 8 befestigt, die nachfolgend als Montagesockel 25 bezeichnet ist. Wie insbesondere aus den
Aus herstellungstechnischen Gründen sind beide zur Kontaktierung der Zuleitungen 6 und 7 dienende Steckverbinder 16 und 17 an der in ihrer Montageposition nach unten weisenden Gehäusebasis 14 angebracht. Somit ragen auch die mit der Auswerteeinheit 5 kontaktierten Zuleitungen 6 und 7 von dieser zunächst nach unten ab. Hierdurch kreuzen beide Zuleitungen 6 und 7 - in Draufsicht auf die Frontseite 10 gesehen - den Verlauf der unteren Sensorelektrode 3 jeweils zweimal, nämlich einmal im Bereich der Steckverbindung, über die die Zuleitungen 6 und 7 mit der Auswerteeinheit 5 kontaktiert sind, sowie ein weiteres Mal im weiteren Verlauf der jeweiligen Zuleitung 6 bzw. 7. Somit existieren auf der Fläche des Trägers 8 zwei Überlappungspunkte 26, an denen in Blickrichtung quer zur Grundebene 24 die Zuleitung 6 mit der Sensorelektrode 3 überlappt. Weiterhin existieren zwei Überlappungspunkte 27, an denen in Blickrichtung quer zur Grundebene 24 die Zuleitung 7 mit der Sensorelektrode 3 überlappt.For manufacturing reasons, the two
Aufgrund der geometrischen Gegebenheiten kommen die Zuleitungen 6 und 7 an diesen Überlappungspunkten 26 bzw. 27 der Sensorelektrode 3 besonders nah. Kritisch im Bezug auf elektrische Störungen sind hierbei insbesondere die Überlappungspunkte 27, an denen die (der Sensorelektrode 4 zugeordnete) Zuleitung 7 mit der anderen Sensorelektrode 3 überlappt, zumal die Zuleitung 7 und die Sensorelektrode 3 regelmäßig ein verschiedenes Potential führen. Durch die aus der Grundebene 24 herausgehobene Lagerung der Auswerteeinheit 5 auf dem Montagesockel 25 ist hierbei sichergestellt, dass der an den Überlappungspunkten 27 gebildete Abstand A1 (
Durch einen an dem unteren Längsrand 23 des Trägers 8 angeformten Federbügel 28, der in den zwischen der Zuleitung 7 und den Träger 8 gebildeten Zwischenraum hineingreift, wird sichergestellt, dass die Zuleitung 7 auch unter einer äußeren Druckbelastung nicht so nahe an den Träger 8 (und damit die Sensorelektrode 3) angedrückt werden kann, dass der Mindestabstand unterschritten würde. Zusätzlich oder alternativ hierzu dient der Federbügel 28 zur Halterung der mit dem Steckverbinder 18 zu verbindenden Steuerleitung.A
Die Zuleitungen 6 und 7 sind selbst streng nebeneinander (d.h. ohne Kreuzung oder Überlappung zueinander) auf der Frontseite 10 des Trägers 8 verlegt. Hierzu ist die Zuleitung 6 unterhalb der Auswerteeinheit 5 geführt, während die Zuleitung 7 (in der Darstellung gemäß
Im Bereich des linken Längsendes 29 des Trägers 8 sind beide Zuleitungen 6 und 7 jeweils um etwa 180° umgebogen, so dass die von der Auswerteeinheit 5 abgewandten Enden der Zuleitungen 6 und 7 fluchtend auf das benachbarte Längsende der jeweiligen Sensorelektrode 3 und 4 stoßen. Um zu verhindern, dass die Zuleitungen 6,7 unter der durch die Umbiegung verursachten Spannung aneinander geraten oder einander gar überlappen, ist an den Träger 8 ein von der Frontseite 10 abragender, stegartiger Abstandshalter 30 angeformt. Der Abstandshalter 30 hat eine hinreichende Breite um zu verhindern, dass der in diesem Bereich gebildete Abstand A2 zwischen den Zuleitungen 6 und 7 den Mindestabstand von 3cm unterschreitet. Somit sind die Sensorelektroden 3,4 und ihre Zuleitungen 6 bzw. 7 derart an dem Träger 8 befestigt, dass der Abstand jeder Zuleitung 6,7 zu der jeweils anderen Sensorelektrode 4 bzw. 3 und der jeweils anderen Zuleitung 7 bzw. 6 den Mindestabstand von 3cm an keiner Stelle unterschreitet.In the area of the left-hand
Durch eine am linken Längsende 29 des Trägers 8 angeformte Querwand 31, die als in Längsrichtung des Trägers 8 wirkender Anschlag für die Zuleitungen 6 und 7 dient, wird schließlich sichergestellt, dass die Zuleitungen 6 und 7 nicht über die Flächenausdehnung des Trägers 8 hinausragen.A
Obwohl die Erfindung an dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besonders deutlich wird, ist sie auf dieses nicht beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung von dem Fachmann aus den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.Although the invention is particularly clear from the embodiment described, it is not limited to this. Rather, further exemplary embodiments of the invention can be derived by those skilled in the art from the claims and the above description.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Sensormodulsensor module
- 22
- Näherungssensorproximity sensor
- 33
- Sensorelektrodesensor electrode
- 44
- Sensorelektrodesensor electrode
- 55
- Auswerteeinheitevaluation unit
- 66
- Zuleitungsupply line
- 77
- Zuleitungsupply line
- 88th
- Trägercarrier
- 1010
- Frontseitefront
- 1111
- Rückseiteback
- 1313
- GehäuseHousing
- 1414
- Gehäusebasiscase base
- 1515
- Gehäusedeckelhousing cover
- 1616
- Steckverbinderconnector
- 1717
- Steckverbinderconnector
- 1818
- Steckverbinderconnector
- 1919
- (Halte-)Klammer(retaining) clip
- 2020
- (Halte-)Klammer(retaining) clip
- 2121
- Längsspielbacklash
- 2222
- Längsrandlong edge
- 2323
- Längsrandlong edge
- 2424
- Grundebeneground plane
- 2525
- Montagesockelmounting base
- 2626
- Überlappungspunktoverlap point
- 2727
- Überlappungspunktoverlap point
- 2828
- Federbügelspring clip
- 2929
- Längsendelongitudinal end
- 3030
- Abstandshalterspacers
- 3131
- Querwandbulkhead
Claims (8)
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