DE102016123646A1

DE102016123646A1 - Messelektrode für einen kapazitiven Näherungssensor eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016123646A1
Application number: DE102016123646.2A
Authority: DE
Inventors: Florian Pohl; Markus Korder
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-06-07
Also published as: US20180159532A1; CN108169796A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messelektrode für einen kapazitiven Näherungssensor (2) eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Leiterstruktur (4) und mit einer flächigen Trägerstruktur (5) zur Aufnahme der Leiterstruktur (4), wobei in der Trägerstruktur (5) mehrere Fädelöffnungen (6) vorgesehen sind, durch die mindestens ein Leiter (7) der Leiterstruktur (4) gefädelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messelektrode für einen kapazitiven Näherungssensor eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen kapazitiven Näherungssensor mit einer solchen Messelektrode gemäß Anspruch 12, ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs, an dem ein solcher Näherungssensor befestigt ist, gemäß Anspruch 13 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Messelektrode gemäß Anspruch 14.
Der in Rede stehende, kapazitive Näherungssensor lässt sich für ganz unterschiedliche Anwendungsbereiche einsetzen. Vorliegend steht die sensorgestützte Erfassung von Bedienereignissen im Vordergrund. Bei einem zu erfassenden Bedienereignis kann es sich beispielsweise um die Annäherung einer Person an das Kraftfahrzeug, um eine vorbestimmte Bewegung eines Körperteils, insbesondere eines Fußes, einer Person o. dgl. handeln. Die sensorgestützte Erfassung solcher Bedienereignisse löst entsprechende steuerungstechnische Reaktionen aus, beispielsweise das motorische Öffnen der Heckklappe des Kraftfahrzeugs.
Die bekannte Messelektrode ( DE 10 2013 110 866 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, ist einem kapazitiven Näherungssensor eines Kraftfahrzeugs zugeordnet. Die Messelektrode ist durch mindestens einen Flachleiter gebildet, der beispielsweise als isoliertes Kupferband ausgestaltet ist. Ein solcher Flachleiter wird in der Regel aus einem Endlosmaterial konfektioniert. Dies ist zwar produktionstechnisch effektiv, führt aber zu Einschränkungen in der Auslegung der Messelektrode. Eine erste Einschränkung geht darauf zurück, dass die Formgebung des Flachleiters der bekannten Messelektrode fest vorgegeben ist. Dies führt dazu, dass in der Regel mehr Kupfermaterial Einsatz findet, als dies technisch an sich notwendig ist. Eine zweite Einschränkung besteht darin, dass für die Kontaktierung der in der Regel vergleichsweise breiten Flachleiter spezielle Stecker vorgesehen sein müssen, die zu entsprechend hohen Material- und Montagekosten führen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Messelektrode derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Flexibilität bei der Auslegung der Messelektrode erhöht wird und gleichzeitig die Herstellkosten reduziert werden.
Das obige Problem wird bei einer Messelektrode für einen kapazitiven Näherungssensor eines Kraftfahrzeugs durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass mindestens ein Leiter der Leiterstruktur dadurch an einer flächigen Trägerstruktur festgelegt werden kann, dass der betreffende Leiter durch mehrere, in der Trägerstruktur bereits vorhandene, Fädelöffnungen gefädelt ist. Dadurch, dass die Fädelöffnungen vor dem Fädeln bereits in der Trägerstruktur vorhanden sind, können die Fädelöffnungen hinreichend groß ausgelegt werden, dass das Fädeln weitgehend kraftlos erfolgen kann. Dies ermöglicht auf besonders einfache Weise ein automatisiertes Fädeln des mindestens einen Leiters der Leiterstruktur.
Der Begriff „Fädeln“ ist vorliegend weit zu verstehen. Er betrifft ganz allgemein das Eintauchen des betreffenden Leiters, beispielsweise eines Endes des Leiters oder einer von dem Leiter gebildeten Schlaufe, in die Fädelöffnung.
Mit der vorschlagsgemäßen Lösung lassen sich Gestalt und Größe der Messelektrode einfach dadurch einstellen, dass die Fädelöffnungen geeignet angeordnet werden. Dies ermöglicht insbesondere eine nahezu unbegrenzte Variantenbildung für die Messelektrode, ohne dass der Herstellungsaufwand steigt. Durch eine geeignete Auslegung lässt sich der Materialeinsatz bei der Herstellung der Messelektrode, insbesondere der Einsatz leitenden Materials für den Leiter, gering halten.
Die Befestigung der Messelektrode an einem Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere an einem Montageträger, der an einem solchen Karosseriebauteil montierbar ist, lässt sich mit der vorschlagsgemäßen Lösung mit geringem Aufwand umsetzen. Im einfachsten Fall werden die Fädelöffnungen zusätzlich genutzt, um die Messelektrode mit dem Karosseriebauteil bzw. dem Montageträger in fixierenden Eingriff zu bringen. Grundsätzlich können auch Montageöffnungen vorgesehen sein, die zusätzlich zu den Fädelöffnungen in der Trägerstruktur vorgesehen sind.
Bei einer besonders bevorzugten Alternative gemäß Anspruch 2 ist der Öffnungsquerschnitt der Fädelöffnungen größer als der jeweilige Leiterquerschnitt. Damit lässt sich das oben angesprochene, weitgehend kraftlose Fädeln des betreffenden Leiters der Leiterstruktur ohne zusätzlichen Herstellungsaufwand realisieren.
Die bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 3 bis 5 betreffen die Verlegung des betreffenden Leiters der Leiterstruktur an der Trägerstruktur. Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 verläuft der betreffende Leiter der Leiterstruktur wegen des Fädelns durch die Fädelöffnungen alternierend auf gegenüberliegenden Flachseiten der Trägerstruktur. Dadurch lässt sich eine gute Fixierung des betreffenden Leiters einerseits und ein weitgehend gerader Verlauf des Leiters realisieren, wenn man von einer geringfügigen Biegung des Leiters im Bereich der Fädelöffnungen absieht. Daraus resultiert ein gleichmäßiges elektrisches Verhalten der Messelektrode entlang des Verlaufs des Leiters im Hinblick auf die Näherungssensierung. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 kommt das Verlegen des Leiters einem Webverfahren Nahe.
Bei den weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 4 und 5 dagegen geht das Verlegen des Leiters in erster Näherung auf ein Nähverfahren zurück. Hier wird in einer Variante ein erster Leiter der Leiterstruktur von einer ersten Flachseite der Trägerstruktur ausgehend durch die Fädelöffnungen gefädelt, während mindestens ein zweiter Leiter der Leiterstruktur auf der zweiten Seite der Trägerstruktur wiederum durch die Schlaufen gefädelt wird. Damit wird eine besonders effektive Festlegung der Leiterstruktur an der Trägerstruktur realisiert.
Die bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 6 und 7 betreffen vorteilhafte Auslegungsvarianten für die Leiterstruktur selbst. Eine besonders kostengünstige Auslegung besteht nach einer bevorzugten Variante gemäß Anspruch 7 darin, den betreffenden Leiter der Leiterstruktur als Einzeldrahtleiter auszugestalten.
Bevorzugte Varianten für die Auslegung der Trägerstruktur sind in Anspruch 8 enthalten. Speziell die dortige Auslegung der Trägerstruktur als Folienstruktur lässt sich kostengünstig und gleichzeitig mit hoher mechanischer Robustheit umsetzen.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 12, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird der kapazitive Näherungssensor eines Kraftfahrzeugs, der eine Messsteuerung und eine vorschlagsgemäße Messelektrode aufweist, als solcher beansprucht. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Messelektrode darf verwiesen werden.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 13, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs, an dem ein vorschlagsgemäßer Näherungssensor befestigt ist, als solches beansprucht. Die Befestigung kann hier unmittelbar am Karosseriebauteil oder, wie oben angesprochen, über einen Montageträger, vorgesehen sein. Auch hier darf auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Messelektrode sowie zu dem vorschlagsgemäßen Näherungssensor verwiesen werden.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Herstellung einer vorschlagsgemäßen Messelektrode beansprucht. Wesentlich nach dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist, dass mindestens ein Leiter der elektrischen Leiterstruktur durch mehrere Fädelöffnungen gefädelt wird. Wie oben zu der erstgenannten Lehre erläutert, lassen sich die Gestalt und Größe der Messelektrode einfach dadurch einstellen, dass die Lage der Fädelöffnungen entsprechend gewählt wird. Der Herstellungsaufwand wird durch das vorschlagsgemäße Verfahren deutlich reduziert, da bei geeigneter Auslegung der Fädelöffnungen ein weitgehend kraftloses Fädeln möglich ist.
Die bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 15 betrifft die Erzeugung der Fädelöffnungen. Insbesondere die dort vorgeschlagene Erzeugung der Fädelöffnungen durch Stanzen ermöglicht eine einfache automatisierte Erzeugung der Fädelöffnungen, beispielsweise in einem Stanz-Rollenprozess. In einem solchen Stanz-Rollenprozess wird die noch keine Fädelöffnungen aufweisende Trägerstruktur zwischen zwei Rollen geführt, von denen zumindest eine Rolle entsprechende Stanzstempel aufweist. Der hier mit der Herstellung der Fädelöffnungen verbundene Herstellungsaufwand ist denkbar gering.
Die weiter bevorzugten Varianten gemäß den Ansprüchen 16 bis 18 betreffen die Herstellung der Messelektroden gemäß den Ansprüchen 3 bis 5. Insoweit darf auf alle dortigen Ausführungen verwiesen werden.
Die weiter bevorzugte Variante gemäß Anspruch 19 ermöglicht eine besonders einfache Art der Herstellung der vorschlagsgemäßen Messelektrode selbst bei komplexer Gestaltung der Leiterstruktur. Der grundlegende Gedanke besteht hier darin, die Trägerstruktur vor dem Fädeln des betreffenden Leiters so zu verformen, dass mindestens zwei Fädelöffnungen miteinander fluchten. Dadurch lässt sich der betreffende Leiter der Leiterstruktur mit ein und derselben Fädelbewegung durch mindestens zwei, vorzugsweise mehrere, miteinander fluchtende Fädelöffnungen fädeln.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einem vorschlagsgemäßen Karosseriebauteil, das einen vorschlagsgemäßen Näherungssensor mit einer vorschlagsgemäßen Messelektrode aufweist,
2 die Messelektrode des Näherungssensors gemäß 1a) während der Herstellung und b) im hergestellten Zustand,
3 eine zweite Ausführungsform für eine Messelektrode des Näherungssensors gemäß 1 a) während der Herstellung und b) im hergestellten Zustand und
4 eine dritte Ausführungsform für eine Messelektrode des Näherungssensors gemäß 1a) während der Herstellung und b) im hergestellten Zustand.

Die Messelektrode 1 für einen kapazitiven Näherungssensor 2 kann für vielfältige Anwendungsbereiche in einem Kraftfahrzeug Anwendung finden. Je nach Auslegung ermöglicht sie die sensorische Erfassung der Anwesenheit und/oder der Bewegung eines Gegenstands oder eines Benutzers. Die sensorische Erfassung geht auf eine Kapazitätsänderung der Messelektrode 1 gegenüber Masse oder gegenüber einer weiteren Messelektrode zurück, die sich leicht elektronisch erfassen lässt. Hier und vorzugsweise dient der Näherungssensor 2 der Erfassung eines Bedienereignisses, nämlich einer vorbestimmten Fußbewegung eines Benutzers, wobei die sensorische Erfassung des Bedienereignisses ein motorisches Öffnen der Heckklappe 3 des Kraftfahrzeugs auslöst. Ein anderer beispielhafter Anwendungsbereich ist die Kollisionserkennung bei Kraftfahrzeugklappen.
1 und 2 zeigen, dass die Messelektrode 1 eine elektrische Leiterstruktur 4 und eine flächige Trägerstruktur 5 zur Aufnahme der Leiterstruktur 4 aufweist. Alternative Ausführungsbeispiele zu der Ausgestaltung der Messelektrode 1 zeigen die Darstellungen gemäß 3 und 4. Alle Ausführungen zu den verschiedenen Ausführungsbeispielen für die Messelektrode 1 gelten wechselweise entsprechend.
In der Trägerstruktur 5 sind mehrere Fädelöffnungen 6 vorgesehen, durch die mindestens ein Leiter 7 der elektrischen Leiterstruktur 4 gefädelt ist. Bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen ist stets ein einziger Leiter 7 vorgesehen. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für Messelektroden 1, denen zwei oder mehrere separate Leiter zugeordnet sind, entsprechend.
Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist es ferner vorgesehen, dass der Öffnungsquerschnitt 8 der Fädelöffnungen 6 flächenmäßig größer als der jeweilige Leiterquerschnitt 9 ist. Damit lässt sich das weiter oben angesprochene, weitgehend kraftfreie Fädeln des betreffenden Leiters 7 ohne Weiteres realisieren. Vorzugsweise ist der Öffnungsquerschnitt 8 um mindestens das 1,5-fache, vorzugsweise um mindestens das 2-fache flächenmäßig größer als der Leiterquerschnitt 9.
Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass der Öffnungsquerschnitt 8 der Fädelöffnungen 6 vor dem Fädeln des jeweiligen Leiters 7 flächenmäßig kleiner als der jeweilige Leiterquerschnitt 9 ist. Damit ist das Fädeln aufgrund der erhöhten Reibung zwischen der Trägerstruktur 5 und dem betreffenden Leiter 7 zwar erhöht. Allerdings ergibt sich eine besonders gute Fixierung der Leiterstruktur 4 an der Trägerstruktur 5. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass der Öffnungsquerschnitt 8 der Fädelöffnungen 6 flächenmäßig dem jeweiligen Leiterquerschnitt 9 entspricht, was grundsätzlich einen guten Kompromiss zwischen den beiden letztgenannten Alternativen darstellt.
Die 2 bis 4 zeigen unterschiedliche vorteilhafte Varianten für das Verlegen des betreffenden Leiters 7 auf der Trägerstruktur 5.
Bei der in 2 gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsform verläuft der betreffende Leiter 7 der Leiterstruktur 4 wegen des Fädelns durch die Fädelöffnungen 6 alternierend auf gegenüberliegenden Flachseiten 10, 11 der Trägerstruktur 5. Demnach ist die Leiterstruktur 4 hier nach Art eines Webverfahrens mit der Trägerstruktur 5 verbunden. Das gleiche Prinzip findet Anwendung bei der in 3 dargestellten und ebenfalls bevorzugten Ausführungsform, bei der sich allerdings ein noch zu erläuternder, mäanderformiger Verlauf des betreffenden Leiters 7 ergibt.
Bei der in 4 dargestellten und wiederum bevorzugten Ausführungsform sind dagegen ein erster Leiter 7a und ein zweiter Leiter 7b vorgesehen, die sich hier und vorzugsweise zu einem einzigen, materialeinheitlichen Leiter 7 ergänzen. Entsprechend handelt es sich bei dem ersten Leiter 7a um einen ersten Leiterabschnitt des Leiters 7, während es sich bei dem zweiten Leiter 7b um einen zweiten Leiterabschnitt des Leiters 7 handelt. Im Einzelnen ist es hier so, dass der erste Leiter 7a der Leiterstruktur 4 von einer ersten Flachseite 10 der Trägerstruktur 5 ausgehend und der zweite Leiter 7b der Leiterstruktur 4 von der zweiten Flachseite 11 der Trägerstruktur 5 ausgehend über die Fädelöffnungen 6 miteinander in fixierendem Eingriff stehen. 4b zeigt, dass der erste Leiter 7a und der zweite Leiter 7b der Leiterstruktur 4 miteinander verschlungen sind. Je nach Art des Verlegens des betreffenden Leiters 7 kann der erste Leiter 7a mit dem zweiten Leiter 7b auch verknotet sein.
Wie oben erläutert, sind der erste Leiter 7a und der zweite Leiter 7b der Leiterstruktur 4 derart miteinander verbunden, dass beide Leiter 7a, 7b sich zu dem einen Leiter 7 ergänzen. Insbesondere bilden die ersten und zweiten Leiter 7a, 7b der Leiterstruktur 4 zusammen einen materialeinheitlichen Leiter aus, wie oben angesprochen worden ist.
Bei der in 4 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsform ergibt sich eine besonders gute Fixierung der Leiterstruktur 4 an der Trägerstruktur 5. Der Grund hierfür besteht darin, dass der an der Flachseite 10 angeordnete Leiter 7, hier also der erste Leiter 7a, Schlaufen 12 aufweist, die von der ersten Flachseite 10 der Trägerstruktur 5 ausgehend durch die Fädelöffnungen 6 gefädelt sind. Dabei ist es weiter vorzugsweise so, dass der zweite Leiter 7b der Leiterstruktur 4 auf der zweiten Flachseite 11 der Trägerstruktur 5 durch die Schlaufen 12 gefädelt ist und die Schlaufen 12 damit an der Trägerstruktur 5 festlegt. Die Fixierung der Leiterstruktur 4 erfolgt hier und vorzugsweise durch die Leiterstruktur 4 selbst, indem die von der Flachseite 10 ausgehenden Schlaufen 12 durch den von der Flachseite 11 ausgehenden Leiter 7 gewissermaßen verriegelt werden. Dadurch ist die Leiterstruktur 4 mit geringem konstruktivem Aufwand an der Trägerstruktur 5 festgelegt.
Je nach geplanter Verlegung des betreffenden Leiters 7 sind ganz unterschiedliche Ausgestaltungen des Leiters 7 denkbar. Hier und vorzugsweise ist der Leiter 7 aus einem biegbaren Material gebildet. Dabei kann es sich um ein Material handeln, das zumindest über einen vorbestimmten Verformungsbereich elastisch biegbar ausgestaltet ist. Alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, dass der Leiter 7 aus einem biegeschlaffen Material gebildet ist.
Grundsätzlich kann es auch vorteilhaft sein, dass der betreffende Leiter 7 aus einem starren Material gebildet ist.
Der durch die Fädelöffnungen 6 gefädelte Leiter 7 der Leiterstruktur 4 ist bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen als Einzeldrahtleiter mit rundem Drahtquerschnitt ausgestaltet. Alternativ ist hier auch ein flacher Drahtquerschnitt denkbar. Weiter alternativ kann der Leiter 7 als Litzenleiter ausgestaltet sein, der aus einer Vielzahl von Leiterfasern zusammengesetzt ist. Im letztgenannten Fall ergibt sich eine oben angesprochene, biegeschlaffe Ausgestaltung des Leiters 7, so dass sich ein einfaches Fädeln auch bei engen Biegeradien ergibt.
Auch für das Material des durch die Fädelöffnungen 6 gefädelten Leiters 7 sind verschiedene vorteilhafte Varianten denkbar. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um ein Kupfermaterial, ein Messingmaterial, um ein Stahlmaterial o. dgl.. Um weitgehend unbeeinflusst von Umgebungsbedingungen wie eindringender Feuchtigkeit und schwankenden Temperaturen zu sein, ist der betreffende Leiter 7 in besonders bevorzugter Ausgestaltung aus einem Edelstahlmaterial gebildet.
Der durch die Fädelöffnungen 6 gefädelte Leiter 7 der Leiterstruktur 4 ist hier und vorzugsweise von einer Isolierummantelung umgeben, so dass eine weitergehende Isolierung der Messelektrode 1, wie beispielsweise ein Vergießen der Messelektrode 1 mittels eines Gießharzes, nicht erforderlich ist. Eine solche Isolierummantelung kann grundsätzlich eine Kunststoffummantelung sein. Alternativ kann die Isolierummantelung auch ein Isolierlack sein, der auf den Leiter 7 aufgetragen ist. Im letztgenannten Fall ergibt sich eine besonders kostengünstige Realisierung.
Die Trägerstruktur 5 als solche ist bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen biegeschlaff ausgestaltet. Damit lässt sich die Messelektrode 1 flexibel an beliebige Formen anpassen. Denkbar ist aber auch, dass die Trägerstruktur 5 als solche starr ausgestaltet ist, was die Handhabung der Trägerstruktur 5 weiter vereinfacht.
Bei der Trägerstruktur 5 kann es sich grundsätzlich um ein Flachprofil handeln, das vorzugsweise in obiger Weise biegbar ist. Dabei können verschiedene Kunststoffmaterialien Anwendung finden, wie beispielsweise PVC (Polyvinylchlorid) o. dgl.. Es ist auch denkbar, dass hier Kohlefaser-Verbundmaterialien Anwendung finden. Schließlich sind bei hinreichender Isolierung der Leiterstruktur 5 auch elektrisch leitende Materialien anwendbar, beispielsweise Aluminium o. dgl. In allen obigen Fällen wird die notwendige mechanische Robustheit mit geringem Gewicht erreicht.
Weiter vorzugsweise kann es sich bei der Trägerstruktur 5 auch um eine Folienstruktur handeln. Die Folienstruktur besteht hier und vorzugsweise ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus PE (Polyethylen) o. dgl.. Bei der vorliegenden Trägerstruktur 5 handelt es sich in besonders bevorzugter Ausgestaltung um eine flexible Folienstruktur, die vorzugsweise eine gewisse mechanische Steifigkeit aufweist, um eine gute Handhabbarkeit zu gewährleisten. Alternativ kann es sich bei der Trägerstruktur 5 aber auch um eine textile Struktur handeln.
Die Formgebung des Öffnungsquerschnitts 8 der Fädelöffnungen 6 ist hier und vorzugsweise an den Leiterquerschnitt 9 angepasst. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei dem Öffnungsquerschnitt 8 um einen kreisrunden Öffnungsquerschnitt, während es sich bei dem Leiterquerschnitt 9 ebenfalls um einen kreisrunden Querschnitt handelt. Diese Anpassung ermöglicht ein einfaches Fädeln des betreffenden Leiters 7, ohne dass es zu einem Verklemmen zwischen dem Leiter 7 und der Fädelöffnung 6 kommt.
Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass der durch die Fädelöffnungen 6 gefädelte Leiter 7 der Leiterstruktur 4 über mindestens zwei dieser Fädelöffnungen 6 hinweg gerade verläuft. Dies ist mit einem besonders gut reproduzierbaren elektrischen Verhalten der Messelektrode 1 verbunden. Bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen dagegen ist es so, dass der durch die Fädelöffnungen 6 gefädelte Leiter 7 der Leiterstruktur 4 über mindestens zwei dieser Fädelöffnungen 6, hier und vorzugsweise alternierend, gebogen verläuft. Dies ermöglicht eine besonders einfache Fixierung der Leiterstruktur 4 an der Trägerstruktur 5.
Wie weiter oben erläutert, bestimmt die Lage der Fädelöffnungen 6 die Gestalt und Größe der Messelektrode 1. Dabei lässt sich eine in der Zeichnung dargestellte, längliche Messelektrode 1 dadurch erzeugen, dass die Fädelöffnungen 6 in mindestens einer Reihe, vorzugsweise in zwei Reihen, weiter vorzugsweise in mehr als zwei Reihen, jeweils entlang der Längserstreckung der Messelektrode 1 angeordnet sind. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Fädelöffnungen 6 auf einer geometrischen Linie angeordnet sind, deren Verlauf von einem geraden Verlauf abweicht.
Bei den in den 2 und 4 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsformen ergeben sich zwei Leiterabschnitte, die über die Längserstreckung der Messelektrode 1 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Hier können auch mehr als zwei derart parallel zueinander verlaufender Abschnitte vorgesehen sein. In diesem Sinne lässt es sich mit der vorschlagsgemäßen Lösung ohne Weiteres ein mäanderförmiger Verlauf des durch die Fädelöffnungen 6 gefädelten Leiters 7 der Leiterstruktur 4 erreichen, wie in 3 gezeigt ist.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist es so, dass der Näherungssensor 2 eine Messsteuerung 13 aufweist. In 1 ist die Messsteuerung 13 separat von der Messelektrode 1 angeordnet. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Messsteuerung 13 auf der Trägerstruktur 5 angeordnet ist. Die Messsteuerung 13 ist mit der Messelektrode 11 elektrisch gekoppelt und dient der Erzeugung und/oder Vorauswertung von Sensorsignalen.
In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, dass die Trägerstruktur 5 bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen einlagig ausgestaltet ist. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Trägerstruktur 5 aus mehreren Lagen besteht, auf denen jeweils ein elektrischer Leiter 7 der Leiterstruktur 4 appliziert ist. Damit lassen sich Messelektroden 1 mit komplexer Struktur, gleichzeitig jedoch mit geringem Herstellungsaufwand, erzeugen.
Die vorschlagsgemäße Messelektrode 1 ist im montierten Zustand über die Trägerstruktur 5 an einem Karosseriebauteil 14, hier an einem Stoßfänger, des Kraftfahrzeugs befestigt. Bei dem Karosseriebauteil 14 kann es sich um jedwedes Karosseriebauteil des Kraftfahrzeugs handeln. Beispielsweise kann das die Messelektrode 1 aufnehmende Karosseriebauteil 14 eine oben angesprochene Heckklappe 3, eine Seitentür, eine Motorhaube o. dgl. des Kraftfahrzeugs sein.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei der Befestigung der Messelektrode 1 an dem Karosseriebauteil 14 um eine stoffschlüssige Befestigung. Dabei ist zwischen die Trägerstruktur 5 und das Karosseriebauteil 14 vorzugsweise eine Kleberschicht oder eine Schicht aus elastischem, doppelseitig klebendem Material angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Befestigung um eine formschlüssige Befestigung handeln. Hier weist die Trägerstruktur 5 Befestigungsöffnungen auf, durch die Befestigungsdome des Karosseriebauteils 14 hindurchragen. Bei den Befestigungsöffnungen kann es sich um die oben angesprochenen Fädelöffnungen 6 handeln, die insoweit doppelt genutzt werden. Die Befestigungsöffnungen können aber auch zusätzlich zu den Fädelöffnungen 6 vorgesehen sein.
Schließlich kann es sich bei der Befestigung der Messelektrode 1 an dem Karosseriebauteil 14 aber auch um eine kraftschlüssige Befestigung handeln. Hierfür kann an dem Karosseriebauteil 14 eine entsprechende Klemmvorrichtung o. dgl. vorgesehen sein.
Dem Karosseriebauteil 14 kann grundsätzlich auch ein bereits angesprochener Montageträger zugeordnet sein, an dem die Messelektrode 1 in obiger Weise befestigt wird. Hier ergibt sich eine besonders vorteilhafte Montage insoweit, als die Messelektrode 1 zunächst an dem Montageträger befestigt wird, so dass der Montageträger dann zusammen mit der Messelektrode 1 an dem Karosseriebauteil 14 befestigt werden kann.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird der kapazitive Näherungssensor 2 des Kraftfahrzeugs als solcher beansprucht. Der Näherungssensor 2 weist neben einer oben angesprochenen Messsteuerung 13 mindestens eine vorschlagsgemäße Messelektrode 1 auf. Insoweit darf auf alle Ausführungen zu der Messsteuerung 13 einerseits und der Messelektrode 1 andererseits verwiesen werden.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird das Karosseriebauteil 14 des Kraftfahrzeugs, an dem ein vorschlagsgemäßer Näherungssensor 2 befestigt ist, als solches beansprucht. Insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Näherungssensor 2 verwiesen werden.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Herstellung einer vorschlagsgemäßen Messelektrode 1 beansprucht.
Wesentlich nach der weiteren, das Herstellungsverfahren für die Messelektrode 1 betreffenden Lehre ist, dass der betreffende Leiter 7 der Leiterstruktur 4 durch mehrere Fädelöffnungen 6 gefädelt wird. Der Vorteil der vor dem Fädeln des Leiters 7 bereits bestehenden Fädelöffnungen 6 wurde weiter oben bereits erläutert.
Das Fädeln des betreffenden Leiters 7 kann grundsätzlich mittels einer Nadel, mittels eines Schiffchens, mittels eines Greifers oder sogar mittels eines Luftstroms erfolgen.
Wie weiter oben erläutert, wird vor dem Fädeln eine Trägerstruktur 5 bereitgestellt, in der bereits Fädelöffnungen 6 vorhanden sind. Dabei kann es vorteilhaft sein, dass die Fädelöffnungen 6 bereits im Rahmen der Herstellung der Trägerstruktur 5 selbst erzeugt werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn es sich bei der Trägerstruktur 5 um eine textile Struktur handelt, bei der die Fädelöffnungen 6 beispielsweise eingewebt oder eingewirkt werden können.
Vorzugsweise werden vor dem Fädeln des betreffenden Leiters 7 der Leiterstruktur 4 die Fädelöffnungen 6 jedoch in die bestehende Trägerstruktur 5 eingebracht. Weiter vorzugsweise werden die Fädelöffnungen 6 mittels Stanzens, Schneidens, Stechens o. dgl. in die Trägerstruktur 5 eingebracht. Eine besonders einfache Erzeugung der Fädelöffnungen 6 ergibt sich dadurch, dass die Fädelöffnungen 6 mittels eines Stanz-Rollenprozesses in die Trägerstruktur 5 eingebracht werden.
Die in 2 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform wird nach dem vorschlagsgemäßen Verfahren vorzugsweise dadurch realisiert, dass mindestens ein Leiter 7 der Leiterstruktur 4 derart durch die Fädelöffnungen 6 gefädelt wird, dass der Leiter 7 alternierend auf gegenüberliegenden Flachseiten 10, 11 der Trägerstruktur 5 verläuft.
Für die Realisierung der in 4 dargestellten Messelektrode 1 ist es wie weiter oben schon angedeutet vorgesehen, dass mindestens ein erster Leiter 7a der Leiterstruktur 4 von einer ersten Flachseite 10 der Trägerstruktur 5 ausgehend und mindestens ein zweiter Leiter 7b der Leiterstruktur 4 von der zweiten Flachseite 11 der Trägerstruktur 5 ausgehend über die Fädelöffnungen 6 miteinander in fixierenden Eingriff gebracht werden. Dabei sind die ersten und zweiten Leiter 7a, 7b der Leiterstruktur 4 vorzugsweise miteinander verschlungen, insbesondere miteinander verknotet.
Im Einzelnen geht die Herstellung der in 4 dargestellten Messelektrode 1 so vonstatten, dass in mindestens einen ersten Leiter 7a der Leiterstruktur 4 Schlaufen 12 eingebracht werden, die von einer ersten Flachseite 10 der Trägerstruktur 5 aus durch die Fädelöffnungen 6 gefädelt werden. Dabei ist es weiter vorzugsweise so, dass mindestens ein zweiter elektrischer Leiter 7b der Leiterstruktur 4 auf der zweiten Flachseite 11 der Trägerstruktur 5 durch die Schlaufen 12 gefädelt wird und die Schlaufen 12 damit an der Trägerstruktur 5 festlegt.
4a zeigt, wie die Schlaufen 12 durch die Fädelöffnungen 6 gefädelt sind und wie der zweite Leiter 7b wiederum durch die Schlaufen 12 gefädelt wird. 4b zeigt dagegen die fertige Messelektrode 1, bei der der Leiter 7 geringfügig festgezogen worden ist.
Die 2a und 3a zeigen eine besonders bevorzugte Variante für das Fädeln des betreffenden Leiters 7 durch die Fädelöffnungen 6. Hier ist es vorgesehen, dass die Trägerstruktur 5 vor dem Fädeln mindestens eines Leiters 7 der Leiterstruktur 4 derart verformt, hier und vorzugsweise gefaltet, wird, dass mindestens zwei Einfädelöffnungen 6 miteinander fluchten. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dass der betreffende Leiter 7 der Leiterstruktur 4 durch die mindestens zwei miteinander fluchtenden Einfädelöffnungen 6 mit ein und derselben Fädelbewegung 15 gefädelt wird. Dies zeigt 2a für zwei parallel verlaufende Leiterabschnitte, während 3a dies für insgesamt sechs mäanderförmig verlaufende Leiterabschnitte zeigt. Nach einem derartigen Fädeln des betreffenden Leiters 7 durch die Fädelöffnungen 6 wird die Trägerstruktur 5 vorzugsweise in ihre ursprüngliche Form zurückverformt, wie in den 2b und 3b gezeigt ist. Es ergibt sich aus den Darstellungen der 2 und 3, dass sich das dortige Fädeln des betreffenden Leiters 7 durch die Fädelöffnungen 6 ohne Weiteres automatisiert umsetzen lässt.
Es darf abschließend darauf hingewiesen werden, dass die Messelektrode 1 für einen kapazitiven Näherungssensor auch auf ganz andere Art und Weise realisiert werden kann. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Messelektrode 1 aus einem Blech ausgestanzt wird, so dass die Messelektrode 1 gewissermaßen als Blechstreifen vorliegt. Grundsätzlich kann die Messelektrode 1 auch aus mehreren Blechstreifen gebildet sein. Ferner kann die Messelektrode 1 auch eine komplexe geometrische Struktur nach Art eines Stanzgitters aufweisen. Das der Messelektrode 1 zugrundeliegende Blech kann als Messingblech, als Kupferblech, als Bronzeblech, als Stahlblech, als Weißblech o. dgl. vorliegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013110866 A1 [0003]

Claims

Messelektrode für einen kapazitiven Näherungssensor (2) eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Leiterstruktur (4) und mit einer flächigen Trägerstruktur (5) zur Aufnahme der Leiterstruktur (4), wobei in der Trägerstruktur (5) mehrere Fädelöffnungen (6) vorgesehen sind, durch die mindestens ein Leiter (7) der Leiterstruktur (4) gefädelt ist.
Messelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsquerschnitt (8) der Fädelöffnungen (6) flächenmäßig größer als der jeweilige Leiterquerschnitt (9) ist, oder, dass der Öffnungsquerschnitt (8) der Fädelöffnungen (6) vor dem Fädeln des jeweiligen Leiters (7) durch die Fädelöffnungen (6) flächenmäßig kleiner als der jeweilige Leiterquerschnitt (9) ist, oder, dass der Öffnungsquerschnitt (8) der Fädelöffnungen (6) flächenmäßig dem jeweiligen Leiterquerschnitt (9) entspricht.
Messelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter (7) der Leiterstruktur (4) wegen des Fädelns durch die Fädelöffnungen (6) alternierend auf gegenüberliegenden Flachseiten (10, 11) der Trägerstruktur (5) verläuft.
Messelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Leiter (7a) der Leiterstruktur (4) von einer ersten Flachseite (10) der Trägerstruktur (5) ausgehend und mindestens ein zweiter Leiter (7b) der Leiterstruktur (4) von der zweiten Flachseite (11) der Trägerstruktur (5) ausgehend über die Fädelöffnungen (6) miteinander in fixierendem Eingriff stehen, vorzugsweise, dass die ersten und zweiten Leiter (7a, 7b) der Leiterstruktur (4) miteinander verschlungen, insbesondere miteinander verknotet sind, weiter vorzugsweise, dass die ersten und zweiten Leiter (7a, 7b) der Leiterstruktur (4) miteinander verbunden sind, weiter vorzugsweise, dass die ersten und zweiten Leiter (7a, 7b) der Leiterstruktur (4) zusammen einen materialeinheitlichen Leiter (7) ausbilden.
Messelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Leiter (7a) der Leiterstruktur (4) Schlaufen (12) aufweist, die von einer ersten Flachseite (10) der Trägerstruktur (5) ausgehend durch die Fädelöffnungen (6) gefädelt sind, vorzugsweise, dass mindestens ein zweiter elektrischer Leiter (7b) der Leiterstruktur (4) auf der zweiten Flachseite (11) der Trägerstruktur (5) durch die Schlaufen (12) gefädelt ist und die Schlaufen (12) damit an der Trägerstruktur (5) festlegt.
Messelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein durch die Fädelöffnungen (6) gefädelter Leiter (7) der Leiterstruktur (4) aus einem biegbaren, insbesondere aus einem elastisch biegbaren oder aus einem biegeschlaffen, Material gebildet ist, oder, dass mindestens ein durch die Fädelöffnungen (6) gefädelter Leiter (7) der Leiterstruktur (4) aus einem starren Material gebildet ist.
Messelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein durch die Fädelöffnungen (6) gefädelter Leiter (7) der Leiterstruktur (4) als Einzeldrahtleiter, insbesondere mit rundem oder flachem Drahtquerschnitt, oder als Litzenleiter ausgestaltet ist.
Messelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (5) ein Flachprofil ist, oder, dass die Trägerstruktur (5) eine Folienstruktur ist.
Messelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein durch die Fädelöffnungen (6) gefädelter Leiter (7) der Leiterstruktur (4) über mindestens zwei dieser Fädelöffnungen (6) hinweg gerade verläuft, oder, dass mindestens ein durch die Einfadelöffnungen (6) gefädelter Leiter (7) der Leiterstruktur (4) über mindestens zwei dieser Fädelöffnungen (6) hinweg, insbesondere alternierend, gebogen verläuft.
Messelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein durch die Fädelöffnungen (6) gefädelter Leiter (7) der Leiterstruktur (4) mäanderförmig verläuft.
Messelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (1) im montierten Zustand über die Trägerstruktur (5) an einem Karosseriebauteil (14) des Kraftfahrzeugs befestigt ist, vorzugsweise, dass die Befestigung eine stoffschlüssige Befestigung und/oder eine formschlüssige Befestigung und/oder eine kraftschlüssige Befestigung ist.
Kapazitiver Näherungssensor eines Kraftfahrzeugs mit einer Messsteuerung (13) und mindestens einer Messelektrode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs, an dem ein Näherungssensor (2) nach Anspruch 12 befestigt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Messelektrode (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch mehrere Fädelöffnungen (6) mindestens ein elektrischer Leiter (7) der Leiterstruktur (4) gefädelt wird bzw. werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Fädeln des Leiters (7) der Leiterstruktur (4) die Trägerstruktur (5) mit bereits vorhandenen Fädelöffnungen (6) bereitgestellt wird, oder, dass vor dem Fädeln des Leiters (7) der Leiterstruktur (4) die Fädelöffnungen (6) in die Trägerstruktur (5) eingebracht werden, vorzugsweise, dass die Fädelöffnungen (6) mittels Stanzens, Schneidens, Stechens o. dgl. in die Trägerstruktur (5) eingebracht werden, vorzugsweise, dass die Fädelöffnungen (6) mittels eines Stanz-Rollenprozesses in die Trägerstruktur (5) eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter (7) der Leiterstruktur (4) derart durch die Fädelöffnungen (6) gefädelt wird, dass der Leiter (7) alternierend auf gegenüberliegenden Flachseiten (10, 11) der Trägerstruktur (5) verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Leiter (7a) der Leiterstruktur (4) von einer ersten Flachseite (10) der Trägerstruktur (5) ausgehend und mindestens ein zweiter Leiter (7b) der Leiterstruktur (4) von der zweiten Flachseite (11) der Trägerstruktur (5) ausgehend über die Fädelöffnungen (6) miteinander in fixierenden Eingriff gebracht werden, vorzugsweise, dass die ersten und zweiten Leiter (7a, 7b) der Leiterstruktur (4) miteinander verschlungen, insbesondere miteinander verknotet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einen ersten Leiter der Leiterstruktur Schlaufen (12) eingebracht werden, die von einer ersten Flachseite (10) der Trägerstruktur (5) ausgehend durch die Fädelöffnungen (6) gefädelt werden, vorzugsweise, dass mindestens ein zweiter elektrischer Leiter (7b) der Leiterstruktur (4) auf der zweiten Flachseite (11) der Trägerstruktur (5) durch die Schlaufen (12) gefädelt wird und die Schlaufen (12) damit an der Trägerstruktur (5) festlegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (5) vor dem Fädeln mindestens eines Leiters (7) der Leiterstruktur (4) derart verformt, insbesondere gefaltet, wird, dass mindestens zwei Fädelöffnungen (6) miteinander fluchten, vorzugsweise, dass mindestens ein Leiter (7) der Leiterstruktur (4) durch die mindestens zwei miteinander fluchtenden Fädelöffnungen (6) mit ein und derselben Fädelbewegung (15) gefädelt wird.