DE102017116392A1

DE102017116392A1 - Sensoreinheit

Info

Publication number: DE102017116392A1
Application number: DE102017116392.1A
Authority: DE
Inventors: Igor Alexander Gorenzweig; Stefan Mönig
Original assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Current assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2019-01-24
Also published as: DE112018003663A5; WO2019016344A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit (10) zum berührungslosen Betätigen eines Stellelementes (102), insbesondere einer Klappe (101), Tür (101) oder dergleichen eines Fahrzeuges (100), mit zumindest einem kapazitiven Sensorelement (11, 12), wobei das Sensorelement (11, 12) zumindest einen Draht (13) aufweist, der an einem Trägerelement (14) angeordnet ist, und das Trägerelement (14) zumindest ein erstes Kunststoffmaterial () aufweist. Hierbei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass Trägerelement (14) als Extrudat (50) ausgestaltet ist.
Ferner ist die Erfindung auch auf ein Herstellverfahren für eine Sensoreinheit gerichtet.

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Sensoreinheit zum berührungslosen Betätigen eines Stellelementes, insbesondere einer Klappe, Tür oder dergleichen eines Fahrzeuges, insbesondere KFZ, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 gerichtet. Hierbei ist die Sensoreinheit mit zumindest einem kapazitiven Sensorelement ausgestattet, wobei das Sensorelement einen Draht aufweist, der an einem Trägerelement angeordnet ist. Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Sicherheitssystem zum (insbesondere) berührungslosen Öffnen und/oder Schließen einer Klappe, Tür oder dergleichen eines Fahrzeuges oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 20 gerichtet. Außerdem betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit zum berührungslosen Betätigen eines Stellelementes, insbesondere einer Klappe eines Fahrzeuges oder dergleichen, nach dem Oberbegriff von Anspruch 21.
Aus dem Stand der Technik sind derartige Sensoreinheiten hinlänglich bekannt und dienen dazu, z. B. bei einem Fahrzeug die Heckklappe berührungslos öffnen zu können. In der Druckschrift DE 10 2010 049 400 A1 wird eine derartige Sensoreinheit offenbart. Zu diesem Zweck werden bei der entsprechenden Sensoreinheit kapazitive Sensoren als Näherungssensoren eingesetzt, die zweckmäßigerweise eine breitflächige Elektrode aufweisen.
Ferner sind aus den Druckschriften DE 10 2014 101 775 A1 und DE 10 2014 107 269 A1 unterschiedliche Ausführungsformen für eine derartige Sensoreinheit offenbart, bei denen ein einziger Draht im Sensorelement zur kapazitiven Messung dient. Diese Sensoreinheiten weisen in der Regel zwei Sensorelemente mit je einem Draht zusammengefasst zu einer Sensoreinheit auf, wodurch auch ein Bewegungsablauf bei einer Annäherung einer Person an das Fahrzeug messtechnisch sensierbar ist.
Nachteilig bei dem zuvor erwähnten Stand der Technik ist die aufwendige Herstellung der Sensoreinheit, insbesondere von dem entsprechenden Trägerelement für die kapazitiven Sensorelemente und der schwierige Einzug des jeweiligen Drahtes in das jeweilige Trägerelement. Auch die Montage am Fahrzeug stellt je nach Sensoreinheit ein Problem dar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit eine Sensoreinheit sowie ein Sensorsystem und ein Herstellverfahren dafür bereitzustellen, dass zumindest einen Nachteil aus dem Stand der Technik überwindet. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variabel einsatzfähige Sensoreinheit zu erhalten, die auf einfache Art und Weise und kostengünstig herstellbar ist. Außerdem soll die Sensoreinheit insbesondere gegen Feuchtigkeit, Streusalze und weitere äußere Umwelteinflüsse sowie mechanische Einflüsse widerstandsfähig und funktionsbereit sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße durch eine Sensoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil, gelöst. Auch wird die Aufgabe durch ein Sicherheitssystem, insbesondere ein (Passiv oder Active) Keyless-Entry-System für Fahrzeuge, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 20 gelöst. Ebenfalls wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 21, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil, vorgeschlagen. In den abhängigen Vorrichtungs- und Verfahrensansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Merkmale, die zur erfindungsgemäßen Sensoreinheit und/oder zum erfindungsgemäßen Sicherheitssystem offenbart werden, gelten dabei auch für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren und umgekehrt. Außerdem kann durch das beanspruchte Verfahren die erfindungsgemäße Sensoreinheit hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit zum berührungslosen Betätigen eines Stellelements, insbesondere einer Klappe, Tür oder dergleichen eines Fahrzeugs weist zumindest ein kapazitives Sensorelement auf, wobei das Sensorelement zumindest einen Draht aufweist, der an einem Trägerelement angeordnet ist, wobei das Trägerelement zumindest ein erstes Kunststoffmaterial aufweist. Hierbei ist es denkbar, dass das Trägerelement als Extrudat ausgestaltet ist. Somit ist es möglich, das Trägerelement der Länge nach endlos herzustellen, wodurch sich die Herstellkosten deutlich reduzieren lassen. Das Extrudat wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung als das Produkt aus einer Pressform bei einem Extrusionsprozess verstanden. Idealerweise dient das Trägerelement gleichzeitig als Schutzelement für den Draht, indem der Draht zumindest teilweise in dem Trägerelement eingebettet und/oder durchgeführt ist.
Durch die Verwendung von dem ersten Kunststoffmaterial als Bestandteil des Trägerelements kann einerseits erreicht werden, dass das Trägerelement auch an kritischen Stellen beim Fahrzeug einsatzfähig ist, auch wenn es direkt der Witterung und/oder dem Spritzwasser von den Reifen oder dergleichen ausgesetzt ist. Dabei weist Kunststoff den Vorteil auf, dass er eben besonders widerstandsfähig gegenüber äußeren Umwelteinflüssen, wie z. B. Wasser, Streusalz, Hitze und dergleichen ist. Außerdem weist Kunststoff als Bestandteil des Trägerelements den Vorteil auf, dass er sich mehr oder weniger in beliebige Formen gestalten lässt, so dass das Trägerelement entsprechend ausgestaltet sein kann, um an einem Fahrzeug angebracht werden zu können.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, dass das erste Kunststoffmaterial des Trägerelements elektrisch leitend ausgebildet ist. Hierdurch kann die messtechnische Funktion des Sensorelements deutlich verbessert werden. Dabei ist es denkbar, dass das erste Kunststoffmaterial, welches elektrisch leitend ist, als kapazitives Kopplungselement für den Draht dient. Somit kann auf ein zusätzliches Element, wie z. B. einen elektrisch leitenden Kern, an oder im Trägerelement durch die besondere Materialauswahl verzichtet werden. Damit bildet der Draht mit dem Trägerelement aus elektrisch leitendem Kunststoffmaterial gemeinsam das kapazitive Sensorelement, wodurch auch eine entsprechende Breite des Sensorelements erzielbar ist.
Um die Anpassungsfähigkeit der Sensorelemente an die Einsatzbedingungen beim Fahrzeug ideal anpassen zu können, ist es von Vorteil, wenn das Trägerelement möglichst flexibel, d. h. einfach verformbar, wie z. B. bei Gummi oder Silikon, ist. Somit ist es denkbar, dass das erste Kunststoffmaterial des Trägerelements ein thermoplastisches Vulkanisat (genormte Abkürzung: TPE-V/TPV oder speziell TPV-(EPDM+PP)) (z. B. auch unter dem Handelsnamen SANTOPRENE® bekannt) aufweist. Dieses thermoplastische Vulkanisat ist flexibel wie Gummi und damit auf einfache Art und Weist in seiner Form anpassbar. Zweckmäßigerweise bildet das thermoplastische Vulkanisat das erste Kunststoffmaterial zumindest teilweise oder sogar vollständig, womit gemeint ist, dass das erste Kunststoffmaterial zumindest aus 80 bis 90 % des thermoplastischen Vulkanisat besteht. Bei dem thermoplastischen Vulkanisat (TPV) kann es sich um ein vernetztes thermoplastisches Elastomer auf Olefin-Basis handeln, insbesondere um Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Partikel (EPDM) in einer Matrix aus Polypropylen (PP) auch als PP/EPDM bezeichnet (kurz: TPV-(EPDM+PP)). Idealerweise kann dieses erste Kunststoffmaterial auch - insbesondere durch die Zugabe von Ruß - elektrisch leitend ausgebildet sein und/oder elektrisch leitende Bestandteile können darin integriert sein, hierbei kann es sich bei dem ersten Kunststoffmaterial um SANTPRENE Rubber 121-73W175 handeln. Diese elektrisch leitenden Bestandteile, die insbesondere aus Metall (wie z. B. Kupfer, Aluminium, Eisen, Edelstahl, Silber oder Legierungen daraus) können unverbunden (gemeint ist vereinzelt, z. B. in Form von Spänen oder Körnern) oder gebunden (z. B. in Form von einer Platte oder einem Streifen) in dem thermoplastischen Vulkanisat integriert sein und weisen unverbunden vorzugsweise eine geringe Größe, insbesondere unter 1 mm³, bevorzugt unter 0,5 mm³ auf. Damit kann das erste Kunststoffmaterial gleich mehrere Funktonen auf einmal erfüllen, nämlich zur mechanischen Befestigung des Drahtes dienen, zur kapazitiven Einkopplung des Drahtes und zur optimalen Anpassung an die geometrische Form des Fahrzeugs.
Zweckmäßigerweise weist das erste Kunststoffmaterial eine Shore-Härte A zwischen 40 und 85, bevorzugt zwischen 50 und 80, besonders bevorzugt zwischen 65 und 80 auf. Dabei wird die Shore-Härte A nach der ISO-Norm 7619-1 und/oder der Norm ASTM D2240 bei ca. 23° und 15 Sekunden Versuchsdauer (Erweiterung der ISO-Norm 868) bestimmt. Somit ist das erste Kunststoffmaterial leicht verformbar durch äußere mechanische Einflüsse. Damit ist auch die Grundflexibilität des Trägerelements erzielbar.
Um die Gesamteigenschaft des Trägerelements zu optimieren, kann es vorgesehen sein, dass das Trägerelement ein zweites Kunststoffmaterial aufweist. Hierbei kann das zweite Kunststoffmaterial mit dem ersten Kunststoffmaterial stoffschlüssig verbunden sein. Hierdurch ist eine einfach Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kunststoffmaterial herstellbar. Auch ist es denkbar, dass das zweite Kunststoffmaterial elektrisch isolierend ausgestaltet ist. Dieses ist insbesondere dann besonders technisch hilfreich, wenn das erste Kunststoffmaterial elektrisch leitend ausgestaltet ist. Somit kann nämlich das zweite Kunststoffmaterial als elektrische Isolation für das erste Kunststoffmaterial dienen, um somit einen direkten Elektrodenausgleich zwischen den Materialien zu vermeiden.
Ferner ist es denkbar, dass das zweite Kunststoffmaterial des Trägerelements mit dem ersten Kunststoffmaterial als Koextrusionsbauteil ausgestaltet ist. Damit werden das erste und zweite Kunststoffmaterial bereits bei der Herstellung im Extrusionsverfahren gleichzeitig (in einem Schritt I) miteinander verbunden und bilden ein Extrudat aus zumindest zwei Kunststoffmaterialien. Auf einen weiteren Herstellungsschritt zur Verbindung des ersten Kunststoffmaterials mit dem zweiten Kunststoffmaterial kann somit verzichtet werden, wodurch die Herstellung weiter vereinfacht ist.
Idealerweise unterscheidet sich das zweite Kunststoffmaterial deutlich von seinen Materialeigenschaften von dem ersten Kunststoffmaterial, wodurch insgesamt die technischen Vorteile der jeweiligen Kunststoffmaterialien bei einem Trägerelement in Erscheinung treten. So kann das zweite Kunststoffmaterial des Trägerelements Polyethylen (PE), insbesondere Hart-Polyethylen (HDPE) aufweisen. Auch hier kann somit der Anteil des zweiten Kunststoffmaterials mindestens 70 bis 90 % Polyethylen (PE), insbesondere Hart-Polyethylen (HDPE), aufweisen oder vollständig daraus bestehen.
Um die Eigenschaften des ersten und/oder zweiten Kunststoffmaterials weiter zu verbessern, kann vorzugsweise ein UV-Stabilisator, insbesondere Ruß vorhanden sein, wodurch auch zumindest die dielektrische oder die elektrische Leitfähigkeit des verwendeten Materials beeinflußt werden kann.
Zweckmäßigerweise weist das zweite Kunststoffmaterial eine Shore-Härte D zwischen 50 und 70, bevorzugt zwischen 55 und 65 (nach ISO 7619-1/ASTM D2240, s.o.) auf. Damit unterscheidet sich das zweite Kunststoffmaterial gerade von seiner Härte deutlich von dem ersten Kunststoffmaterial. Auch ist es von Vorteil, wenn das zweite Kunststoffmaterial elektrisch isolierend ausgestaltet ist, wohingegen das erste Kunststoffmaterial elektrisch leitend ausgestaltet sein kann. Somit kann das zweite Kunststoffmaterial einerseits zur elektrischen Isolation des ersten Kunststoffmaterials dienen und auch als mechanischer Stabilisator, um z. B. Längenänderungen des Trägerelements bei Verformungen zu vermeiden. Damit ist u. a. gemeint, dass zwar das Trägerelement weiterhin flexibel bleibt, jedoch nicht dehnbar ist, wie z. B. bei dem Unterschied zwischen einem Seil und einem Gummiband.
Ferner ist es denkbar, dass das Trägerelement ein Basisteil und zumindest ein damit verbundenes Befestigungsteil aufweist. Das Basisteil kann dazu dienen, das Trägerelement am Fahrzeug zu befestigen. Auch kann das Basisteil dazu dienen, nicht nur eins, sondern zumindest zwei Befestigungsteile miteinander zu verbinden, insbesondere stoffschlüssig. Hierbei kann der Draht zumindest abschnittsweise durch das Befestigungsteil vom Trägerelement ummantelt sein. Idealerweise ist der Draht zumindest abschnittsweise vollständig von dem Befestigungsteil ummantelt, so dass der Draht quasi hülsenartig oder rohrartig vom Befestigungsteil ummantelt ist. Zweckmäßigerweise kann der Draht auch über eine gesamte Länge des Trägerelements von dem Befestigungsteil ummantelt sein. Somit ist der Draht optimal geschützt durch das Befestigungsteil im Trägerelement angeordnet. Außerdem kann hierdurch auch eine optimale kapazitive Einkopplung mit dem Kopplungselement bzw. dem ersten Kunststoffmaterial des Trägerelements erfolgen.
Im Befestigungsteil kann grundsätzlich auch ein Schnitt oder Schlitz zur seitlichen Aufnahme des Drahtes vorgesehen sein, wodurch der Einzug des Drahtes vereinfacht wird. Allerdings ist dann der Draht nicht mehr optimal durch das jeweilige Befestigungsteil geschützt, es sei denn es wird zusätzlich eine Schutzhülle verwendet.
Wie zuvor bereits erwähnt wurde, kann am Basisteil in Längsrichtung zumindest zwei parallele Befestigungsteile mit einem Abstand A zueinander angeordnet sein. Hierdurch ist der Draht U-förmig am Trägerelement anordbar, wobei der Draht quasi endlos am Trägerelement gelagert ist und so bis auf den Umlenkungsbereich, wo der Draht um 180° in seiner Ausrichtung umgelenkt wird, vollkommen geschützt am oder im Trägerelement anordbar ist. Hierbei ist es auch denkbar, dass der Draht nicht nur zweimal von zwei Befestigungsteilen am Trägerelement gehalten ist, sondern idealerweise zweimal, viermal, sechsmal oder insgesamt (2 x n), wobei n eine natürliche Zahl darstellt. Hierfür können dann entsprechende Befestigungsteile an dem Basisteil für die parallelen Drahtabschnitten an dem Basisteil des Trägerelements angeordnet sein.
Durch Versuche hat sich positiv herausgestellt, dass der Abstand A zwischen zwei parallelen Befestigungsteilen zwischen 5 und 30 mm, bevorzugt zwischen 10 und 25 mm und besonders bevorzugt zwischen 12 und 18 mm liegen kann. Ein optimaler Bereich für den Abstand A ist insbesondere 15 mm (entspricht im Wesentlichen dem Abstand zwischen den Mittelpunkten einer Seele eines eingezogenen Drahtes zwischen den beiden Befestigungsteilen). Bei einem größeren Abstand A lässt sich auch der Messbereich des kapazitiven Sensorelements verbreitern. Allerdings wird die mechanische Befestigung des Sensorelements am Fahrzeug dadurch auch erschwert. Insofern muss ein Kompromiss zwischen der Breite des Messbereichs und der Breite des Trägerelements zur Befestigung am Fahrzeug durch den Abstand A eingegangen werden, der bevorzugt bei dem zuvor genannten Wertebereich liegt.
Wie bereits erwähnt, ist es von Vorteil, wenn bei dem Trägerelement zumindest zwei Kunststoffmaterialien zum Einsatz kommen, bzw. wenn das Trägerteil aus den beiden Kunststoffmaterialien besteht. Hierbei kann das Basisteil im Wesentlichen aus dem ersten Kunststoffmaterial gebildet sein, um auch als kapazitives Kopplungselement neben den mechanischen Funktionen zu dienen.
Des Weiteren ist es denkbar, dass Verstärkungsteile, insbesondere in Form von Streifen, Gittern, Geweben oder Platten im Basisteil vorhanden sind. Diese Verstärkungsteile können dabei die mechanische Stabilität des ersten Kunststoffmaterials erhöhen. So ist es denkbar, dass die Verstärkungsteile vorzugsweise aus dem zweiten Kunststoffmaterial gebildet sind, welches bevorzugt Polyethylen (PE), insbesondere Hart-Polyethylen (HDPE) aufweist. Auch ist es denkbar, dass die Verstärkungsteile ein kapazitives Kopplungselement für den Draht bilden, insbesondere dann, wenn das erste Kunststoffmaterial nicht elektrisch leitend ausgebildet sein sollte. So können die Verstärkungsteile elektrisch leitend ausgestaltet sein, und insbesondere einen metallischen Werkstoff umfassen. Derartige Verstärkungsteile mit metallischem Werkstoff können ebenfalls beim Extrusionsprozess in das Profil des Trägerelements mit koextrudiert werden, so dass kein zusätzlicher Herstellungsschritt notwendig ist.
Auch ist es denkbar, dass zumindest ein Befestigungsteil teilweise oder ganz aus dem zweiten Kunststoffmaterial gebildet ist, insbesondere dann, wenn das Basisteil im Wesentlichen aus dem ersten Kunststoffmaterial gebildet ist. Hierbei kann der Draht optimal geschützt durch das zweite Kunststoffmaterial im Trägerelement angeordnet werden. Von Vorteil ist es dabei, wenn das Basisteil mit dem Befestigungsteil als ein Koextrusionsbauteil ausgestaltet ist. Idealerweise wird das Basisteil mit dem Befestigungsteil unabhängig von der Wahl des ersten oder zweiten Kunststoffmaterials immer als Koextrusionsbauteil ausgestaltet, um die Herstellung des Trägerelements zu vereinfachen.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß denkbar, dass zumindest ein Befestigungsteil teilweise aus dem ersten und zweiten Kunststoffmaterial, insbesondere schichtweise, gebildet ist. Hierbei kann eine innere Mantelfläche des Befestigungsteils für den Draht aus dem ersten Kunststoffmaterial und eine äußere Mantelfläche des Befestigungsteils aus dem zweiten Kunststoffmaterial gebildet sein. Damit kann einerseits die Flexibilität des Befestigungsteils verbessert werden gegenüber einem Befestigungsteil, welches überwiegend das zweite Kunststoffmaterial aufweist. Außerdem kann auch die kapazitive Einkopplung des Drahtes somit verbessert werden.
Um den Einzug des Drahtes in das Befestigungsteil zu erleichtern, kann vorgesehen sein, dass eine innere Mantelfläche des Befestigungsteils für den Draht zumindest teilweise mit Gleitriefen ausgestaltet ist. Durch den Einsatz der Gleitriefen kann ein punktueller und streifenförmiger Kontakt zwischen dem Draht und der inneren Mantelfläche erzielt werden. Somit lässt sich die mechanische Reibung beim Einziehen des Drahtes in das Befestigungsteil, welches den Draht ummantelt, reduzieren. Somit es auch ein maschineller Einzug des Drahts in ein insbesondere vollständig geschlossenes (gemeint ist im Querschnitt röhrenförmiges oder hülsenförmiges) Befestigungsteil möglich. Zweckmäßigerweise können die Gleitriefen das zweite Kunststoffmaterial aufweisen, welches hierfür idealerweise aus Hart-Polyethylen (HDPE) oder zumindest Polyethylen (PE) gebildet ist. Durch die Verwendung der Gleitriefen kann die innere Mantelfläche des Befestigungsteils das erste Kunststoffmaterial aufweisen ohne dass es zu Reibungsproblemen beim Einzug des Drahtes kommt.
Die Gleitriefen selbst können über die gesamte Länge des Trägerelements vorhanden sein, um den Draht optimal im Befestigungsteil zu führen. Allerdings ist es auch denkbar, dass die Gleitriefen, über die Länge des Trägerelements gesehen, nur abschnittsweise vorgesehen sind, wodurch die Reibung beim Einzug des Drahts in das jeweilige Befestigungsteil weiter reduzierbar ist.
Zur vereinfachten Befestigung des jeweiligen Sensorelements am Fahrzeug kann es vorgesehen sein, dass das Basisteil des Trägerelements, insbesondere in Längsrichtung, Aussparungen aufweist. Diese Aussparungen können als Löcher im Basisteil vorhanden sein, um z. B. Clips- und/oder Rastelemente zur, insbesondere form- und/oder kraftschlüssigen, Befestigung des Trägerelements am Fahrzeug anordnen zu können. Außerdem lässt sich auch insgesamt Material, insbesondere von dem ersten Kunststoffmaterial, einsparen, welches bei der zuvor angegebenen Materialauswahl, nämlich thermoplastisches Vulkanisat (TPV) vollständig recycelbar ist. Die erwähnten Aussparungen können dabei durch Ausstanzungen gebildet sein. Zweckmäßigerweise können derartige Ausstanzungen durch eine Rotationsstanze, die nachfolgend noch näher erwähnt wird, in einem Schritt II hergestellt werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass der Draht eine elektrisch leitende Seele und eine darum angeordnete elektrische Isolation, insbesondere aus Kunststoff, aufweist. Idealerweise handelt es sich bei dem Draht um einen Standarddraht, der als Massenware kostengünstig käuflich ist. Hierbei kann ein Draht nach dem Standard: FLRY oder FLY verwendet werden. Bei diesem Draht kann es sich um eine einadrige Leitung handeln, die eine oder insbesondere mehrere Kupferlitzen aufweisen kann. Ein idealer Querschnitt des Drahtes beträgt ca. 1 mm, jedoch sind auch dünnere oder dickere Querschnitte denkbar. Zusätzlich kann die elektrisch leitende Seele der Länge nach mit einem Drahtgeflecht umgeben sein, wie es z. B. bei einem Koaxialkabel üblich ist. Hierbei kann das Drahtgeflecht galvanisch von der Seele getrennt sein und dient als weiteres kapazitives Kopplungselement für das Sensorelement. Durch den Einsatz eines Drahtes in Form eines Koaxialkabels kann auch die mechanische Stabilität des Sensorelements verbessert werden.
Durch den schichtweisen Aufbau des Befestigungsteils ist es möglich, auch die messtechnischen Eigenschaften des Sensorelements zu verbessern. So kann nämlich durch den Einsatz des zweiten Kunststoffmaterials für die äußere Mantelfläche des Befestigungsteils, die auch als elektrische Isolation dient, eine Kurzschlusssicherheit auch bei starkem Streusalzbefall erzielt werden. Zweckmäßigerweise ist der Draht - wie bereits erwähnt - endlos am Trägerelement fixiert. Dabei ist es denkbar, dass der Draht zumindest zwei Enden aufweist, die an einem Stecker enden und der Draht an einer Seite durch ein Befestigungselement des Trägerelements hingeführt wird und dann um 180° umgelenkt wird und an der anderen Seite des Trägerelements durch ein weiteres Befestigungsteil zurückgeführt wird, wobei idealerweise die beiden Befestigungsteile mit einem Abstand A zueinander parallel angeordnet sind. Da die Sensoreinheit häufig über zumindest zwei kapazitive Sensorelemente verfügt, wodurch ein Bewegungsablauf eines Objekts messtechnisch erfassbar ist, können zumindest zwei kapazitive Sensorelemente mit einem gemeinsamen Stecker eine Sensoreinheit bilden. Um einen optimalen Schutz des Drahtes zu erzielen, können die Befestigungsteile des Trägerelements den Draht, insbesondere annähernd, bis zum Stecker ummanteln. Da die Befestigungsteile des Trägerelements selber auch flexibel sind, können die Befestigungsteile den Draht quasi bis zum Stecker ohne mechanische Einschränkung ummanteln und schützen.
Um insbesondere den umgelenkten Draht am Ende des Trägerelements ebenfalls geschützt anzuordnen, kann eine Kappe vorgesehen sein, die über ein Ende des Trägerelements gesteckt wird und ggf. den Draht darunter sicher anordnet. Diese Kappe kann z. B. an das entsprechende Ende des Trägerelements angeclipst, angeklebt oder aufgeschweißt werden. Gerade wenn das Trägerelement als Meter- oder Massenware hergestellt wird, ist es von Vorteil, wenn zumindest das abgetrennte Ende vom Trägerelement mit der Kappe umschlossen ist. Dabei kann die Kappe auch zur Führung des Drahtes dienen, insbesondere wenn die Kappe nicht das Ende des Trägerelements schließt, bei dem der Draht umgelenkt wird. So kann an der Kappe eine Zugentlastung für den Draht vorgesehen sein, um den Draht mit seinen beiden Enden mechanisch an der Kappe bzw. dem Trägerelement zu fixieren. Somit kann insgesamt eine besonders preiswerte Herstellung des erfindungsgemäßen Sensorelements stattfinden. Außerdem kann die Kappe auch ein abgetrenntes Ende vom Trägerelement, insbesondere den elektrisch leitenden Kern vom Trägerelement, vor Umwelteinflüssen und Korrosionserscheinungen schützen. Gleichzeitig kann die Kappe auch zur Befestigung des Sensorelements am Fahrzeug dienen, indem die Kappe über entsprechende Befestigungsmittel verfügt. Sofern jedoch das gesamte Trägerelement mit dem angeordneten Draht noch einmal z. B. durch einen Schlauch umhüllt wird oder in einem Gehäuse angeordnet wird, kann auf diese zusätzliche Kappe verzichtet werden.
Da der elektrisch leitende Draht endlos am Träger geführt wird, kann dieser mit einem Stecker versehen werden, so dass die gesamte Herstellung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit besonders einfach, im Wesentlichen automatisiert und in wenigen Fertigungsschritten durchführbar ist. Außerdem können auch individuell veränderbare Sensoreinheiten hergestellt werden, da wie bereits erwähnt, nur das Trägerelement auf die entsprechende Länge gekürzt werden muss und dann der entsprechend lange Draht daran angeordnet wird. Weitere individuelle Herstellungskriterien sind somit nicht erforderlich. Damit ist eine gewünschte Massenfertigung möglich.
Ebenfalls ist es denkbar, dass das Trägerelement mit einer Schutzhülle umhüllt oder umspritzt wird, die insbesondere eine elektrische Isolation darstellt. Auch in diesem Fall kann das Trägerelement vollständig aus dem elektrisch leitenden Kern bestehen. Selbstverständlich kann auch ein Trägerelement, welches selbst aus nicht leitendem Material besteht, und beispielsweise einen elektrisch leitenden Kern aufweist, beschichtet oder umhüllt sein.
Ferner ist die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit, insbesondere mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gerichtet. Hierbei ist es vorgesehen, dass in einem Schritt I das Trägerelement in einem Extrusionsverfahren hergestellt wird. Dabei können zumindest zwei Kunststoffmaterialien, nämlich ein erstes und ein zweites Kunststoffmaterial, mindestens vorhanden sein. Auch ist es denkbar, dass insgesamt drei oder noch mehr Kunststoffmaterialien in einem Schritt im Extrusionsverfahren zur Herstellung eines Trägerelements dienen. Das Trägerelement selbst wird dabei als Profil hergestellt und bildet ein sogenanntes Extrudat.
Auch ist es denkbar, dass in einem Schritt II nach Schritt I im Trägerelement durch eine Rotationsstanze Aussparungen im Trägerelement, insbesondere kontinuierlich erzeugt werden. Dabei kann die Rotationsstanze im Schritt II dazu dienen, über ein beliebig langes Trägerelement die Aussparungen durch Ausstanzungen kontinuierlich zu erzeugen. Zusätzlich kann die Rotationsstanze auch zum Ablängen des Trägerelements auf eine gewünschte Länge dienen. Hierzu kann die Rotationsstanze über eine Schneidkante verfügen, die das Ablängen des Trägerelements im Schritt II gleichzeitig mit dem Ausstanzen vornimmt.
Ferner ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Sicherheitssystem zum insbesondere berührungslosen Öffnen und/oder Schließen einer Klappe, Tür oder dergleichen eines Fahrzeuges nach Anspruch 20 gerichtet. Hierbei kommt zumindest eine erfindungsgemäße Sensoreinheit (d. h. nach den Ansprüchen 1 bis 19) zum Einsatz. Dabei ist es denkbar, dass die einzelnen erfindungsgemäßen Sensoreinheiten über ein oder mehrere Steuergeräte mit dem Sicherheitssystem vom Fahrzeug verbunden werden. Dabei können die Steuergeräte auch in dem Sicherheitssystem integriert sein. Ferner ist auch durch den durch endlosen Draht eine Steckererkennung mit dem Steuergerät einfach möglich, da eine Widerstandsmessung hierzu direkt Aufschluss gibt.
Erfindungsgemäß können die Merkmale in der Beschreibung und den Ansprüchen und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl einzeln für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 eine dreidimensionale Ansicht auf eine erfindungsgemäße Sensoreinheit mit insgesamt zwei Sensorelementen mit den jeweiligen Trägerelementen, die über Aussparungen verfügen,
1a eine Draufsicht auf einen Stecker aus 1,
2 eine vergleichbare dreidimensionale Ansicht auf eine weitere erfindungsgemäße Sensoreinheit, wobei jedoch die jeweiligen Trägerelemente ohne Aussparungen ausgestaltet sind,
3 - 7 eine Teilansicht auf diverse Varianten von Sensorelementen mit den Schnitt A-A bis E-E durch das jeweilige Sensorelement,
8 eine Draufsicht auf ein Ende eines Sensorelements mit einer Kappe,
9+10 eine beispielhafte Ansicht eines Herstellungsschritts II mit einer Rotationsstanze für Aussparungen in einem Trägerelement,
11a eine beispielhafte Ansicht einer Extrusionsmaschine zur Herstellung des Trägerelements als Extrudat,
11b eine beispielhafte Ansicht zweier Extrusionsmaschinen zur Herstellung des Trägerelements als Koextrusionbauteil und
12 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit beispielhaft montierten Sensoreinheiten im Heck- und Seitenbereich.

In den Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch für unterschiedliche Ausführungsbeispiele die identischen Bezugszeichen verwendet, wodurch auch eine Kombination der Merkmale für die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele deutlich wird.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Sensoreinheit 10 in einem ersten Ausführungsbeispiel in dreidimensionaler Ansicht dargestellt. Hierbei ist die erfindungsgemäße Sensoreinheit 10 komplett mit ihren beiden Sensorelementen 11, 12 erkennbar. Wie bereits erwähnt worden ist, ist es auch denkbar, dass die Sensoreinheit 10 über weitere baugleiche oder bauverschiedene Sensorelemente 11, 12 verfügen kann. In bzw. an jedem Sensorelement 11, 12 ist ein durchgehender Draht 13 angeordnet, der seinen Anfang 13.3 und sein Ende13.4 im Stecker 17 hat. Somit verläuft der entsprechende Draht 13 endlos an einem Trägerelement 14 von dem Sensorelement 11 bzw. 12 und zwar im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung 15.
Die Ausführungsbeispiele aus den 1 bis 8 stellen bevorzugte Varianten der Erfindung dar, da hierbei das jeweilige Trägerelement 14 den vorhandenen Draht 13 durch die vorgesehenen Befestigungsteile 14.6 mehr oder weniger vollständig schützt.
Wie weitere aus 1 zu erkennen ist, sind mittig am Basisteil 14.1 vom jeweiligen Trägerelement 14 Aussparungen 14.9, insbesondere in Form von Löchern, angeordnet, die vorzugsweise rund, ellipsenförmig oder langlochartig ausgebildet sein können. Diese Aussparungen 14.9 können insbesondere zur mechanischen Befestigung des jeweiligen Sensorelementes 11, 12 am Fahrzeug 100 dienen, wobei zusätzlich Clips- und/oder Rastelemente verwendet werden können. Um das Sensorelement 11, 12 optimal, insbesondere form- und/oder kraftschlüssig, am Fahrzeug 100 zu befestigen, ist es zweckmäßig, dass die Aussparungen 14.9 über die gesamte Länge 14.12 des Trägerelementes 14 verlaufen bzw. daran verteilt sind. Auch können an der Rückseite des Basisteil 14.1 vom jeweiligen Trägerelement 14 (auch abschnittsweise) Klebepads 14.3 oder Klebestreifen 14.3 zur Befestigung am Fahrzeug 100 vorgesehen sein. Die Befestigung der Sensorelement 11, 12 am Fahrzeug 100 kann vorzugsweise an einer Innenseite eines Stoßfängers 103 oder eines Seitenschwellers erfolgen (s. hierzu auch 12).
In der 1a ist eine Draufsicht auf den Stecker 17 der Sensoreinheit 10 aus 1 dargestellt. Dabei dienen die beiden unteren Kontakte 17.1 für die elektrische Kontaktierung des ersten Sensorelements 11. Zu diesem Zweck führt der Draht 13 vom ersten Sensorelement 11 mit seinem ersten Ende 13.3 vom Stecker 17 weg und endet mit seinem zweiten Ende 13.4 wieder beim Stecker 17. In der Mitte des Steckers 17 kann der Kontakt 17.3 z. B. für eine Abschirmung 13.5 von dem Draht 13 für ein oder beiden Sensorelemente 11, 12 dienen. Die beiden oberen Kontakte 17.2 des Steckers 17 sind für das zweite Sensorelement 12 vorgesehen. Der Stecker 17 selbst weist eine LabyrinthDichtung auf, so dass eine wasserdichte Verbindung zwischen dem Stecker 17 und einer entsprechenden Anschlussbuchse im Fahrzeug 100 möglich ist. Zusätzlich ist der Stecker 17 mit einer Rastsicherung ausgestattet, so dass der Stecker 17 mit der Anschlussbuchse formschlüssig verrastet und auch durch Vibrationen nicht freigerüttelt werden kann.
In der 2 ist eine vergleichbare Ansicht auf eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit 10 vergleichbar zu 1 dargestellt. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass die beiden Sensorelemente 11 und 12 ohne Aussparungen 14.9 zur Befestigung am Fahrzeug 100 ausgestaltet sind. Vielmehr wird diese Sensoreinheit 10 über Klebepads 14.3 oder Klebeband 14.3 am Fahrzeug 100 befestigt, siehe hierzu auch 6, Schnitt D-D. Um den Draht 13 auch an seinen beiden Enden 13.3 und 13.4 möglichst zu schützen, kommen verlängerte Befestigungsteile 14.6 zum Einsatz, die stoffschlüssig am Basisteil 14.1 des jeweiligen Trägerelements 14 angeordnet sind. Die Vereinzelung der beiden Befestigungsteile 14.6 im Bereich der Enden des Drahts 13 kann ebenfalls durch Ausstanzung des Basisteils 14.1, insbesondere durch die erwähnte Rotationsstanze 60 im Schritt II, erfolgen. Hierbei ist es auch denkbar, dass schmale Verbindungsstege 14.8, wie sie in der 1 dargestellt sind, zwischen den Befestigungsteilen 14.6 zur Verbindung stehen bleiben. Da das Trägerelement 14 durch sein Material sehr flexibel ausgestaltet ist, ist es auch denkbar, dass die beiden Befestigungsteile 14.6 bis zum Stecker 17 zum Schutz des Drahtes 13 durchgeführt werden.
Nachfolgend werden die 3 bis 7 näher beschrieben, die alle im unteren Bereich beispielhafte Varianten eines Trägerelements 14 von einem Sensorelement 11, 12 in Draufsicht teilweise darstellen mit den Schnitt A bis E. Die jeweiligen Schnitte A bis E sind dann oberhalb der jeweiligen Draufsicht vergrößert dargestellt, wodurch auch die jeweilige Materialkombination der unterschiedlichen Varianten des Trägerelements 14 deutlich werden.
In der Draufsicht unterscheiden sich die 3 bis 5 und 7 (s. unterer Bereich) kaum, da die Materialauswahl und Materialzusammenstellung nur durch die entsprechenden Schnittdarstellungen erkenntlich sind. Bei diesen Varianten kommen Aussparungen 14.9 im Trägerelement 14 vor, die kontinuierlich über die Länge 14.12 angeordnet sind. Die einzelnen Aussparungen 14.9 im Basisteil 14.1 vom Trägerelement 14 werden durch die Verbindungsstege 14.8 unterbrochen. Anstelle der gezeigten langlochartigen Aussparungen 14.9 können auch punktförmige, runde, ellipsenartige Aussparungen 14.9 vorgesehen sein. In den 3 bis 7 sind auch die jeweiligen Schnitte A bis E eingezeichnet, die dann oberhalb der jeweiligen Draufsicht vergrößert abgebildet sind.
In 3 ist im Schnitt A - A gut zu erkennen, dass das Trägerelement 14 grundsätzlich aus dem Basisteil 14.1 gebildet ist, welches in einer Ebene 14.2 liegt. Dieses Basisteil 14.1 ist vorzugsweise aus einem ersten Kunststoffmaterial 20 gebildet und/oder kann daraus vollständig bestehen. An dem Basisteil 14.1 ist stoffschlüssig zu beiden Seiten jeweils ein Befestigungsteil 14.6 zur Aufnahme des Drahtes 13 angeordnet. Durch den Schnitt A - A wird deutlich, dass das Basisteil 14.1 beidseitig und stoffschlüssig mit dem Befestigungsteil 14.6 verbunden ist, wie in allen weiteren gezeigten Varianten der Erfindung. Die beiden Befestigungsteile 14.6 sind dabei beispielsweise aus dem zweiten Kunststoffmaterial 21 gebildet und umhüllen den Draht 13.
Im Befestigungsteil 14.6 kann grundsätzlich auch ein Schnitt oder Schlitz zur seitlichen Aufnahme des Drahtes 13 vorgesehen sein, wodurch der Einzug des Drahtes 13 vereinfacht wird. Allerdings ist dann der Draht 13 nicht mehr optimal durch das jeweilige Befestigungsteil 14.6 geschützt, es sei denn es wird zusätzlich die in 6 beispielhaft gezeigte Schutzhülle 16 verwendet.
Wie im Schnitt A - A in 3 beispielhaft gezeigt ist, weist der Draht 13 eine Seele 13.2 auf, die von einer Isolation 13.1 vollständig umgeben ist. Da es sich bei dem ersten Kunststoffmaterial 20 grundsätzlich um ein thermoplastisches Vulkanisat (TPE-V/TPV) (eventuell mit leitfähigen Bestandteilen 20.1) handeln kann, genauso wie bei dem zweiten Kunststoffmaterial 21 um Polyethylen (PE), insbesondere Hart-Polyethylen (HDPE), was bereits mehrfach beschrieben worden ist. Dieses gilt beispielhaft auch für sämtliche Varianten in den dargestellten Figuren.
Der Schnitt B - B in 4 unterscheidet sich von dem Schnitt A - A durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Befestigungsteile 14.6, da diese schichtweise durch verschiedene Materialien aufgebaut sind. Eine innere Mantelfläche 14.6a, die zum Draht 13 hin gerichtet ist, ist dabei aus dem ersten Kunststoffmaterial 20 gebildet, wodurch eine optimale kapazitive Einkopplung des Drahtes 13 erreichbar ist. Eine äußere Mantelfläche 14.6b hingegen ist aus dem zweiten Kunststoffmaterial 21 gebildet, um die Befestigungsteile 14.6 optimal gegen mechanische Belastungen zu schützen. Außerdem kann hier auch ein kapazitiver Kurzschluss durch eine hohe Streusalzbelastung bei dem jeweiligen Sensorelement 11, 12 vermieden werden.
Im Schnitt C - C aus 5 sind sowohl das Basisteil 14.1 als auch die beiden Befestigungsteile 14.6 aus dem ersten Kunststoffmaterial 20 gebildet. Allerdings kommen bei dem Trägerelement 14 zusätzlich ein Verstärkungsteil 14.4 sowie Gleitriefen 14.5 zum Einsatz, die aus dem zweiten Kunststoffmaterial 21 aufgebaut sein können, um somit die mechanische Stabilität zu verbessern. Außerdem sorgen die Gleitriefen 14.5 für einen einfacheren Einzug des Drahtes 13 in die Befestigungsteile 14.6. Des Weiteren kann auch das Verstärkungsteil 14.4 im Bereich des Basisteils 14.1 aus dem zweiten Kunststoffmaterial 21 bestehen. Ebenfalls ist es denkbar, dass dieses Verstärkungsteil 14.4 auch als ein kapazitives Kopplungselement 18, insbesondere in Form eines elektrisch leitenden Kerns ausgestaltet sein kann. Dabei kann es sich um einen Metallstreifen, z. B. aus Aluminium, Kupfer, Messing oder dergleichen, handeln, welches gleichzeitig als kapazitives Kopplungselement 18 dient. Dieses kapazitive Kopplungselement 18 kann dabei gleichzeitig mit den Gleitriefen 14.5 und dem übrigen Trägerelement 14 im Extrusionsverfahren durch den Schritt I hergestellt werden.
Die 6 unterscheidet sich im Wesentlichen zur 5 dadurch, dass auf die Aussparungen 14.9 im Trägerelement 14 verzichtet worden ist. Somit ist das Basisteil 14.1 vollflächig ausgebildet und stellt somit die Ebene 14.2 dar. Auf der Rückseite des Basisteils 14.1, die von dem Befestigungsteil 14.6 abgewandt ist, kann gut ein Klebepad 14.3 oder Klebeband 14.3 punktuell, streifenförmig oder vollflächig zur Befestigung am Fahrzeug 100 angebracht werden. Ferner wurde bewusst in der 6 das vergleichbare Verstärkungsteil 14.4 mit den Bezugszeichen 18 und 21 versehen, da es sich hierbei auch um das kapazitive Kopplungselement 18 und/oder um das zweite Kunststoffmaterial 21 handeln kann. Außerdem wurde beispielhaft eine Schutzhülle 16 für das Sensorelement 11, 12 dargestellt, die zusätzlich zum besseren Schutz zum Einsatz kommen kann.
Die Variante aus 7 unterscheidet sich von den Varianten aus den 5 und 6 dadurch, dass die Befestigungsteile 14.6 zweischichtig aufgebaut sind und somit eine materialunterschiedliche innere Mantelfläche 14.6a und eine äußere Mantelfläche 14.6b aufweist. Zweckmäßigerweise ist auch hier die innere Mantelfläche 14.6a durch das erste Kunststoffmaterial 20 gebildet, wohingegen die äußere Mantelfläche 14.6b durch das zweite Kunststoffmaterial 21 ausgestaltet ist. Diesbezüglich wird auch auf den Schnitt B - B aus 4 verwiesen. Zusätzlich sind die Gleitriefen 14.5 an der inneren Mantelfläche 14.6a zum einfachen Einzug des Drahtes 13 vorgesehen.
In der 8 ist eine Draufsicht auf den Anfang eines Trägerelements 14 dargestellt, wobei der entsprechende Anfang vom Trägerelement 14 mit einer Kappe 19 abgeschlossen ist. Diese Kappe 19 dient gleichzeitig zur Aufnahme und Befestigung des Drahtes 13 und weist eine Zugentlastung 19.1 auf. Damit schützt die Kappe 19 das Ende bzw. den Anfang vom Trägerelement 14 nicht nur gegen äußere Umwelteinflüsse, sondern schützt gleichzeitig den Draht 13 gegen mechanische Belastungen an dieser Stelle. Die Kappe 19 kann an das Trägerelement 14 angeclipst, angeschweißt, aufgeklebt werden. Auch kann die Kappe 19 zur sicheren Aufnahme des umgelenkten Drahtes 13 am anderen Ende des Trägerelements 14 dienen.
In der 11a ist eine Extrusionsmaschine 51 im Grundprinzip für den Herstellungsschritt I gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei weist die Extrusionsmaschine 51 zumindest einen Trichter 51.1 auf, in dem das Kunststoffrohmaterial für den Extrusionsprozess anordbar ist. Dieses Material gelangt über ein Einlassrohr in den Spindelbereich, in dem es durch die Heizung 51.4 erhitzt wird, um es fließfähig zu machen. Die Heizung 51.4 ist umfangsmäßig um die (Förder-)Spindel 51.2 angeordnet, um eine gleichmäßige Erwärmung des entsprechenden Kunststoffmaterials zu erzielen. Der Vortrieb des Kunststoffmaterials erfolgt dann über die Spindel 51.2, die durch den Motor 51.3 antreibbar ist. Am Ende der Spindel 51.2 ist die (Preß-)Form 52 mit dem Trägerelementprofil angeordnet, durch die das fließfähige Kunststoffmaterial 20 oder 21 gepresst wird und zum fertigen Trägerelement 14 als Extrudat 50, insbesondere Koextrusionsbauteil (s. 11b), bestehend aus 2 oder mehreren Materialien, erstarrt. Zum besseren Verständnis ist die Preßform 52 mit dem Trägerelementprofil beispielhaft abgebildet. Durch den Extrusionsprozess lässt sich ein endloses Trägerelement 14 auch aus zwei oder mehreren Kunststoffmaterialien (s. 11b) kostengünstig gemäß Schritt I des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellen.
In der weiteren 11b ist ein Extrusionsverfahren mit insgesamt zwei Extrusionsmaschinen 51, vergleichbar zur 11a dargestellt. Die beiden Extrusionsmaschinen 51 dienen dazu, das Trägerelement 14 als Koextrusionsbauteil mit insgesamt zwei Kunststoffmaterialien 20, 21 herzustellen. Aus der (Press-)Form 52 ist zu erkennen, dass das entsprechende Trägerelementprofil zusätzlich gegenüber der 11a auch die Gleitriefen 14.5 aufweist. Diese können aus dem zweiten Kunststoffmaterial 21 bestehen, wofür eine zusätzliche Extrusionsmaschine 51 vorgesehen ist. Sofern ein Extrudat 50 mit mehr als zwei Kunststoffmaterialien geplant ist, kann eine weitere Extrusionsmaschine 51 vorgesehen sein, die ebenfalls mit der (Press-)Form 52 verbunden werden kann. Bei den 11a und 11b können auch in den Trichter 51.1 zusätzlich die elektrisch leitenden Bestandteile mit eingemischt werden, um diese mit in das Kunststoffmaterial 20, 21 integrieren zu können.
In den 9 und 10 ist der Herstellungsschritt II dargestellt, bei dem die Aussparungen 14.9 kontinuierlich (gemeint ist: durchgehender Prozeß) durch Ausstanzungen mit Hilfe einer Rotationsstanze 60 erzeugt werden. Die Rotationsstanze 60 ist radförmig ausgebildet und weist umfangsseitig am Außenrand rippenförmig herausragende Schneidrippen 60.1 auf, die zum Ausstanzen der Aussparung 14.9 im fortlaufenden (ungekürzten) Trägerelement 14 vorgesehen sind. Um die Verbindungsstege 14.8 im Basisteil 14.1 vom Trägerelement 14 stehen zu lassen, sind zwischen den Schneidrippen 60.1 Freiräume 60.2 bei der Rotationsstanze 60 vorgesehen. Um gleichzeitig ein Ablängen der Trägerelemente 14 in einem Fertigungsschritt II vornehmen zu können, kann die Rotationsstanze 60 zusätzlich eine Trennschneide 60.3 aufweisen, wodurch ein endloses Trägerelement 14 abschnittsweise unterbrochen bzw. geschnitten werden kann.
In der 12 ist ein Fahrzeug 100 mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem 110 sowie der erfindungsgemäßen Sensoreinheit 10 und den beispielhaften Sensorelementen 11 und 12 dargestellt. Um beispielsweise die Heckklappe 101 oder die Türen 101 berührungslos öffnen zu können, ist ein Stellelement 102 in Form eines elektromechanischen Schlosses vorgesehen, was durch die Sensoreinheit 10 berührungslos ansteuerbar ist. Sofern das richtige Steuersignal von den beiden Sensorelementen 11 und 12 erkannt worden ist bzw. durch das entsprechende Steuergerät ermittelt worden ist, kann der Stellantrieb 102 angesteuert werden. In der 12 sind beispielhaft auch im Bereich der Türschwellen die erfindungsgemäßen Sensoreinheiten 10 bei den Vorder- und/oder Rücktüren dargestellt.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass selbstverständlich die erfindungsgemäße Sensoreinheit 10 auch zum Öffnen der Seitentüren oder der Motorraumklappe oder des Tankdeckels oder dergleichen verwendet werden kann. Anstelle des dargestellten Sensorelemente 11 kann auch das Sensorelemente 12 Verwendung finden und umgekehrt. Auch ist eine beliebige Kombination der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele der Sensorelemente 11 und 12 bei einer Sensoreinheit 10 realisierbar.
Bezugszeichenliste

10: Sensoreinheit
11: Erstes Sensorelement
12: Zweites Sensorelement
13: Draht
13.1: Isolation
13.2: Seele
13.3: erstes Ende
13.4: zweites Ende
13.5: Abschirmung
14: Trägerelement
14.1: Basisteil
14.2: Ebene
14.3: Klebepad / Klebeband
14.4: Verstärkungsteil
14.5: Gleitriefe
14.6: Befestigungsteil, Klemme für 13
14.6a: innere Mantelfläche
14.6b: äußere Mantelfläche
14.8: Verbindungssteg
14.9: Aussparungen
14.11: Breite
14.12: Länge
14.15: Längsachse
15: Längsrichtung
16: Schutzhülle
17: Stecker
17.1: Kontakt von 11
17.2: Kontakt von 12
17.3: Kontakt von 13.5
18: kapazitives Kopplungselement, elektrisch leitender Kern
19: Kappe
19.1: Zugentlastung
20: erstes Kunststoffmaterial
20.1: leitfähige Bestandteile
21: zweites Kunststoffmaterial
50: Extrudat
51: Extrusionsmaschine
51.1: Trichter
51.2: Spindel
51.3: Antrieb für 51.2
51.4: Heizung
52: Form für Profil / Pressform
60: Rotationsstanze
60.1: Schneidrippen
60.2: Freiraum zwischen 60.1 für 14.8
60.3: Trennschneide
100: Fahrzeug
101: Klappe oder dergleichen
102: Stellelement
103: Stoßfänger
110: Sicherheitssystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010049400 A1 [0002]
DE 102014101775 A1 [0003]
DE 102014107269 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO-Norm 7619-1 [0011]
ISO 7619-1/ASTM D2240 [0016]

Claims

Sensoreinheit (10) zum berührungslosen Betätigen eines Stellelementes (102), insbesondere einer Klappe (101), Tür (101) oder dergleichen eines Fahrzeuges (100), mit zumindest einem kapazitiven Sensorelement (11, 12), wobei das Sensorelement (11, 12) zumindest einen Draht (13) aufweist, der an einem Trägerelement (14) angeordnet ist, und das Trägerelement (14) zumindest ein erstes Kunststoffmaterial (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (14) als Extrudat (50) ausgestaltet ist.
Sensoreinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial (20) des Trägerelements (14) elektrisch leitend ist, und insbesondere ein kapazitives Kopplungselement (18) für den Draht (13) bildet.
Sensoreinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial (20) ein thermoplastisches Vulkanisat (TPE-V/TPV) aufweist, wobei insbesondere bei dem thermoplastischen Vulkanisat (TPV) vernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, vorwiegend Ethylen-Propylen-Dien-Kautschukpartikel (EPDM) in einer Matrix aus Polypropylen (PP) (PP/EPDM), vorhanden sind und/oder elektrisch leitende Bestandteile (20.1) integriert sind und/oder zumindest ein UV-Stabilisator, insbesondere Ruß, vorhanden ist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial (20) eine Shore-Härte A zwischen 40 und 80, bevorzugt zwischen 50 und 70 aufweist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (14) ein zweites Kunststoffmaterial (21) aufweist, welches vorzugsweise stoffschlüssig mit dem ersten Kunststoffmaterial (20) verbunden ist, wobei insbesondere das zweite Kunststoffmaterial (21) elektrisch isolierend ist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kunststoffmaterial (21) des Trägerelementes (14) mit dem ersten Kunststoffmaterial (20) als Koextrusionsbauteil ausgestaltet ist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kunststoffmaterial (21) des Trägerelementes (14) Polyethylen (PE), insbesondere Hart Polyethylen (HDPE), aufweist, und/oder das zweite Kunststoffmaterial (21) eine Shore-Härte D zwischen 50 und 70, bevorzugt zwischen 55 und 65 aufweist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (14) ein Basisteil (14.1) und zumindest ein damit verbundenes Befestigungsteil (14.6) aufweist, wobei der Draht (13) zumindest abschnittsweise durch das Befestigungsteil (14.6) vom Trägerelement (14) ummantelt ist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Basisteil (14.1) in Längsrichtung (15) zumindest zwei parallele Befestigungsteile (14.6) mit einem Abstand A zueinander angeordnet sind, wobei vorzugsweise der Abstand A zwischen 5 mm und 30 mm, bevorzugt zwischen 10 mm und 25 mm und besonders bevorzugt zwischen 12 mm und 18 mm liegt.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (14.1) im Wesentlichen aus dem ersten Kunststoffmaterial (20) gebildet ist, wobei optional Verstärkungsteile (14.4), insbesondere in Form von Streifen, Gittern, Geweben oder Platten, im Basisteil (14.1) vorhanden sind, die vorzugsweise aus dem zweiten Kunststoffmaterial (21) ausgebildet sind, und/oder die Verstärkungsteile (14.4) ein kapazitives Kopplungselement (18) für den Draht (13) bilden.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Befestigungsteil (14.6) teilweise oder ganz aus dem zweiten Kunststoffmaterial (21) gebildet ist, wobei vorzugsweise das Basisteil (14.1) mit dem Befestigungsteil (14.6) als ein Koextrusionsbauteil ausgestaltet ist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Befestigungsteil (14.6) teilweise aus dem ersten und zweiten Kunststoffmaterial (20, 21), insbesondere schichtweise, gebildet ist, wobei vorzugsweise eine innere Mantelfläche (14.6a) für den Draht (13) aus dem ersten Kunststoffmaterial (20) und eine äußere Mantelfläche (14.6b) aus dem zweiten Kunststoffmaterial (21) gebildet ist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Mantelfläche (14.6a) des Befestigungsteils (14.6) für den Draht (13) zumindest teilweise mit Gleitriefen (14.5) ausgestaltet ist, wodurch insbesondere eine punktueller oder streifenförmiger Kontakt zwischen Draht (13) und innerer Mantelfläche (14.6a) erzielbar ist, und/oder wobei insbesondere die Gleitriefen (14.5) das zweite Kunststoffmaterial (21) aufweisen und/oder die innere Mantelfläche (14.6a) des Befestigungsteils (14.6) das erste Kunststoffmaterial (20) aufweist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (14.1) des Trägerelementes (14), insbesondere in Längsrichtung (15), Aussparungen (14.9) aufweist, die vorzugsweise zur Befestigung des Sensorelements (11, 12) dienen, wobei insbesondere die Aussparungen (14.9) durch Ausstanzungen gebildet sind.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (13) eine elektrisch leitende Seele (13.2) und eine darum angeordnete elektrische Isolation (13.1) aufweist, wobei vorzugsweise der Länge nach die elektrisch leitende Seele (13.2) zusätzlich mit einem Drahtgeflecht umgeben ist, welches insbesondere galvanisch von der Seele (13.2) getrennt ist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (13) endlos am Trägerelement (14) fixiert ist, wobei insbesondere der Draht (13) zumindest zwei Enden (13.3, 13.4) aufweist, die an einem Stecker (17) enden, und/oder zumindest zwei kapazitive Sensorelemente (11, 12) mit einem gemeinsamen Stecker (17) eine Sensoreinheit (10) bilden.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ende vom Trägerelement (14) mit einer Kappe (19) umschlossen ist, wobei insbesondere an der Kappe (19) eine Zugentlastung (19.1) für den Draht (13) vorgesehen ist.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsteile (14.6) des Trägerelements (14) den Draht (13), insbesondere annähernd, bis zum Stecker (17) ummanteln.
Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (14) mit dem Draht (13) zumindest teilweise von einer Schutzhülle (16) umgeben ist.
Sicherheitssystem (110) zum insbesondere berührungslosen Öffnen und/oder Schließen einer Klappe (101), einer Tür oder dergleichen eines Fahrzeuges (100) oder dergleichen, mit zumindest einer Sensoreinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zu Herstellung einer Sensoreinheit (10) zum berührungslosen Betätigen eines Stellelementes (102), insbesondere einer Klappe (101), Tür (101) oder dergleichen eines Fahrzeuges (100), mit zumindest einem kapazitiven Sensorelement (11, 12), wobei das Sensorelement (11, 12) zumindest einen Draht (13) aufweist, der an einem Trägerelement (14) angeordnet ist, und das Trägerelement (14) zumindest ein erstes Kunststoffmaterial (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt I das Trägerelement (14) im Extrusionsverfahren hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit (10) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt II nach Schritt I im Trägerelement (14) durch eine Rotationsstanze Aussparungen (14.9), insbesondere kontinuierlich, erzeugt werden, wobei insbesondere auch ein Ablängen des Trägerelements (14) durch die Rotationsstanze (60) erfolgt.
Verfahren zu Herstellung einer Sensoreinheit (10) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wird.