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Die Erfindung bezieht sich auf einen kapazitiven Näherungssensor für ein Kraftfahrzeug. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Kollisionsschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Näherungssensor. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Näherungssensor.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Personenkraftwagen, werden häufig kapazitive Näherungssensoren eingesetzt, um im Rahmen einer Kollisionsschutzeinrichtung beispielsweise die Verstellung von elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugteilen zu überwachen. Mittels der kapazitiven Näherungssensoren wird dabei der dem Fahrzeugteil vorgelagerte Stellwegbereich auf die Anwesenheit eines Hindernisses überwacht. Vorzugsweise wird ein solcher kapazitiver Sensor dabei nach dem sogenannten Sender-Empfänger-Prinzip betrieben. Dabei wird über eine erste Sensorelektrode (im Folgenden: Sendeelektrode) ein Messsignal in Form eines elektrischen Wechselfeldes ausgegeben, das wiederum mittels einer zweiten Sensorelektrode (im Folgenden: Empfängerelektrode) empfangen wird. Die Sendeelektrode und die Empfängerelektrode bilden somit einen Sensorkondensator mit einer anhand des Messsignals ermittelbaren Sensorkapazität. Ein Hindernis innerhalb des elektrischen Wechselfeldes führt dabei zu einer anomalen Änderung der erfassten Sensorkapazität, auf die hin ein der Kollisionsschutzeinrichtung zugeordneter Controller die Verstellung des Fahrzeugteils stoppt und gegebenenfalls reversiert (das heißt die Verstellrichtung umgekehrt).
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In alternativer Ausführung werden kapazitive Näherungssensoren bei Kraftfahrzeugen auch dazu eingesetzt, berührungslos einen Türöffnungswunsch eines Fahrzeugnutzers zu erkennen. Hierbei sind die kapazitiven Näherungssensoren meist (optional ebenfalls nach dem Sender-Empfänger-Prinzip ausgebildet und) dazu eingerichtet, berührungslos ein Annäherungsereignis an das Fahrzeug, insbesondere an den jeweiligen Näherungssensor zu detektieren. Das dabei ermittelte Messsignal wird anschließend im Rahmen einer Türöffnungseinrichtung mit einem hinterlegten Referenzsignal verglichen. Bei hinreichender Übereinstimmung des Messsignals mit dem Referenzsignal wird auf den Türöffnungswunsch des Fahrzeugnutzers geschlossen und gegebenenfalls nach einer Prüfung der Zugangsberechtigung des Fahrzeugnutzers die Verstellung der jeweiligen Fahrzeugtür, meist der Heckklappe ausgelöst.
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In beiden Fällen sind die kapazitiven Näherungssensoren meist mit geringem Abstand zur Fahrzeugaußenhaut an dem Kraftfahrzeug angeordnet. Im Rahmen der Kollisionsschutzeinrichtung sind die Sensoren dabei häufig an einer Fahrzeugtür, gegebenenfalls hinter einer Türinnenverkleidung verborgen angeordnet. Insbesondere bei modernen Fahrzeugen mit randlosen oder zumindest bis zu einer Randkante verglasten Fahrzeugtüren kann es jedoch auch erforderlich sein, die kapazitiven Näherungssensoren unverdeckt anzuordnen, um bspw. das optische Erscheinungsbild möglichst gering zu beeinflussen und/oder den meist geringen verfügbaren Bauraum möglichst effizient zu nutzen.
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In solchen Fällen kommt der Abdichtung und dem Schutz der Sensorelektroden ein zusätzliches Augenmerk zu, da klassische Abdichtungsmaßnahmen - bspw. Vergießen von Elektronikbauteilen in topfartigen Gehäusen - in derartigen Einbausituationen unzureichend sind und/oder aus designtechnischen Gründen nicht in Frage kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kapazitiven Näherungssensor zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen kapazitiven Näherungssensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Des Weiteren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Kollisionsschutzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Außerdem wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Der erfindungsgemäße kapazitive Näherungssensor ist zum Einsatz an einem Kraftfahrzeug eingerichtet und vorgesehen. Dazu umfasst der kapazitive Näherungssensor eine erste, langgestreckte - d. h. kabelartige, insbesondere mit einer ihren Durchmesser um mehr als das 10-fache übersteigenden Längsausdehnung - Sensorelektrode. Außerdem umfasst der kapazitive Näherungssensor wenigstens zwei gegenüber der Längsausdehnung der ersten Sensorelektrode verkürzte zweite Sensorelektroden, die entlang der Längsausdehnung der ersten Sensorelektrode aufeinanderfolgend verteilt sind. Vorzugsweise sind diese zweiten Sensorelektroden dazu eingerichtet und vorgesehen, gemeinsam mit der ersten Sensorelektrode jeweils einen Sensorkondensator und somit auch jeweils einen eigenen, zugeordneten Messfeldabschnitt zu bilden. Des Weiteren weist der kapazitive Näherungssensor ein Trägerelement auf, an dem die erste Sensorelektrode und die zweiten Sensorelektroden sowie zumindest eine Zuleitung zu einer der wenigstens zwei zweiten Sensorelektroden unter Vorgabe einer räumlichen Positionierung zueinander gehaltert sind. D. h. das Trägerelement ist dazu eingerichtet und vorgesehen, die jeweiligen ersten bzw. zweiten Sensorelektroden in einer vorgegebenen räumlichen Anordnung zueinander auszurichten und zu fixieren. Der kapazitive Näherungssensor umfasst außerdem ein rohrartiges Außenprofil, in dem das Trägerelement mit den daran gehalterten ersten und zweiten Sensorelektroden sowie der oder der jeweiligen Zuleitung wenigstens über die Längsausdehnung der ersten Sensorelektrode aufgenommen ist. Mithin überdeckt das Außenprofil die erste Sensorelektrode über deren Längsausdehnung hinweg.
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Unter „aufeinanderfolgend verteilt“ wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass sich die jeweiligen zweiten Sensorelektroden in Richtung der Längsausdehnung der ersten Sensorelektrode (zu der vorzugsweise auch ihre eigene Längsausdehnung parallel ausgerichtet ist) nicht überlappen.
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Unter dem Begriff „rohrartig“ wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass das Außenprofil quer zur Längsausdehnung der ersten Sensorelektrode gesehen umlaufend geschlossenen und vorzugsweise einstückig - d. h. insbesondere ohne nach der Herstellung des Außenprofils bspw. mittels eines Deckels geschlossenen Stoßkanten - ausgebildet ist.
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Dadurch, dass die an dem Trägerelement gehalterten Sensorelektroden sowie deren Zuleitungen in dem rohrartigen Außenprofil aufgenommen sind, sind diese vorteilhafterweise vor einer Manipulation (d. h. einem Zugriff von insbesondere unbefugten oder ungeschulten Personen) und/oder Umwelteinflüssen geschützt. Insbesondere eine Abdichtung der Sensorelektroden und deren Zuleitungen ist somit besonders einfach. Ferner ist auch die Handhabung des kapazitiven Näherungssensors beispielsweise zu dessen Montage besonders einfach, da ein zumindest im Wesentlichen abgeschlossenes Bauelement (nämlich das rohrartige Außenprofil mit den darin aufgenommenen Sensorelektroden) vorliegt. Ferner kann das Außenprofil auch auf einfache Weise optisch ansprechend, beispielsweise mittels einer geeigneten Färbung und/oder Oberflächenausstattung versehen werden, sodass es auch im Sichtbereich eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das Außenprofil aus einem Kunststoff extrudiert. Dadurch lässt sich auf einfache und insbesondere auch wirtschaftliche Weise eine hohle Struktur auch mit vergleichsweise komplexem Profil fertigen. In einer optionalen Variante ist das Außenprofil hingegen aus dem Kunststoff spritzgegossen.
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Vorzugsweise ist auch das Trägerelement aus einem - optional unterschiedlichen - Kunststoff extrudiert oder spritzgegossen. In einer alternativen Variante kann das Trägerelement auch als Bestandteil einer durch Extrusion hergestellten „Sonderleitung“ ausgebildet sein, in der die die Sensorelektroden und die Zuleitungen bildenden, insbesondere kabelartig ausgeführten Leiter-Elemente bereits eingebettet sind. Zur Ausbildung der einzelnen zweiten Sensorelektroden und der diesen jeweils zugeordneten Zuleitungen werden in dieser Variante die entsprechenden Leiter-Elemente nach der Extrusion entsprechend unterbrochen und untereinander kontaktiert.
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Um beispielsweise eine besonders einfache und effektive Abdichtung der Sensorelektroden und der beziehungsweise der jeweiligen Zuleitung gegenüber Umwelteinflüssen zu ermöglichen, ist in einer zweckmäßigen Ausführung das Trägerelement - mit den daran angeordneten Sensorelektroden bzw. Zuleitungen - in einem quer zur Längsausdehnung und über die gesamte Längsausdehnung umlaufend geschlossenen Innenraum des Außenprofils angeordnet. Vorzugsweise ist das Trägerelement insbesondere nachträglich zur Extrusion des Außenprofils in diesen Innenraum eingeschoben. Zweckmäßigerweise wird hierbei zur Montage des Näherungssensors das Trägerelement mit der ersten und den jeweiligen zweiten Sensorelektroden sowie der oder der jeweiligen entsprechenden Zuleitung bestückt und anschließend in den vorstehend genannten Innenraum des Außenprofils eingeschoben. Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung aber auch denkbar, dass das Außenprofil um das bestückte Trägerelement herum spritzgegossen oder extrudiert wird.
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In einer bevorzugten Ausführung weist das Trägerelement wenigstens zwei voneinander abgesetzte Segmente auf, die mittels eines Montagespalts voneinander abgesetzt - d. h. getrennt - sind. Diese beiden oder die jeweiligen Segmente sind dabei zur Halterung jeweils einer der zweiten Sensorelektroden eingerichtet. D. h. an jedem der Segmente des Trägerelements ist jeweils eine der zweiten Sensorelektroden angeordnet, wohingegen die erste Sensorelektrode über die einzelnen Segmente des Trägerelements hinweg an diesen angeordnet gehalten ist.
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Um einen elektrischen Einfluss der Zuleitungen auf die einzelnen Sensorelektroden zu verhindern, sind die Zuleitungen vorzugsweise durch jeweils eine geschirmte Leitung - d. h. insbesondere durch einen Innenleiter und einen diesen außenseitig umgebenden Schirmleiter - ausgebildet.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung des vorstehend beschriebenen, segmentierten Trägerelements, sind die oder die jeweilige Zuleitung der zweiten Sensorelektroden in einem „Kabelführungsbereich“ des Trägerelements angeordnet. Bei diesem Kabelführungsbereich handelt es sich insbesondere um einen in Längsrichtung verlaufenden und vorzugsweise von dem mittels der Sensorelektroden zu überwachenden Messbereich zurückversetzten Bereich oder Abschnitt des Trägerelements. In diesem Fall wird im Bereich eines jeden Montagespalts zwischen den vorstehend beschriebenen Segmenten des Trägerelements jeweils eine Zuleitung von dem Kabelführungsbereich her quer zur Längsausdehnung des Trägerelements in einen als „Sensorbereich“ des Trägerelements bezeichneten (und somit vorzugsweise dem zu überwachenden Messbereich zugewandten) Bereich überführt, insbesondere „verlegt“. Für den Fall von zwei Segmenten des Trägerelements und somit auch zwei zweiten Sensorelektroden verläuft mithin die erste Sensorelektrode ausgehend von einem anschlussseitigen Ende des Trägerelements über beide Segmente und den Montagespalt des Trägerelements. Die erste der beiden zweiten Sensorelektroden verläuft näherungsweise parallel zur ersten Sensorelektrode ebenfalls ausgehend von dem anschlussseitigen Ende des Trägerelements in dem Sensorbereich des diesem Ende zugeordneten „ersten“ Segments des Trägerelements. Die Zuleitung zur zweiten der beiden zweiten Sensorelektroden verläuft in diesem Fall in dem Kabelführungsbereich des ersten Segments, tritt in den Montagespalt zwischen dem ersten und dem zweiten Segment aus und wird dort von dem Kabelführungsbereich des ersten Segments quer zur Längsausdehnung des Trägerelements in den Sensorbereich des zweiten Segments geführt. Dort geht die Zuleitung in die zweite der beiden zweiten Sensorelektroden über.
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Vorzugsweise werden die zweiten Sensorelektroden durch den Innenleiter der geschirmten Zuleitung selbst gebildet. Dadurch braucht zur Ausbildung der jeweiligen zweiten Sensorelektrode nur der Schirmleiter von der Zuleitung entfernt werden.
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Um die Segmente des Trägerelements hinreichend handhabungsstabil zu gestalten, sind diese in einer vorteilhaften Ausführung über den jeweiligen Montagespalt hinweg zur Beabstandung voneinander sowie zur Übertragung einer Einschubkraft in Richtung der Längsausdehnung - insbesondere für die Montage in dem Außenprofil - miteinander gekoppelt.
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In einer optionalen Variante wird der oder der jeweilige Montagespalt zwischen den Segmenten des Trägerelements durch (insbesondere spanabhebende) Verjüngung des in diesem Fall vorzugsweise durch ein zusammenhängendes Bauteil (insbesondere Halbzeug) gebildeten Trägerelements ausgebildet. Um die vorstehend beschriebene Kopplung der Segmente untereinander aufrecht zu erhalten, wird in diesem Fall beim Verjüngen des Halbzeugs (bspw. durch Schneiden, Fräsen, Stanzen oder dergleichen) des Montagespalts ein entsprechender Kopplungssteg zwischen den jeweiligen Segmenten stehen gelassen.
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In einer bevorzugten Ausführung sind jedoch die Segmente des Trägerelements zumindest in einem Zwischenfertigungsschritt vollständig voneinander separiert und - insbesondere im bestimmungsgemäßen Montagezustand - mittels einer separaten (d. h. eigenständig gefertigten) Schubstange miteinander gekoppelt. Beispielsweise werden die Segmente des Trägerelements in diesem Fall durch entsprechendes Ablängen eines näherungsweise endlos gefertigten (insbesondere extrudierten) Halbzeugs ausgebildet und nachträglich mittels der jeweiligen Schubstange miteinander zu dem Trägerelement gekoppelt.
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Grundsätzlich können die Segmente des Trägerelements aber auch - insbesondere bei einem hinreichend großen Montagespiel zwischen dem Trägerelement und dem Außenprofil - untereinander lose, d. h. nur durch die erste Sensorelektrode und die jeweilige Zuleitung verbunden im Außenprofil angeordnet sein.
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Insbesondere für den Fall, dass der kapazitive Näherungssensor im bestimmungsgemäßen Einsatzzustand im Rahmen einer Kollisionsschutzeinrichtung insbesondere zur Überwachung einer Schließkante zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen eingerichtet und vorgesehen ist, ist in einer zweckmäßigen Ausführung an dem Außenprofil eine vorzugsweise über die gesamte Längsausdehnung des Außenprofils verlaufende Dichtlippe angeordnet oder angeformt. Diese dient im bestimmungsgemäßen Einsatzzustand des Näherungssensors (an einem der Bauteile) zur Abdichtung der zu überwachenden Schließkante im geschlossenen Zustand (beispielsweise zwischen einer Fahrzeugtür und dem Fahrzeugrahmen) gegen das Eindringen von Verschmutzung. Optional weist das Außenprofil hierbei eine in Längsrichtung verlaufende Nut auf, in die eine solche Dichtlippe vorzugsweise formschlüssig eingelegt und befestigt werden kann. Alternativ ist diese Dichtlippe beispielsweise durch Koextrusion stoff- und/oder formschlüssig an das Außenprofil „anextrudiert“.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind an dem Außenprofil Mittel zur formschlüssigen Kopplung insbesondere des Außenprofils und somit des kapazitiven Näherungssensor mit einem Fahrzeugteil des Kraftfahrzeugs angeordnet. In einer Variante sind die Mittel zur formschlüssigen Kopplung dabei durch eine Nut, die in dem Außenprofil ausgebildet ist, oder einen Steg, der von dem Außenprofil vorspringt - wobei sowohl die Nut als auch der Steg in Längsrichtung des Außenprofils verlaufen -, gebildet, die beide zum Aufschieben auf ein entsprechendes Gegenstück des Fahrzeugteils eingerichtet sind. Mit anderen Worten weist das Fahrzeugteil einen zu der Nut korrespondierenden Steg auf, der im bestimmungsgemäßen Montagezustand in die Nut eingreift oder entsprechend umgekehrt. In einer alternativen Variante trägt das Außenprofil als Mittel zur formschlüssigen Kopplung in Längsrichtung voneinander beabstandete Klipse, die im bestimmungsgemäßen Montagezustand an dem Kraftfahrzeug in dort angeordnete Ausnehmungen (formschlüssig) eingreifen. Entsprechend umgekehrt kann das Außenprofil jedoch auch entsprechende Aufnahmen für an dem Fahrzeugteil des Kraftfahrzeugs angeordnete Klipse aufweisen. Diese Aufnahmen sind in einer fertigungstechnisch zweckmäßigen Variante durch eine (beispielsweise etwa T-förmige) Nut gebildet sind.
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Alternativ ist das Außenprofil dazu eingerichtet und vorgesehen, mittels einer Verklebung mit dem entsprechenden Fahrzeugteil des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden. In diesem Fall ist eine zur Verbindung mit dem Fahrzeugteil dienende Seitenfläche glatt oder mit Vertiefungen (insbesondere zur Aufnahme von Klebstoff) ausgebildet.
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In einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante sind die erste Sensorelektrode, die zweiten Sensorelektroden und/oder die jeweilige Zuleitung formschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem Trägerelement gehaltert. Beispielsweise weist das Trägerelement, insbesondere das jeweilige Segment Vertiefungen (bspw. Nuten oder Schlitze) auf, die zur Aufnahme der Sensorelektroden bzw. der oder der jeweiligen Zuleitung dienen. Optional sind diese Vertiefungen dabei derart ausgeformt, dass ein geringfügiger Hinterschnitt gebildet ist, in den die jeweilige Sensorelektrode oder die jeweilige Zuleitung unter Aufbringung einer geometrie- und materialbedingt vorgegebenen Montagekraft eingedrückt werden müssen und somit formschlüssig, gegebenenfalls auch zu einem gewissen Anteil kraftschlüssig gehaltert sind. Zusätzlich oder alternativ zur diesem Hinterschnitt sind die Sensorelektroden bzw. die jeweilige Zuleitung in den Vertiefungen verklebt.
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Weiter optional sind die Sensorelektroden bzw. die jeweilige Zuleitung an dem Trägerelement, insbesondere an dem jeweiligem Segment mittels einer Heißverstemmung (insbesondere einer thermoplastischen Deformation eines Teils des jeweiligen Segments) befestigt.
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In einer alternativen Variante sind die die Sensorelektroden bzw. die jeweilige Zuleitung an dem Trägerelement mittels einer Klemmung, bspw. mit einer Art Presspassung in eine Nut eingedrückt, d. h. kraftschlüssig befestigt.
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In einer optionalen Ausführung ist die oder die jeweilige Zuleitung im Bereich des Montagespalts beispielsweise mittels eines Kabelbinders an dem den Montagespalt überbrückenden Kopplungssteg bzw. der Schubstange fixiert.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist das Außenprofil im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand des Näherungssensors - d. h. insbesondere nach dem Bestücken mit dem Trägerelement - endseitig durch Endkappen abgeschlossen.
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Diese sind vorzugsweise mit dem Außenprofil mediendicht verklebt oder verschweißt.
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Eine der beiden Endkappen ist dabei zweckmäßigerweise zur dichten Kabeldurchführung der Zuleitungen insbesondere aller Sensorelektroden eingerichtet. Insbesondere weist diese Endkappe einen Durchbruch (auch: „Bohrung“) sowie eine Aufnahme für ein Abdichtungselement auf. Optional ist ein solches Abdichtungselement in Form einer an die Endkappe angespritzten Tülle integral mit dieser Endkappe ausgebildet. Optional weist diese Endkappe auch eine Zugentlastung für die Zuleitungen auf. Bspw. ist diese in oder an der vorstehend genannten Bohrung, optional in Form von Klemmlaschen, die mittels einer Überwurfmutter gegen die Zuleitungen gedrückt werden, ausgebildet.
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Zusätzlich oder alternativ weist wenigstens eine der beiden Endkappen Positionierungs- und/oder Fixierungsmittel auf, die zur Ausrichtung des Näherungssensors, konkret des Außenprofils gegenüber dem den Näherungssensor tragenden Bauteils bzw. zur Befestigung an diesem Bauteil dienen. Bspw. sind die Positionierungsmittel als Pin an der Endkappe ausgebildet, der eine Art Passstift darstellt. Die Fixierungsmittel sind optional als Bohrung oder angeformter Klips ausgebildet.
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In einer zweckmäßigen Ausführung ist das Trägerelement in dem Außenprofil fixiert. Optional ist das Trägerelement hierfür in das Außenprofil eingeklebt. Weiter optional erfolgt die Fixierung des Trägerelements im Außenprofil durch eine insbesondere plastische Verformung des Außenprofils. Beispielsweise wird hierzu das Außenprofil an wenigstens einer Stelle entlang seiner Längsausdehnung, vorzugsweise an mehreren Stellen nach einer Art „Crimpen“ deformiert (d. h. lokal unter Durchmesserverringerung verformt). Alternativ kann die Fixierung auch durch Biegen des Außenprofils zur Anpassung an den bestimmungsgemäßen Bauraum an dem betreffenden Fahrzeugteil fixiert werden. Vorzugsweise weist in dieser Ausführung das Trägerelement ein vergleichsweise großes Spiel gegenüber dem Außenprofil auf, insbesondere um eine möglichst leichtgängige Montage im Außenprofil zu ermöglichen.
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Vorzugsweise weist der kapazitive Näherungssensor auch einen Sensorcontroller auf, der dazu eingerichtet ist, die erste und die jeweiligen zweiten Sensorelektroden zur Emission jeweils eines elektrischen Messfelds anzusteuern und dabei resultierende Messsignale zu erfassen. Optional ist der Sensorcontroller auch dazu eingerichtet, die jeweiligen Messsignale zu verstärken und gegebenenfalls zu digitalisieren.
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Die erfindungsgemäße Kollisionsschutzeinrichtung weist den vorstehend beschriebenen kapazitiven Näherungssensor auf. Vorzugsweise umfasst die Kollisionsschutzeinrichtung auch einen Auswertecontroller, der dazu eingerichtet ist, die von dem kapazitiven Näherungssensor gelieferten Messsignale auszuwerten und dabei vorzugsweise ein Kollisionsschutzverfahren durchzuführen.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist ebenfalls den vorstehend beschriebenen kapazitiven Näherungssensor, vorzugsweise im Rahmen der vorstehend beschriebenen Kollisionsschutzeinrichtung auf.
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Die Kollisionsschutzeinrichtung sowie das Kraftfahrzeug teilen somit alle Merkmale und Vorteile des vorstehend beschriebenen kapazitiven Näherungssensors.
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Der jeweilige Controller ist dabei optional als nicht-programmierbare elektronische Schaltung ausgebildet und insbesondere im Fall des Auswertecontrollers beispielsweise in eine Steuerung eines das Fahrzeugteil des Kraftfahrzeugs antreibenden Motors integriert. Alternativ ist zumindest der Auswertecontroller durch einen Mikrocontroller gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des Kollisionsschutzverfahrens in Form eines Softwaremoduls implementiert ist. Dieses Softwaremodul kann hierbei insbesondere einen Bestandteil einer übergreifenden Steuersoftware (Firmware) der Steuerung des Motors bilden.
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Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden insbesondere derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
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Unter „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt. Unter „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (d. h. die Kraft, die die Teile gegeneinander drückt, bspw. eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbindung nicht aufrecht erhalten und somit gelöst werden. Unter „Stoffschluss“ oder einer „stoffschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile an Ihren Kontaktflächen durch stoffliche Vereinigung oder Vernetzung (bspw. aufgrund von atomaren oder molekularen Bindungskräften) ggf. unter Wirkung eines Zusatzstoffs zusammengehalten werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Darin zeigen:
- 1 in einer schematischen Skizze ein Konstruktionsprinzip eines kapazitiven Näherungssensors,
- 2 in einer perspektivischen, ausschnitthaften Darstellung den Näherungssensor,
- 3 in einem schematischen, teilweisen Längsschnitt einen Ausschnitt des Näherungssensors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 4 einen schematischen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des Näherungssensors,
- 5 bis 7 in Ansicht gemäß 4 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel des Näherungssensors,
- 8 in einer schematischen Seitenansicht ein Teil des Näherungssensors, und
- 9. in einer schematischen Draufsicht den Näherungssensor in einem bestimmungsgemäßen Einbauzustand.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein kapazitiver Näherungssensor 1 schematisch dargestellt. Der Näherungssensor 1 weist eine erste Sensorelektrode 2 auf, die sich etwa über die gesamte Längsausdehnung des Näherungssensors 1 erstreckt. Quer zur Längsausdehnung weist die erste Sensorelektrode 2 einen kleinen Durchmesser (oder: eine kleine Breite) auf. Des Weiteren weist der Näherungssensor 1 wenigstens zwei, hier konkret vier zweite Sensorelektroden 4 auf, die gegenüber der ersten Sensorelektrode 2 verkürzt und über die Längsausdehnung der ersten Sensorelektrode 2 in Richtung der Längsausdehnung (im Folgenden als „Längsrichtung 6“ bezeichnet) verteilt sind. Jede der zweiten Sensorelektroden 4 bildet dabei mit der ersten Sensorelektrode 2 jeweils einen Sensorkondensator. Dessen Kapazität wird von einem mittels jeweils einer der jeweiligen ersten bzw. zweiten Sensorelektrode 2 bzw. 4 zugeordneten Zuleitung 8 angebundenen Sensorcontroller erfasst (nicht näher dargestellt).
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Um die Sensorelektroden 2 und 4 sowie die jeweiligen Zuleitungen 8 vor Manipulation durch unbefugtes oder zur Handhabung des Näherungssensors 1 ungeschultes Personal sowie vor Umwelteinflüssen zu schützen, weist der Näherungssensor 1 ein Gehäuse auf, das die Sensorelektroden 2 und 4 sowie die Zuleitungen 8 - letztere zumindest teilweise - umgibt. Dieses Gehäuse ist konkret durch ein rohrartiges Außenprofil 10 (in 1 strichliniert dargestellt) gebildet.
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Zur Positionierung der zweiten Sensorelektroden 4 gegenüber der ersten Sensorelektrode 2 weist der Näherungssensor 1 des Weiteren einen Innenträger (hier und im Folgenden als „Trägerelement 12“ bezeichnet) auf, an dem die Sensorelektroden 2 bzw. 4 sowie die Zuleitungen 8 gehaltert sind. Dieses Trägerelement 12 ist - wie in 2 zu erkennen ist - in das Außenprofil 10 eingeschoben.
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Bei dem Außenprofil 10 handelt es sich konkret um ein aus Kunststoff extrudiertes Profil. Bei dem Trägerelement 12 handelt es sich ebenfalls um ein aus Kunststoff extrudiertes Profil, in dem mehrere nutartige Vertiefungen 14 zur Aufnahme der Sensorelektroden 2 bzw. 4 und der Zuleitungen 8 angeordnet sind.
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Wie aus 2 ebenfalls zu entnehmen ist, ist das Trägerelement 12 quer zur Längsrichtung 6 in zwei Bereiche aufgeteilt, die mithin in Längsrichtung 6 nebeneinander liegen. In einem ersten, als „Sensorbereich 16“ bezeichneten Bereich sind die erste Sensorelektrode 2 sowie die jeweilige zweite Sensorelektrode 4 angeordnet. Die Zuleitungen 8 sind in dem zweiten, in Querrichtung versetzt angeordneten und als „Kabelführungsbereich 17“ bezeichneten Bereich angeordnet. Diese räumliche Trennung der Sensorelektroden 2 bzw. 4 von den Zuleitungen 8 dient zur Verringerung von elektromagnetischen Einflüssen der Zuleitungen 8 auf den jeweiligen durch die Sensorelektroden 2 bzw. 4 gebildeten Sensorkondensator. Zusätzlich sind aber die Zuleitungen 8 auch als geschirmte Leitungen (in 2 nicht näher dargestellt, vergleiche 4) ausgebildet. Somit weisen die Zuleitungen 8 einen Innenleiter 18 und einen Schirmleiter 19 auf.
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Wie in 3 näher dargestellt ist, ist das Trägerelement 12 in mehrere Segmente 20 unterteilt, die jeweils zur Halterung und Ausrichtung einer der zweiten Sensorelektroden 4 gegenüber der ersten Sensorelektrode 2 dienen. Die einzelnen Segmente 20 sind dabei durch Montagespalte 22 voneinander beabstandet. Die erste Sensorelektrode 2 verläuft dabei über alle Segmente 20 und alle Montagespalte 22 hinweg. Die zweiten Sensorelektroden 4 sind jeweils in einem der Segmente 20 ausgebildet und angeordnet. Dazu wird am Übergang zwischen zwei Segmenten 20, d. h. im jeweiligen Montagespalt 22 eine der in Längsrichtung 6 verlaufenden Zuleitungen 8 aus dem Kabelführungsbereich 17 in den Sensorbereich 16 verlegt (in Querrichtung versetzt). Am Übergang vom Montagespalt 22 zu dem nächsten Segment 20 ist die jeweilige Zuleitung 8 mit der in der im nachfolgenden Segment 20 ausgebildeten Vertiefung 14 eingelegten zweiten Sensorelektrode 4 verbunden.
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Das Trägerelement 12 wird bei der Montage des Näherungssensors 1 in das Außenprofil 10 eingeschoben. Um die dabei in Längsrichtung 6 wirkenden Einschubkräfte nicht über die Zuleitungen 8 und die Sensorelektroden 2 bzw. 4 zwischen den einzelnen Segmenten 20 übertragen zu müssen, sind die einzelnen Segmente 20 über den jeweiligen Montagespalt 22 hinweg mittels einer im vorliegenden Ausführungsbeispiel separat von den jeweiligen Segmenten 20 ausgebildeten Schubstange 24 kraftübertragungstechnisch gekoppelt.
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Die jeweiligen Sensorelektroden 2 bzw. 4 sind außerdem durch den jeweiligen Innenleiter 18 der geschirmten Zuleitungen 8 gebildet. Somit braucht die jeweilige Zuleitung 8 im Montagespalt 22 nicht zusätzlich mit der in dem nachfolgenden Segment 20 angeordneten zweiten Sensorelektrode 4 elektrisch leitfähig verbunden werden, sondern lediglich der Schirmleiter 19 der Zuleitung 8 am Rand des nachfolgenden Segments 20 entfernt werden. Optional ist die jeweilige Zuleitung 8 im Montagespalt 22 mittels eines Kabelbinders mit der Schubstange 24 verbunden (nicht näher dargestellt).
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Wie in 4 dargestellt ist, weist das Außenprofil 10 eine in Längsrichtung 6 verlaufende Nut 30 mit einem randseitigen Vorsprung 32 auf. In dieser Nut 30 ist im dargestellten Montagezustand des Näherungssensors 1 eine Dichtlippe 34 angeordnet und mittels des Vorsprungs 32 formschlüssig in der Nut 30 gesichert. Diese Dichtlippe 34 dient im in 9 dargestellten Einsatzzustand des Näherungssensors 1 an einem Kraftfahrzeug zur Abdichtung einer Schließkante zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Fahrzeugteilen, konkret einer randlosen Fahrzeugtür 36 und einem Türrahmen 38.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel, ebenfalls dargestellt anhand von 4, ist die Dichtlippe 34 mittels Koextrusion an das Außenprofil 10 anextrudiert, optional in die Nut 30 „einextrudiert“.
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Die Zuleitungen 8 sowie die Sensorelektroden 2 bzw.4 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel in die jeweiligen Vertiefungen 14 des Trägerelements 12 eingeklebt. In einem alternativen, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen 14 mit einem Hinterschnitt ausgebildet, in den die Zuleitungen 8 bzw. die Sensorelektroden 2 bzw. 4 eingelegt (konkret eingedrückt werden) und somit formschlüssig gehaltert sind.
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Der in 4 dargestellte Näherungssensor 1, konkret dessen Außenprofil 10 ist dazu eingerichtet und vorgesehen, mittels einer Klebeverbindung an dem korrespondierenden Fahrzeugteil, beispielsweise der in 9 dargestellten randlosen Fahrzeugtür 36 befestigt zu werden.
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In 5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel des Näherungssensors 1 dargestellt. In diesem sind entlang der Längsrichtung 6 verteilt mehrere Klipse 40 (nur einer sichtbar) an dem Außenprofil 10 befestigt - beispielsweise aufgeklebt oder anderweitig befestigt -, mittels derer der Näherungssensor 1 mit dem Außenprofil 10 formschlüssig an korrespondierenden Aufnahmen (Gegenstücken) des aufnehmenden Fahrzeugteils befestigt wird.
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In 6 ist wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel des Näherungssensors 1 dargestellt. In diesem Fall weist das Außenprofil 10 Mittel zur formschlüssigen Kopplung mit einem korrespondierenden Gegenstück auf, welches an einem den Näherungssensor 1 bestimmungsgemäß tragenden Bauteil (dem Fahrzeugteil) angeordnet ist. Die Mittel zur formschlüssigen Kopplung des Außenprofils 10 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine etwa T-artige Nut 42 ausgebildet. Bei der bestimmungsgemäßen Montage des Näherungssensors 1 beispielsweise an der in 9 dargestellten Fahrzeugtür 36 wird das Außenprofil 10 mit seiner Nut 42 auf eine entsprechende, komplementäre Leiste (oder: „Steg“), die an der Fahrzeugtür 36 angeordnet ist, aufgeschoben.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Trägerelements 12 dargestellt. Die beiden Sensorelektroden 2 bzw. 4 sind weiterhin in den korrespondierenden Vertiefungen 14 aufgenommen. Die Zuleitungen 8 sind jedoch in einem zur gemeinsamen Verlegung eingerichteten Kabelkanal 44 geführt. Dieser Kabelkanal 44 ist mittels eines Deckels 46 abgedeckt, der wiederum mittels eines Filmscharniers 48 an dem Hauptkörper des Trägerelements 12 beweglich angebunden ist. Nach dem Einlegen der entsprechenden Zuleitungen 8 wird der Kabelkanal 44 zur Außenseite hin mittels des Deckels 46 verschlossen. Der Deckel 46 ist dabei im geschlossenen Zustand formschlüssig in einem Hinterschnitt 49 befestigt.
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In 8 ist eine anschlussseitige Endkappe 50 zum dichten Verschließen des Außenprofils 10, konkret eines das Trägerelement 12 aufnehmenden Innenraums 52 dargestellt. Die Endkappe 50 weist eine Bohrung 54 auf, die zur Kabeldurchführung dient und die auf einer Außenseite 56 der Endkappe 50 durch einen einstückig mit der Endkappe 50 ausgebildeten Flanschring 58 weiterläuft. An diesem Flanschring 58 wird zur dichten Kabeldurchführung von einem Nassbereich in einen Trockenbereich des Kraftfahrzeugs eine Kabeltülle (nicht näher dargestellt) mediendicht fixiert.
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Im bestimmungsgemäßen Einsatzzustand ist der Näherungssensor 1 Teil einer Kollisionsschutzeinrichtung. Diese umfasst dabei einen Auswertecontroller, der dazu eingerichtet ist, aus einer anomalen Änderung der mittels des Näherungssensors 1 jeweils erfassten Kapazität auf ein Annäherungsereignis an den Näherungssensor 1 zu schließen. Im Rahmen einer Kollisionsschutzeinrichtung kann der kapazitive Näherungssensor 1 somit dazu eingesetzt werden, eine unerwünschte Annäherung an den Näherungssensor 1 selbst und somit insbesondere an das den Näherungssensor 1 tragende Bauteil (die Fahrzeugtür 36) des Kraftfahrzeugs zu detektieren und gegebenenfalls eine Maßnahme zur Vermeidung einer Kollision auszulösen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Näherungssensor
- 2
- Sensorelektrode
- 4
- Sensorelektrode
- 6
- Längsrichtung
- 8
- Zuleitung
- 10
- Außenprofil
- 12
- Trägerelement
- 14
- Vertiefung
- 16
- Sensorbereich
- 17
- Kabelführungsbereich
- 18
- Innenleiter
- 19
- Schirmleiter
- 20
- Segment
- 22
- Montagespalt
- 24
- Schubstange
- 30
- Nut
- 32
- Vorsprung
- 34
- Dichtlippe
- 36
- Fahrzeugtür
- 38
- Türrahmen
- 40
- Klips
- 42
- Nut
- 44
- Kabelkanal
- 46
- Deckel
- 48
- Filmscharnier
- 49
- Hinterschnitt
- 50
- Endkappe
- 52
- Innenraum
- 54
- Bohrung
- 56
- Außenseite
- 58
- Flanschring
