DE102023128663A1

DE102023128663A1 - Fahrzeuganordnung mit einem kapazitiven sensor

Info

Publication number: DE102023128663A1
Application number: DE102023128663.3A
Authority: DE
Inventors: David W. Shank; Justin L. Paquette
Original assignee: Uusi LLC
Current assignee: Uusi LLC
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2023-10-19
Publication date: 2024-04-25

Abstract

Ein Bus umfasst eine Fahrzeugkarosserie, eine Vielzahl von Türen, eine Wetterdichtung, mindestens einen in der Wetterdichtung angeordneten Sensor, wobei der mindestens eine Sensor derart kapazitiv auf ein elektrisch leitendes bewegtes Objekt in der Nähe der Wetterdichtung koppelt, dass sich die Kapazität des mindestens einen Sensors ändert, und eine Steuerung, die mit dem mindestens einen Sensor verbunden ist, wobei die Steuerung die Erfassung durch den mindestens einen Sensor auswertet und dazu eingerichtet ist, einen Fahrer des Busses zu warnen, wenn das Hindernis vorhanden ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine Continuation-in-part der US-Anmeldung Nr. 16/952,569 , eingereicht am 19. November 2020, die eine Continuation-in-part der US-Anmeldung Nr. 15/711,944 , eingereicht am 21. September 2017, ist (jetzt US-Patent Nr. 10,954,709 , erteilt am 23. März 2021), die eine Continuation-in-part der US-Anmeldung Nr. 14/730,420 , eingereicht am 4. Juni 2015, ist (jetzt US-Patent Nr. 9,797,179 , erteilt am 24. Oktober 2017), die eine Continuation der US-Anmeldung Nr. 13/948,406 , eingereicht am 23. Juli 2013, ist (jetzt US-Patent Nr. 9,051,769 , erteilt am 9. Juni 2015), die eine Continuation-in-part der US-Anmeldung Nr. 13/221,167 , eingereicht am 30. August 2011, ist (jetzt US-Patent Nr. 9,845,629 , erteilt am 19. Dezember 2017), die eine Continuation-in-part der US-Anmeldung Nr. 13/084,611 , eingereicht am 12. April 2011, ist (jetzt US-Patent Nr. 9,575,481 , erteilt am 21. Februar 2017), die eine Continuation-in-part der US-Anmeldung Nr. 12/942,294 , eingereicht am 9. November 2010, ist (jetzt US-Patent Nr. 9,199,608 , erteilt am 1. Dezember 2015), die eine Continuation-in-part der US-Anmeldung Nr. 12/784,010 , eingereicht am 20. Mai 2010, ist (jetzt US-Patent Nr. 10,017,977 , erteilt am 10. Juli 2018), die eine Continuation-in-part der US-Anmeldung Nr. 12/545,178 , eingereicht am 21. August 2009, ist (jetzt US-Patent Nr. 9,705,494 , erteilt am 11. Juli 2017), deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden.
Die US-Patente Nr. 9.051.769 , 7,513,166 und 7,342,373 werden hiermit ebenfalls durch Bezugnahme aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Der Gegenstand dieses Dokument betrifft die Objekterfassung und den Einklemmschutz für Fahrzeuge.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine veranschaulichende Anordnung umfasst Flächenelemente und einen kapazitiven Sensor. Die Flächenelemente können zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung relativ zu einer Öffnung einer Fahrzeugkarosserie bewegt werden. Der Sensor ist derart auf einem Flächenelement positioniert, dass zumindest ein Abschnitt des Sensors in die Nähe von oder in Kontakt mit einer Person oder einem Gegenstand kommt, die bzw. der sich in der Nähe der Schließkanten der Flächenelemente befindet, wenn sich diese zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung bewegen.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen können wie folgt kurz beschrieben werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1A zeigt eine Seitenansicht einer Fahrzeugheckklappenanordnung mit einer Heckklappe;
1B zeigt eine Rückansicht der in 1A gezeigten Fahrzeugheckklappenanordnung;
2 zeigt eine Seitenansicht einer Fahrzeugheckklappenanordnung mit einer Heckklappe und einer Verkleidung darauf, wobei die Verkleidung einen kapazitiven Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
3A zeigt eine Innenansicht der Verkleidung und den Sensor der in 2 gezeigten Fahrzeugheckklappenanordnung;
3B zeigt eine schräge Innenansicht der Verkleidung und den Sensor der in 2 gezeigten Fahrzeugheckklappenanordnung;
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugheckklappenanordnung mit einer Heckklappe und einer Verkleidung darauf, wobei die Verkleidung einen kapazitiven Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
4B zeigt einen Querschnitt „4B“ von 4A, wobei der Sensor für die Erfassung sowohl eines elektrisch leitenden als auch eines nicht leitenden Objekts ausgestaltet ist;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugtüranordnung mit einer Innentürverkleidung und kapazitiven Sensoren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine Querschnittsansicht der Anordnung der Sensoren der in 5 gezeigten Fahrzeugtüranordnung;
7A bis 7D zeigen verschiedene Ansichten einer Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8A und 8B zeigen verschiedene Ansichten einer Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt eine Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Lichtleiteranordnung der in 9 gezeigten Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang;
11A, 11B und 11C zeigen jeweils Querschnittsansichten des Körperabschnitts der Lichtleiteranordnung der in 9 gezeigten Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang;
12 veranschaulicht das Ätzen des Tastenanzeigers in den Körperabschnitt der Lichtleiteranordnung der in 9 gezeigten Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang;
13 zeigt eine Abwandlung der in 9 gezeigten Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang;
14 zeigt eine andere Abwandlung der in 9 gezeigten Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang;
15 und 16 zeigen jeweils zwei unterschiedliche beispielhafte Möglichkeiten zum Anschließen der in 9 gezeigten Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang an eine Leiterplatte;
17 zeigt eine alternative Abwandlung der Lichtleiteranordnung der in 9 gezeigten Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang;
18 zeigt eine Verbindung der in 17 gezeigten alternativen Abwandlung der Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang mit einer Fahrzeugstruktur;
19 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Verkleidungsanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20 zeigt einen Abschnitt des Sensors der in 19 gezeigten Verkleidungsanordnung;
21 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
22 zeigt eine Querschnittsansicht und eine Detailansicht der in 21 gezeigten Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang;
23 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang oder für die schlüssellose Steuerung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
24 und 25 zeigen eine Querschnitts- bzw. eine Detailansicht der in 23 gezeigten Anordnung;
26A zeigt ein Prinzipschaltbild einer elektrischen Schaltung einer Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Verwendung mit einem oder mehr hierin beschriebenen Sensoren;
26B zeigt ein Prinzipschaltbild einer elektrischen Schaltung einer Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Verwendung mit einem oder mehr hierin beschriebenen Sensoren;
27, 28 und 29 zeigen Beispiele von Profilen, die angeben, wann eine gewünschte Aktion von einem Benutzer angefordert wird, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
30, 31 und 32 zeigen Beispiele von Signalmesswerten, die nicht den Profilen entsprechen, die auf ordnungsgemäße Benutzeranforderungen hinweisen, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
33A zeigt eine Seitenansicht einer Fahrzeugheckklappenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
33B zeigt eine Rückansicht der in 33A gezeigten Fahrzeugheckklappenanordnung;
34 zeigt eine andere Seitenansicht der in 33A und 33B gezeigten Fahrzeugheckklappenanordnung;
35A zeigt eine perspektivische Ansicht der Heckklappe und der Verkleidung darauf der in 33A gezeigten Fahrzeugheckklappenanordnung;
35B zeigt den Querschnitt „35B“ von 35A, wobei der Sensor entlang des Rands der Heckklappe und der Verkleidung für die Erfassung sowohl eines elektrisch leitenden als auch eines nicht leitenden Objekts ausgestaltet ist;
36 zeigt eine Querschnittsansicht des Sensors entlang des Rands der Heckklappe und der Verkleidung von 35A;
37 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Stoßfängeranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
38 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Verblendungsplattenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
39 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit Sensoren, die hierin beschrieben werden;
40 ist eine Aufrissansicht eines Busses mit Sensoren, die um einen Umfang desselben angeordnet sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
41 ist eine Aufrissansicht eines Busses mit Sensoren, die um einen Umfang desselben angeordnet sind, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
42 ist eine Aufrissansicht eines Busses mit Sensoren, die um einen Umfang desselben angeordnet sind, gemäß einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
43 ist eine Aufrissansicht eines Busses mit Sensoren, die um einen Umfang desselben angeordnet sind, gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
44 ist eine Teilaufrissansicht eines Busses mit Sensoren, die auf einem beweglichen Flächenelement angeordnet sind, das auf beiden Seiten einer Öffnung angelenkt ist, die den Ein- und Ausstieg daraus ermöglicht, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
45 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 45-45 von 44;
46 ist ein Blockdiagramm eines Systems, bei dem Sensoren verwendet werden, um zu erkennen, wenn ein Objekt in die Nähe oder in Kontakt mit einem sich bewegenden beweglichen Flächenelement kommt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
47 ist eine schaubildliche Ansicht, die die Winkelbewegung von Flächenelementen zeigt, die eine Öffnung verschließen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
48 ist eine Schnittansicht einer Profildichtung mit Sensorelementen für ein bewegliches Flächenelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
49 ist eine perspektivische fragmentarische Ansicht einer Profildichtung für ein bewegliches Flächenelement mit - aus Gründen der Klarheit aus dem Profil herausragend dargestellten - Sensorelementen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
50 ist eine Schnittansicht einer Profildichtung für ein bewegliches Flächenelement, bei der sich die Sensorelemente in einem teilweise komprimierten Zustand befinden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
50a ist eine Schnittansicht einer Profildichtung für ein bewegliches Flächenelement, bei der sich die Sensorelemente in einem komprimierten Zustand und miteinander in Kontakt befinden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
51 ist eine Schnittansicht einer Profildichtung für ein bewegliches Flächenelement, bei der die Sensorelemente hinter einer äußeren Abdeckung eingebettet sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
52 ist ein Diagramm, das eine typische Beziehung zwischen einer Signalspannung und einem Stellungswinkel eines beweglichen Flächenelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
53 ist ein Diagramm, das eine untypische Beziehung zwischen einer Signalspannung und einem Stellungswinkel eines beweglichen Flächenelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
54 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Signalspannung und einem Stellungswinkel eines beweglichen Flächenelements, wenn die Geschwindigkeit des beweglichen Flächenelements verlangsamt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
55 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Signalspannung und einem Stellungswinkel eines beweglichen Flächenelements, wenn die Geschwindigkeit des beweglichen Flächenelements blockiert ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
56 zeigt eine Interaktion zwischen Erfassungsmodalitäten zur Verbesserung der Bestimmung, ob während des Schließens eines beweglichen Flächenelements ein Hindernis vorhanden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
57 zeigt ein Diagramm mit verschiedenen Sensorsignalen mit erwarteten Unter- und Obergrenzen für jedes Signal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
58 ist eine Schnittansicht einer Wetterdichtung für ein bewegliches Flächenelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
59 ist eine perspektivische Ansicht einer Wetterdichtung für ein bewegliches Flächenelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
60 ist eine perspektivische Ansicht einer Wetterdichtung für ein bewegliches Flächenelement mit einem - aus Gründen der Klarheit aus der Dichtung herausragend dargestellten - Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
61 ist eine Schnittansicht von 60, die den in die Wetterdichtung für ein bewegliches Flächenelement integrierten Sensor bei einer auf die Wetterdichtung ausgeübten Kraft darstellt und die Kompression derselben zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend nun auf 1A und 1B ist eine Fahrzeugheckklappenanordnung 10 mit einer Heckklappe 12 dargestellt. Die Heckklappe 12 wird durch einen Zylinder 14 oder dergleichen mit einem Karosserieteil 16 eines Fahrzeugs verbunden. Der Zylinder 14 umfasst eine Kolbenstange, die sich verlängert, um die Heckklappe 12 in eine geöffnete Stellung bezogen auf das Karosserieteil 16 zu bewegen, und die sich verkürzt, um die Heckklappe 12 in eine geschlossene Stellung bezogen auf das Karosserieteil 16 zu bewegen (die Heckklappe 12 in der geschlossenen Stellung ist in 1A als gestrichelte Linie dargestellt). Ein kapazitiver Sensor 18 ist entlang des Karosserieteils 16 angebracht. Der Sensor 18 ist betriebsfähig, um das Vorhandensein eines elektrisch leitenden Objekts, wie eines menschlichen Körperteils, zu erkennen, das sich in die Öffnung zwischen der Heckklappe 12 und dem Karosserieteil 16 erstreckt, wenn das Objekt nahe dem Karosserieteil 16 ist.
Der Sensor 18 ist Teil eines Einklemmschutzsystems, das eine Steuerung umfasst. Der Sensor 18 umfasst im Allgemeinen separate erste und zweite elektrisch leitende Leiter mit einem dielektrischen Element dazwischen. Die Leiter sind zueinander auf unterschiedliche Spannungspotentiale gelegt, wobei einer der Leiter typischerweise auf elektrische Masse gelegt ist. Der Sensor 18 hat eine zugeordnete Kapazität, die eine Funktion der unterschiedlichen Spannungspotentiale ist, die an die Leiter angelegt werden. Die Kapazität des Sensors 18 ändert sich in Reaktion darauf, dass die Leiter physisch relativ zueinander bewegt werden, wie etwa dann, wenn ein (entweder elektrisch leitendes oder nicht leitendes) Objekt den Sensor 18 berührt. Ebenso ändert sich die Kapazität des Sensors 18, wenn ein elektrisch leitendes Objekt in die Nähe des Leiters des Sensors 18 kommt, der nicht elektrisch an Masse liegt. Von daher ist der Sensor 18 betriebsfähig, um ein Objekt am Sensor 18 (d.h. ein Objekt, das den Sensor 18 berührt) und/oder das Vorhandensein eines Objekts nahe dem Sensor 18 (d.h. ein Objekt in der Nähe des Sensors 18) zu erfassen.
Die Steuerung steht mit dem Sensor 18 in Verbindung, um die Kapazität des Sensors 18 zu überwachen. Wenn die Kapazität des Sensors 18 anzeigt, dass ein Objekt nahe dem Sensor 18 ist oder diesen berührt (d.h. ein Objekt befindet sich in der Nähe des Fahrzeugkarosserieteils 16, auf das der Sensor 18 montiert ist, oder berührt es), steuert die Steuerung die Heckklappe 12 entsprechend durch den Zylinder 14. Beispielsweise steuert die Steuerung die Heckklappe 12, um die Bewegung in der Schließrichtung anzuhalten, wenn der Sensor 18 das Vorhandensein eines Objekts nahe dem Sensor 18 erkennt. In diesem Fall kann das Objekt ein Mensch, wie etwa ein Kind, sein, und die Steuerung stoppt die Schließbewegung der Heckklappe 12, um zu verhindern, dass sich die Heckklappe 12 auf dem Kind schließt. Wenn dies eintritt, kann die Steuerung ferner die Heckklappe 12 steuern, um zu bewirken, dass sich die Heckklappe 12 in der Öffnungsrichtung bewegt, um dem Kind nötigenfalls Raum zum Bewegen zwischen dem Fahrzeug und der Heckklappe 12 zu geben. Anstatt auf das Karosserieteil 16 montiert zu sein, wie in 1A und 1B gezeigt, kann der Sensor 18 auf ein Schließelement wie eine Heckklappe 12 oder eine beliebige andere Verschlussöffnung montiert sein, wo ein Einklemmschutz erforderlich ist. Das heißt, dass sich der Sensor 18 auf dem Karosserieteil 16 oder auf einem Schließelement wie der Heckklappe 12 oder auf einer beliebigen Verschlussöffnung befinden kann, wo ein Einklemmschutz erwünscht oder erforderlich ist.
Bezugnehmend nun auf 2 und unter ständiger Bezugnahme auf 1A und 1B wird eine Seitenansicht einer Fahrzeugheckklappenanordnung 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Heckklappenanordnung 20 umfasst eine Heckklappe 12, die zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen bezogen auf ein Fahrzeugkarosserieteil 16 bewegbar ist. Die Heckklappenanordnung 20 umfasst einen Sensor 18, der entlang des Karosserieteils 16 montiert und betriebsfähig ist, um das Vorhandensein eines elektrisch leitenden Objekts zu erkennen, das sich in die Öffnung zwischen der Heckklappe 12 und dem Karosserieteil 16 erstreckt, wenn das Objekt den Sensor 18 berührt oder sich in seiner Nähe befindet.
Die Heckklappenanordnung 20 unterscheidet sich von der in 1A und 1B gezeigten Heckklappenanordnung 10 darin, dass die Heckklappe 12 der Heckklappenanordnung 20 eine Verkleidung 22 mit einem kapazitiven Sensor 24 umfasst. Die Verkleidung 22 ist auf die Innenfläche der Heckklappe 12 montiert. Der Sensor 24 ist auf die Innenfläche der Verkleidung 22 montiert, die zum Fahrzeuginnenraum zeigt, wenn die Heckklappe 12 geschlossen ist. Von daher befindet sich der Sensor 24 zwischen der Verkleidung 22 und der Heckklappe 12. Alternativ kann sich der Sensor 24 in der Verkleidung 22 befinden oder auf eine Außenfläche der Verkleidung 22 montiert sein. Das heißt, dass der Sensor 24 inwendig der Verkleidung 22 oder auf die Außenseite der Verkleidung 22 montiert sein kann.
Wie der Sensor 18 ist der Sensor 24 Teil eines Einklemmschutzsystems, das eine Steuerung umfasst und betriebsfähig ist, um das Vorhandensein eines elektrisch leitenden Objekts wie eines menschlichen Körperteils in der Nähe des Sensors 24 zu erkennen. Der Sensor 24 umfasst einen elektrisch leitenden Leiter wie den ersten Leiter des Sensors 18, doch umfasst er keinen anderen Leiter wie den zweiten Leiter des Sensors 18. Im Allgemeinen koppelt der Leiter des Sensors 24 (d.h. der Sensor 24 selbst) kapazitiv auf ein elektrisch leitendes Objekt auf, das sich entweder in der Nähe des Sensors 24 befindet oder diesen berührt, während der Sensor 24 mit einer elektrischen Ladung betrieben wird. Die Steuerung steht in Verbindung mit dem Sensor 24, um die kapazitive Kopplung des Sensors 24 auf das Objekt zu überwachen. Bei Erkennung der kapazitiven Kopplung des Sensors 24 auf das Objekt bestimmt die Steuerung, dass sich ein Objekt in der Nähe des Sensors 24 befindet oder diesen berührt (wenn der Sensor 24 einer Berührung ausgesetzt ist). Die Steuerung steuert wiederum die Heckklappe 12 entsprechend.
Da der Sensor 24 auf die Verkleidung 22 montiert ist, die auf die Heckklappe 12 montiert ist, ist der Sensor 24 betriebsfähig, um das Vorhandensein eines elektrisch leitenden Objekts zu erkennen, das sich in die Öffnung zwischen der Heckklappe 12 und der Fahrzeugkarosserie erstreckt, wenn sich das Objekt in der Nähe der Verkleidung 22 befindet (im Gegensatz dazu, wenn sich das Objekt in der Nähe des Fahrzeugkarosserieteils 16 befindet, wie vom Sensor 18 bereitgestellt). Von daher erweitert der Sensor 24 die Einklemmschutzfähigkeit im Vergleich zu der der Heckklappenanordnung 10, um das Vorhandensein eines Objekts im Bewegungsweg der Heckklappe 12 zu erkennen. Ein Beispiel ist, dass der Sensor 24, der sich in der Verkleidung 22 befindet, das Vorhandensein einer unter einer geöffneten Heckklappe 12 stehenden Person erkennen kann, um dadurch zu verhindern, dass die Verkleidung 22 (und damit die Heckklappe 12) die Person berührt, wenn sich die Heckklappe 12 schließt. Zu diesem Zweck stoppt die Steuerung, wenn eine Erkennung erfolgt, die Abwärtsbewegung und kehrt die Bewegung der Heckklappe 12 zurück in die geöffnete Stellung um. Falls erwünscht, können der Sensor 24 und die Steuerung dazu eingerichtet werden, zu überwachen, ob sich eine Person in unmittelbarer Nähe der Heckklappe 12 befindet, um zu verhindern, dass sich die Heckklappe 12 öffnet. Beispielsweise verhindert diese Erkennung, dass eine Person, beispielsweise ein Kind, versehentlich aus dem Fahrzeug fällt, wenn die Heckklappe 12 teilweise geöffnet wird. Ein alternativer Ort für den Sensor 24 kann entlang jedes Außenrands der Heckklappenöffnung sein.
Bezugnehmend nun auf 3A und 3B und unter ständiger Bezugnahme auf 2 werden Innenansichten der Verkleidung 22 und der Sensor 24 einer Fahrzeugheckklappenanordnung 20 gezeigt. Wie oben angegeben, ist der Sensor 24 auf der Innenfläche der Verkleidung 22 angeordnet, die zum Fahrzeuginnenraum zeigt, wenn die Heckklappe 12 geschlossen ist. Das heißt, dass Sensor 24 auf der Innenfläche der Verkleidung 22 angeordnet ist, die am weitesten von der Heckklappe 12 entfernt ist. 3A und 3B zeigen diese Innenfläche der Verkleidung 22.
Wie in 3A und 3B dargestellt, wird der Sensor 24 von einer Anordnung von elektrisch leitenden Streifen gebildet, die vertikal und horizontal über die Innenfläche der Verkleidung 22 verteilt sind. Die Streifen des Sensors 24 sind elektrisch miteinander verbunden und bilden zusammen den Leiter des Sensors 24 (d.h., die Streifen zusammen bilden den Sensor 24). Die Streifen des Sensors 24 erstrecken sich über diese Innenfläche der Verkleidung 22, indem sie der Kontur der Verkleidung 22 folgen. Bei dieser Ausführungsform besteht die Verkleidung 22 aus einem nicht leitenden Kunststoffmaterial, das es ermöglicht, dass der Sensor 24 das Vorhandensein eines leitenden Objekts durch die Verkleidung 22 erkennt.
Der Sensor 24 kann auf der Außenfläche der Verkleidung 22 angeordnet sein, die direkt zum Fahrzeuginnenraum zeigt, wenn die Heckklappe 12 geschlossen ist. Doch verbirgt die Anordnung des Sensors 24 auf der Innenfläche der Verkleidung 22 den Sensor 24 vor dem Blick des Benutzers und schützt den Sensor 24 vor einer potenziellen Beschädigung. Der Sensor 24 kann auch auf jeder Oberfläche der Verkleidung 22 überspritzt werden, um einen zusätzlichen Schutz vor Schäden durch die Montage oder eine sonstige Handhabung zu ermöglichen.
Die Streifen des Sensors 24 können mit anderen Anordnungsmustern unter Verwendung von Winkel- oder Krümmungskombinationen gestaltet werden, die die Ziele der Objekterfassung besser optimieren können. Der Sensor 24 kann individuell angepasst und in jedem beabsichtigten Muster angewendet werden, um die Objekterfassungsleistung anzupassen und zu verbessern. Der Abstand zwischen den einzelnen Streifen reicht aus, um eine kontinuierliche Objekterfassungsabdeckung über die Oberfläche der Verkleidung 22 hinweg zu gewährleisten. Andere Ausgestaltungen anstelle der Streifen des Sensors 24 umfassen eine feste Folie aus elektrisch leitendem Material wie Kupfer- oder Aluminiumfolie, ein leitendes Array oder Raster, das gedruckt, gewoben oder geflochten ist, sowie mehrere leitende, aufklebefolienartige Formen, die um die Innenfläche der Verkleidung 22 herum angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind, usw. Die Streifen des Sensors 24 sind aus Kupfer hergestellt, doch können sie aus anderen Materialien hergestellt sein, die Kohlenstofftinten, Gewebe, Kunststoffe, Elastomere oder andere Metalle wie Aluminium, Messing, Bronze und dergleichen umfassen. Es gibt verschiedene bekannte Methoden, um bei Geweben, Kunststoffen und Elastomeren elektrische Leitfähigkeit zu erreichen. Das leitfähige Material kann auf den Kunststoff aufgebracht werden oder es kann auf einen Träger aufgebracht werden, der dann in die Form eingesetzt wird, um den Sensor 24 zu ausbilden.
Wie oben angegeben, bilden die Streifen des Sensors 24, die miteinander elektrisch verbunden sind, einen Leiter, der wie eine erste leitfähige Platte eines Kondensators funktioniert. Ein solcher Kondensator hat eine zweite leitfähige Platte, wobei die Platten durch ein Material wie beispielsweise ein dielektrisches Element voneinander getrennt sind. Im Gegensatz zu einem solchen Kondensator ist der Sensor 24 ohne eine zweite leitfähige Platte und ohne eine elektrisch an Masse gelegte zweite leitfähige Platte aufgebaut. Stattdessen dient die Metallkonstruktion der Heckklappe 12 als die zweite leitfähige Platte und schirmt den Sensor 24 gegen den Einfluss von Streukapazitäten ab.
Alternativ kann der Sensor 24 derart aufgebaut sein, dass mehrere Schichten von Leitern verwendet werden, die jeweils durch ein nicht leitendes Material getrennt sind. Eine Masseschicht aus leitfähigem Material, die hinter den anderen Schichten angeordnet wird, kann bei Bedarf für zusätzliche Abschirmung sorgen.
Die aus einem steifen Material bestehende Verkleidung 22 verhindert, dass der Sensor 24 elektrisch nicht leitende Objekte erfasst. Das liegt daran, dass die Steifigkeit der Verkleidung 22 verhindert, dass sich die Verkleidung 22 verschiebt, wenn ein Objekt die Verkleidung 22 berührt. Es wird wiederum verhindert, dass sich der Sensor 24 hin zu der Metallkonstruktion der Heckklappe 12 verschiebt, wenn das Objekt die Verkleidung 22 berührt. Somit tritt keinerlei Änderung der Kapazität zwischen dem Sensor 24 und der Heckklappe 12 aufgrund eines die Verkleidung 22 berührenden elektrisch nicht leitenden Objekts ein. Für beide Modi der Erfassung eines elektrisch leitenden und eines nicht leitenden Objekts kann der Sensor 24 auf die Außenfläche der Verkleidung 22 montiert werden. In diesem Fall löst ein (elektrisch leitendes oder nicht leitendes) Objekt, das den Sensor 24 berührt, den Sensor 24 aus (d.h., es bewirkt eine Änderung der Kapazität zwischen dem Sensor 24 und der Metallkonstruktion der Heckklappe 12), weil der Sensor 24 zusammengedrückt wird (d.h., der Sensor 24 verschiebt sich in Richtung der Heckklappe 12). Ebenso kann der auf die Innenfläche der Verkleidung 22 montierte Sensor 24 ein Objekt erfassen, das die Verkleidung 22 berührt, wenn die Verkleidung 22 in dem Maße flexibel und/oder komprimierbar ist, das erforderlich ist, damit sich der Sensor 24 in Richtung der Heckklappe 12 verschieben kann.
Bezugnehmend nun auf 4A und 4B ist eine Fahrzeugheckklappenanordnung 40 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Heckklappenanordnung 40 ähnelt der Heckklappenanordnung 20 darin, dass die Heckklappenanordnung 40 eine Heckklappe 12 und eine Verkleidung 22 darauf umfasst, wobei die Verkleidung 22 einen Sensor 24 aufweist. Die Heckklappenanordnung 40 ist anders ausgestaltet als die Heckklappenanordnung 20, insofern ein Abschnitt der Verkleidung 22 der Heckklappenanordnung 40 derart ausgestaltet ist, dass der Sensor 24 die Erfassung sowohl eines elektrisch leitenden als auch eines nicht leitenden Objekts in der Nähe dieses Abschnitts der Verkleidung 22 ausführen kann. Der in 4B gezeigte Sensor 24 kann von der Verblendungsplatte getrennt sein.
Zu diesem Zweck ist ein Element (z.B. ein Streifen) des Sensors 24 auf der Innenfläche eines Randbereichs der Verkleidung 22 angrenzend entlang eines Rands der Heckklappe 12 positioniert, und es ist durch einen Abstandshalter 26 von der Heckklappe 12 getrennt. Der Abstandshalter 26 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt und komprimierbar. Wie oben beschrieben, stellt die Metallkonstruktion der Heckklappe 12 die elektrische Masse bereit, die zum Abschirmen des Sensors 24 gegen den Einfluss von Streukapazitäten verwendet wird. Diese Ausgestaltung ist ein Beispiel für die Verlängerung der Verkleidung 22 bis zu den äußersten Kanten der Heckklappe 12, um das Vorhandensein eines Objekts im Bewegungsweg der Heckklappe 12 zu erfassen, wenn sich die Heckklappe 12 schließt. Der aus einem komprimierbaren Material wie offen- oder geschlossenzelligem Schaumgummi oder anderen ähnlichen Materialien bestehende Abstandshalter 26 ermöglicht es, dass sich der Randbereich des Sensors 24 (und der Randbereich der Verkleidung 22) räumlich näher zur Metallmasse der Heckklappe 12 hin bewegt, wenn ein Objekt den Randbereich der Verkleidung 22 berührt. Der Abstandshalter 26 kann durchgehend sein oder aus kleineren Abschnitten bestehen, die entlang des zu erfassenden Bereichs angeordnet sind, was die Bewegung der Randbereiche der Verkleidung 22 und des Sensors 24 ermöglicht, wenn Druck ausgeübt wird.
Der Sensor 24 kann elektrisch leitende Objekte erfassen, die sich in der Nähe des Randbereichs des Sensors 24 befinden oder ihn berühren, und er kann elektrisch nicht leitende Objekte erfassen, die den Randbereich des Sensors 24 berühren. Insbesondere kann der Sensor 24 ein elektrisch leitendes Objekt in der Nähe des Randbereichs des Sensors 24 aufgrund der kapazitiven Kopplung des Randbereichs des Sensors 24 auf das Objekt erfassen. Der Sensor 24 kann ein (elektrisch leitendes oder nicht leitendes) Objekt erfassen, das den Randbereich der Verkleidung berührt, weil sich die Kapazität des Sensors 24 mit der Metallkonstruktion des Heckklappe 12 ändert, weil der Randbereich des Sensors 24 durch die Berührung in der Richtung der Heckklappe 12 verschoben wird. Der Abstandshalter 26 wird zusammengedrückt, um zu ermöglichen, dass sich der Randbereich des Sensors 24 zur Heckklappe 12 hin verschiebt.
Die Anwendungen des Sensors 24 sind nicht auf die Verkleidung 22 der Heckklappenanordnungen 20, 40 beschränkt. Ebenso kann der Sensor 24 zusätzlich zur Erkennung des Vorhandenseins eines Objekts für Zwecke des Einklemmschutzes hinter einer elektrisch nicht leitenden Oberfläche positioniert und derart ausgestaltet sein, dass er das Vorhandensein, die Position oder die Bewegung (z.B. Geste) eines elektrisch leitenden Objekts wie eines Menschen erfasst. Der Sensor 24 und seine Steuerung können als Schnittstelle zwischen einem menschlichen Benutzer und einem Fahrzeug dienen, um den Benutzer in die Lage zu versetzen, verschiedene Fahrzeugfunktionen zu steuern, die eine Eingabe durch einen Menschen erfordern. Die Steuerung kann derart eingerichtet sein, dass sie eine Empfindlichkeit aufweist, um die Position eines Fingers einer Person in der Nähe des Sensors 24 vor Ausführung einer tatsächlichen Tastenbetätigung oder andersartigen Benutzeraktivierung zu erfassen. Beispielsweise kann es erwünscht sein, eine Abfolge von Vorgängen einzuleiten, indem ein Finger oder eine Hand in der Nähe einer Reihe von Sensoren 24 („Berührungsfelder“) positioniert wird, gefolgt von einem spezifischen Aktivierungsbefehl, sobald eine gesuchte Funktion gefunden wurde. Die anfängliche Positionierung eines Fingers kann dazu dienen, Tastaturen oder dergleichen, die der Reihe von Sensoren 24 zugeordnet sind, mit einer ersten Intensität ohne Aktivierung eines Befehls zu beleuchten. Wenn sich die Berührungsfläche durch einen erhöhten Fingerdruck vergrößert, wird das Signal stärker, wodurch die Steuerung zwischen Positionierungs- und Aktivierungsbefehlsfunktionen unterscheiden kann. Die Bestätigung der Auswahl kann, abgesehen von der Aktivierung der gewünschten Funktion, derart gestaltet sein, dass die Beleuchtungsintensität erhöht wird oder eine akustische Rückmeldung oder eine taktile Rückmeldung wie Vibration erfolgt. Jeder Sensor 24 („Berührungsfläche“) kann einen anderen Ton und eine andere Haptik haben, um die Betätigung der Berührungsfläche zu unterscheiden.
Bezugnehmend nun auf 5 und 6 wird eine Fahrzeugtüranordnung 50 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Fahrzeugtüranordnung 50 repräsentiert eine Anwendung des Sensors 24 auf eine andere Umgebung als Fahrzeugheckklappenanordnungen. Die Anordnung 50 umfasst eine Innentürverkleidung 52 und eine Reihe von Sensoren 24. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugtüranordnung 50 und 6 zeigt eine Querschnittsansicht der Anordnung der Sensoren 24.
Die Sensoren 24 der Fahrzeugtüranordnung 50 werden jeweils von ihrem eigenen Leiter gebildet und sind nicht direkt miteinander elektrisch verbunden. Somit definiert jeder Sensor 24 ein einziges Berührungsfeld, das einer einzigen Berührungsfläche zugeordnet ist, in der die Objekterfassung durch einen Sensors 24 nicht von der Objekterfassung durch andere Sensoren 24 abhängt. Die Sensoren 24 sind in einer Reihe angeordnet und funktionieren unabhängig voneinander wie eine Reihe mechanischer Schalter, die gemeinhin Fahrzeugfunktionen wie die Auf- und Abwärtsbewegung eines Fensters, die Verriegelung und Entriegelung einer Tür, die Ausrichtung von Seitenspiegeln usw. steuern.
Die Innentürverkleidung 52 umfasst einen Ziehgriff 56 und eine Blendenanordnung 58, die zusammen eine Armlehnenkomponente der Türverkleidung 52 bilden. Die Sensoren 24 sind einzeln an der Unterseite der Blendenanordnung 58 angebracht. Jeder Sensor 24 hat eine ausreichende Fläche, um einen menschlichen Finger in der Nähe dieses Sensors zu erfassen. Die Objekterfassung durch einen Sensor 24 erfolgt, wenn ein Teil des Körpers eines Benutzers wie eine Hand oder ein Finger in den Empfindlichkeitsbereich direkt über diesem Sensor 24 gelangt. Durch Anordnung mehrerer Sensoren 24 auf der Unterseite der Blendenanordnung 58 entsteht eine Sensorreihe, die der Reihe mechanischer Schalter ähnelt. Die Sensoren 24 können derart ausgestaltet sein, dass sie viele verschiedene Arten von Formen aufweisen, beispielsweise erhöhte Oberflächen oder vertiefte Konturen, um eine versehentliche Aktivierung zu verhindern. Das Hinzufügen der Blendenanordnung 58 zu der Umkehrsteuerung eines elektrischen Fensterhebers reduziert die Komplexität und die Kosten, die mit mechanischen Schaltern und der zugehörigen Verkabelung verbunden sind. Die Auf-/Ab-Steuerung des elektrischen Fensterhebers kann in die Blendenanordnung 58 integriert werden, oder die Steuerung kann entfernt angeordnet sein, wenn dies aufgrund des Fahrzeugdesigns und der Konfektionierung erforderlich ist.
Kurz noch einmal bezugnehmend auf 2 kann ein zweiter Sensor 24, der auf der Außenfläche der Klappe (d.h. Heckklappe 12) des Fahrzeugs platziert ist, als Schnittstelle zum Betätigen der Klappe verwendet werden. Außerdem kann eine einzelne Steuerung als Schnittstelle sowohl zum Einklemmschutzsensor 24 als auch zum Klappenbetätigungssensor 24a verwendet werden.
Noch einmal bezugnehmend auf 5 und 6 umfasst die Blendenanordnung 58 eine Blende 60 aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Die Blende 60 stellt einen Support für mehrere Sensoren 24 bereit, die auf ihre Unterseite (d.h. unterseitige Blendenfläche 63) montiert sind, und ermöglicht die Objekterfassung durch ihre Oberseite (d.h. oberseitige Blendenfläche 62). Die unterseitige Blendenfläche 63 ist relativ glatt, um die nahe Montage der Sensoren 24 an die Blende 60 zu ermöglichen. Allerdings können auch Rauheitsgrade funktionsgerecht konfiguriert werden. Die oberseitige Blendenfläche 62 kann eine Reihe physischer Merkmale 64 oder graphischer Markierungen aufweisen, die den Sensoren 24 jeweils zugeordnet (z.B. mit ihnen ausgerichtet) sind, um den Benutzer beim Auffinden der Position jedes Sensors 24 und beim Identifizieren der damit verbundenen Funktion zu unterstützen.
Jeder Sensor 24 ist als dünnes elektrisch leitfähiges Pad ausgebildet, das fest an die unterseitige Blendenfläche 63 montiert ist. Jeder Sensor 24 ist in dieser Ausgestaltung biegsam und kann daher an die Konturen der Oberfläche der Blende 60 angepasst werden, an der der Sensor befestigt ist. Zur Positionierung und Unterstützung sowie zur Minimierung von Luftspalten zwischen den Sensoren 24 und der Oberfläche der Blende kann ein Klebstoff zwischen den Sensoren 24 und der Oberfläche der Blende 60 aufgetragen werden. Alternativ können die Sensoren 24 in die Blende 60 eingegossen werden, wodurch die Notwendigkeit einer Klebe- oder anderen mechanischen Befestigung entfällt. Eine andere Alternative besteht darin, dass jeder Sensor 24 als ein Element angeordnet ist, das direkt auf eine Leiterplatte (PCB) 66 (d.h. einer Steuerung) montiert ist und sich nach oben in Richtung der unterseitigen Blendenfläche 63 erstreckt und diese möglicherweise berührt. Bei dieser Anordnung können die Sensoren 24 in direktem physischem und elektrischem Kontakt mit der Leiterplatte 66 oder - durch die Verwendung eines Verbindungsleiters - in indirektem Kontakt mit der Leiterplatte 66 stehen.
Jeder Sensor 24 kann aus elektrisch leitfähigem Material wie Schaumstoff, Metall oder leitfähigem Kunststoff oder aus einem nicht leitenden Element mit einer darauf aufgebrachten leitfähigen Beschichtung hergestellt sein. Die zur Herstellung der Sensoren 24 verwendeten Materialien sollten komprimierbarer Beschaffenheit sein, um den Toleranzstapeln Rechnung zu tragen, die normaler Bestandteil jeder Anordnung sind, die mehr als eine Komponente aufweist. Die Komprimierbarkeit der Sensoren stellt sicher, dass der Kontakt zwischen der Blende 60 und der Leiterplatte 66 aufrechterhalten wird. Für den Fall, dass die Blende 60 von hinten beleuchtet werden soll, könnte die Verwendung eines Lichtleiters mit aufgebrachter leitfähiger Beschichtung als Sensor 24 festgelegt werden.
Die Sensoren 24 können aus Materialien mit niedrigem elektrischem Widerstand hergestellt sein, beispielsweise aus unedlen Metallen wie Kupfer oder Aluminium. Es können andere Materialien verwendet werden, die einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen, wie etwa leitfähige Kunststoffe, Epoxide, Lacke, Tinten oder metallische Beschichtungen. Die Sensoren 24 können derart vorgeformt sein, dass sie Aufklebefolien, Emblemen, Aufklebern, Etiketten und dergleichen ähneln. Die Sensoren 24 können als Beschichtungen auf Oberflächen aufgebracht oder aus plattierten Oberflächen geätzt sein. Bei empfindlichen Materialien kann eine nicht leitende Unterlage 68 wie Polyesterfolie, Glasfaser, Papier, Gummi oder dergleichen die Sensoren 24 während der Installation unterstützen und schützen. Bei Anwendungen, bei denen mehrere Erfassungsbereiche erforderlich sind, kann die Unterlage 68 bei der Positionierung und Verankerung der Sensoren 24 an der Blende 60 helfen.
Bezugnehmend auf 6 ist die Unterlage 68 eine flexible Schaltung mit Kupferpads, die die Berührungsfelder der Sensoren 24 bilden (d.h. jeder Sensor 24 umfasst ein Kupferpad). Die Unterlage 68 umfasst separate Kupferdrähte, die mit den jeweiligen Sensoren 24 elektrisch verbunden sind (in 7B dargestellt). Die Unterlage 68 stellt eine elektrische Verbindung zur Leiterplatte 66 her, sodass jeder Sensor 24 mit der Signalaufbereitungselektronik der Leiterplatte 66 elektrisch verbunden ist. Bei einer alternativen Ausgestaltung sind die Unterlage 68 und die Leiterplatte 66 zu einer einzigen Leiterplatte zusammengefasst, die sowohl die Berührungsfelder der Sensoren 24 als auch die Signalaufbereitungselektronik enthält.
Um den Sensor 24 zu aktivieren, legt ein Benutzer einen Finger auf die zugehörige Markierung 64 auf der Oberfläche der Blende 60. Die elektronische Signalaufbereitungsschaltung der Leiterplatte 66, die an den Sensor 24 angebunden ist, verarbeitet dann das Eingangssignal vom Sensor 24 und stellt die Schaltungsverbindungen her, um die befohlene Funktion zu aktivieren. Die Aktion ähnelt dem Drücken eines mechanischen Schalters zum Schließen eines Stromkreises.
Durch die Platzierung der Sensoren 24 hinter einer nicht leitenden Barriere wie der Blende 60 entsteht eine Schutzbarriere zwischen Benutzern und den Sensoren 24 und werden die Sensoren 24 gegen Verunreinigungen aus der Umwelt geschützt. Die Sensoren 24 können auf der Rückseite praktisch jeder nicht leitenden Barriere angebracht werden und sind vorzugsweise flexibel genug, um sich an komplexe Geometrien anzupassen, bei denen Bedienschalterfunktionen benötigt werden. Bei Bedarf können die Sensoren 24 konturiert und aus steiferen Materialien gestaltet werden. Beispiele für Schalterpositionen in einem Fahrzeug sind Türverkleidungen, Armlehnen, Armaturenbretter, Mittelkonsolen, Dachkonsolen, Innenverblendungsplatten, Außentürkomponenten und dergleichen. Die Sensoren 24 können einzeln oder als Tastenfeldanordnung gruppiert angeordnet sein. Die Sensoren 24 können in Mustern aufeinanderfolgender Sensorelemente angeordnet sein, die entweder elektrisch diskret oder miteinander verbunden sind, um ergonomisch ansprechende Schnittstellen zu schaffen.
Bezugnehmend nun auf 7A bis 7D und unter ständiger Bezugnahme auf 5 und 6 werden verschiedene Ansichten einer Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang 70 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang 70 stellt ein Beispiel einer Anwendung im Automobilbereich dar, die die Sensoren 24 einbindet. Die Sensoren 24 der Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang 70 fungieren als Berührungsfelder zum Aktivieren eines schlüssellosen Fahrzeugzugangs. Zusätzlich zu den Sensoren 24 umfasst die Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang 70 eine Blende 60, eine Unterlage 68 und eine Leiterplatte 66 (d.h. eine Steuerung). Die Sensoren 24 mit der Unterlage 68 sind als flexible Schaltung ausgestaltet, bei der einzelne leitfähige Beschichtungen für die Berührungsfelder der Sensoren 24 verwendet werden. Die Unterlage 68 stellt die jeweiligen elektrischen Verbindungen zwischen den Sensoren 24 und der Signalaufbereitungselektronik auf der Leiterplatte 66 her. Die Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang 70 stellt ein Beispiel eines Produkts dar, das eine Hintergrundbeleuchtung erfordert. Daher müssen die Sensoren 24 in der Lage sein, Licht durchzulassen. Demgemäß besteht die Blende 60 bei dieser Ausgestaltung aus einem geformten transparenten oder transluzenten nicht leitenden Material wie dem Polycarbonat Lexan® 141 von GE Plastics. Darüber hinaus weist die Leiterplatte 66 Lichtquellen 67 für die Beleuchtung auf. Die Lichtquellen 67 sind auf jeweiligen Abschnitten der Leiterplatte 66 derart positioniert, dass sie neben den entsprechenden Sensoren 24 liegen. Für die Blende 60 können auch andere Harze oder Materialien verwendet werden, die die Anwendungsanforderungen, einschließlich annehmbarer Lichtdurchlässigkeitseigenschaften, erfüllen. Die Sensoren 24 sind an der Unterseite 68a der Unterlage 68 angebracht. Die Oberseite 68b der Unterlage 68 ist wiederum mit Klebstoff 72 an der Innenfläche der Blende 60 angebracht. Die Oberseite 68b der Unterlage 68 weist grafische Zeichen 64 auf, die die Position der zugeordneten Sensoren 24 angeben und die ihnen zugewiesene Funktion kennzeichnen. Entweder die Unterseite 68a oder die Oberseite 68b der Unterlage 68 weist einzelne Leiterbahnen 74 auf, um eine elektrische Verbindung zwischen den Sensoren 24 und der Leiterplatte 66 herzustellen. Die Verbindung zwischen der Unterlage 68 und der Leiterplatte 66 erfolgt über ein Flachkabel 76, das die Leiterbahnen 74 enthält. Diese Zwischenverbindung kann unter Verwendung anderer Träger wie einzelner Drähte, stiftleistenartiger Steckverbinder und dergleichen hergestellt werden. Bei jeder der Ausgestaltungen können die Sensoren 24 direkt auf der Oberfläche angebracht sein, die zur Aktivierung berührt werden muss. Doch befinden sich die Sensoren 24 aus Gründen des Schutzes und der Verschleißfestigkeit auf der Rückseite der Berührungsoberfläche.
Jeder Sensor 24 der Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang 70 kann aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen, das optisch transparent und elektrisch leitfähig ist und einen elektrischen Widerstand von sechzig Ohm/Quadrat aufweist. Andere elektrisch leitende Materialien wie Schaumstoff, Elastomer, Kunststoff oder eine nicht leitende Struktur mit einer darauf aufgebrachten leitfähigen Beschichtung können verwendet werden, um einen Sensor 24 herzustellen, der transparente oder transluzente Eigenschaften aufweist und elektrisch leitfähig ist. Leitfähige Materialien, die undurchsichtig sind, wie etwa Metall, Kunststoff, Schaumstoff, Elastomer, Kohlenstofftinten oder andere Beschichtungen, können ausgehöhlt werden, um an den gewünschten Stellen Licht durchzulassen, während der verbleibende Umfang des Materials als Sensor 24 fungiert. Die Berührungsfelder der Sensoren 24 können unter Verwendung standardmäßiger Herstellungstechniken für Leiterplatten (PCB) aus Kupfer sowie unter Verwendung eines Standardverfahrens wie Siebdruck aus versilberter Tinte hergestellt werden.
Ein optisch transparenter und elektrisch leitfähiger Sensor 24 aus ITO kann eine Farbverschiebung erzeugen, wenn Licht den Sensor und die Blende, an der der Sensor angebracht, durchquert. Diese Farbverschiebung ergibt sich aus der optischen Qualität und der Reflexion des optischen Wegs zwischen der vorderen ITO-Oberfläche des Sensors und der hinteren ITO-Oberfläche des Sensors. Um die Lichtübertragungsfehler zwischen den verschiedenen ITO-Schichten zu eliminieren, wird auf der hinteren ITO-Oberfläche eine transparente Beschichtung aufgebracht, um das Licht anfangs zu beugen und dadurch den auf der vorderen Oberfläche des Sensors zu sehenden Farbunterschied zwischen der vorderen und der hinteren ITO-Oberfläche zu beseitigen. Zusätzlich kann eine Acrylbeschichtung auf den Sensor aufgebracht werden, um das freiliegenden ITO mit einer Schutzschicht zu versehen und ihm Haltbarkeit zu verleihen.
Zurückkehrend zu 2 und unter ständiger Bezugnahme auf die anderen Figuren, wie oben beschrieben, kann ein zweiter Sensor 24a, der auf der Außenfläche einer Fahrzeugöffnung wie einer Klappe (d.h. Heckklappe 12) platziert ist, als Schnittstelle zum Betätigen der Fahrzeugöffnung verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anordnung für den schlüssellosen Zugang einen Sensor wie einen beliebigen der hierin beschriebenen Sensoren 24, der auf der Außenfläche einer Fahrzeugöffnung zu platzieren und als Schnittstelle zum Betätigen (d.h. Öffnen und Schließen, Entriegeln und Verriegeln) der Fahrzeugöffnung zu verwenden ist. Alternativ zu einer Klappe kann es sich bei der Fahrzeugöffnung um eine Tür, einen Kofferraumdeckel oder eine andere Öffnung eines Fahrzeugs handeln und sie kann aus einer Metallkonstruktion bestehen. Bei der folgenden Erläuterung wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Fahrzeugöffnung um einen Kofferraumdeckel handelt und dass diese Anordnung für den schlüssellosen Zugang einen Sensor 24 umfasst, der an der Außenseite des Kofferraumdeckels platziert und hinter einer nicht leitenden Barriere wie der Blende 60 angeordnet ist.
Diese Anordnung für den schlüssellosen Zugang umfasst ferner zusätzlich zu dem Sensor 24 eine Steuerung. Die Steuerung ist betriebsfähig, um den Kofferraumdeckel zu entriegeln. Die Steuerung steht mit dem Sensor 24 in Verbindung, um die Kapazität des Sensors 24 zu überwachen und so zu bestimmen, ob ein Objekt (einschließlich eines menschlichen Benutzers) den Sensor 24 berührt oder ob sich ein elektrisch leitendes Objekt (wie der Benutzer) in der Nähe des Sensors 24 befindet. Wenn die Steuerung bestimmt, dass ein Benutzer den Sensor 24 berührt oder sich in seiner Nähe befindet, dann schließt die Steuerung daraus, dass sich der Benutzer zumindest in der Nähe des Kofferraumdeckels befindet. Nach der Schlussfolgerung, dass sich ein Benutzer zumindest in der Nähe des Kofferraumdeckels befindet, steuert die Steuerung den Kofferraumdeckel entsprechend. Wenn der Kofferraumdeckel beispielsweise geschlossen ist und ein Benutzer den Kofferraumdeckel berührt oder sich ihm nähert, entriegelt die Steuerung den Kofferraumdeckel. Der Benutzer wiederum kann den Kofferraumdeckel öffnen (oder der Kofferraumdeckel kann automatisch geöffnet werden), um auf den Kofferraum zuzugreifen.
Somit kann diese Anordnung für den schlüssellosen Zugang durch Berührungsaktivierung oder berührungslose Aktivierung zum Entsperren des Kofferraumdeckels ausgeführt werden. Ein Beispiel für eine Berührungsaktivierung ist die Berührung des Sensors 24 durch einen Benutzer. Ein Beispiel für eine berührungslose Aktivierung ist ein Benutzer, der sich in die Nähe des Sensors 24 begibt. Wie weiter unten unter Bezugnahme auf 8A und 8B näher beschrieben wird, ist ein weiteres Beispiel für eine berührungslose Aktivierung eine Abfolge von stattfindenden Ereignissen, wie etwa, wenn sich ein Benutzer dem Sensor 24 nähert und sich dann innerhalb einer bestimmten Zeitspanne entfernt.
Bei der Berührungsaktivierung ebenso wie bei der berührungslosen Aktivierung kann diese Anordnung für den schlüssellosen Zugang einen Mechanismus zum Erkennen der Berechtigung des Benutzers zur Aktivierung des Kofferraumdeckels umfassen. Zu diesem Zweck ist die Steuerung für eine Schlüsselanhängerabfrage betriebsfähig und muss der Benutzer über einen Schlüsselanhänger verfügen, damit die Steuerung die Berechtigung des Benutzers auf eine dem Durchschnittsfachmann bekannte Weise ermitteln kann. Das heißt, dass sich der Benutzer zumindest in der Nähe des Kofferraumdeckels befinden und im Besitz eines berechtigten Schlüsselanhängers sein muss (d.h. der Benutzer muss sich ordnungsgemäß identifizieren), bevor eine Berührungsaktivierung oder eine berührungslose Aktivierung erfolgt.
Beispielsweise nähert sich beim Betrieb ein Benutzer mit einem Schlüsselanhänger einem Kofferraumdeckel, auf dem der Sensor 24 platziert ist. Der Benutzer berührt dann den Sensor 24 oder kommt in seine Nähe. Die Steuerung wiederum bestimmt anhand der resultierenden Kapazität des Sensors 24, dass ein Objekt den Kofferraumdeckel berührt oder sich in seiner Nähe befindet. Die Steuerung sendet dann eine Schlüsselanhängerabfrage, auf die der Schlüsselanhänger antwortet. Wenn die Antwort dem entspricht, was die Steuerung erwartet hat (d.h. der Schlüsselanhänger ist ein berechtigter Schlüsselanhänger), dann entriegelt die Steuerung den Kofferraumdeckel für den Benutzer, damit dieser auf den Kofferraum zugreifen kann. Wenn andererseits keine Antwort erfolgt oder wenn die Antwort nicht dem entspricht, was die Steuerung erwartet hat (d.h. der Schlüsselanhänger ist ein nichtberechtigter Schlüsselanhänger), dann hält die Steuerung die Verriegelung des Kofferraumdeckels aufrecht.
Ein anderes Merkmal dieser Anordnung für den schlüssellosen Zugang, das weiter unten unter Bezugnahme auf 8A und 8B ausführlicher beschrieben wird, besteht darin, dass der Sensor 24 die Form eines Emblems, einer Aufklebefolie, eines Logos oder dergleichen (z. B. „Emblem“) in einer hierin beschriebenen Weise haben kann. Ein solches Emblem (d.h. Sensor 24) kann das Fahrzeug, mit dem der Sensor 24 verbunden ist, repräsentieren oder identifizieren. Somit kann das Emblem 24 verschiedene Strukturen, Formen und Eigenschaften aufweisen, die vom Hersteller und Modell des Fahrzeugs abhängen.
Ferner kann der Sensor 24 dieser Anordnung für den schlüssellosen Zugang imstande sein, in einer hierin beschriebenen Weise Licht durchzulassen. Demgemäß kann diese Anordnung für den schlüssellosen Zugang ferner eine Lichtquelle, beispielsweise eine der Lichtquellen 67, umfassen, die mit dem Sensor 24 verbunden ist. In diesem Fall ist die Steuerung zum Steuern der Lichtquelle betriebsfähig, um den Sensor 24 zu beleuchten (d.h. das Emblem zu beleuchten).
Unter Berücksichtigung der obigen Beschreibung dieser Anordnung für den schlüssellosen Zugang zeigen 8A und 8B verschiedene Ansichten einer solchen Anordnung für den schlüssellosen Zugang 80 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 80 umfasst eine Sensoranordnung 82 und eine Steuerung (nicht dargestellt). Die Steuerung steht in Verbindung mit der Sensoranordnung 82 und ist betriebsfähig, um Fahrzeugfunktionen wie Verriegeln und Entriegeln einer Fahrzeugöffnung (z.B. eines Kofferraumdeckels eines Fahrzeugs) zu steuern. 8A ist eine Ansicht mit Blick auf die Sensoranordnung 82, während die Sensoranordnung 82 auf der Außenfläche des Kofferraumdeckels platziert ist. 8B ist eine Ansicht mit Blick durch einen Querschnitt der Sensoranordnung 82. Die Sensoranordnung 82 umfasst zwei Sensoren (d.h. den ersten Sensor 24a und den zweiten Sensor 24b). Der erste Sensor 24a wird in 8B mit „S 1“ bezeichnet und der zweite Sensor 24b wird in 8B mit „S2“ bezeichnet. Die Sensoren 24a, 24b befinden sich jeweils auf verschiedenen Abschnitten der Sensoranordnung 82. Wie in 8A und 8B dargestellt, befindet sich beispielsweise der erste Sensor 24a auf einer linken Seite der Sensoranordnung 82 und befindet sich der zweite Sensor 24b auf einer rechten Seite der Sensoranordnung 82.
Die Sensoren 24a, 24b sind in einer hierin beschriebenen Weise mit einer Leiterplatte elektrisch verbunden oder ihr zugeordnet. Somit sind die Sensoren 24a, 24b nicht miteinander elektrisch verbunden. Der erste Sensor 24a wird aktiviert, wenn sich ein Objekt in der Nähe des ersten Sensors 24a befindet, und der zweite Sensor 24b wird aktiviert, wenn sich ein Objekt in der Nähe des zweiten Sensors 24b befindet. Ebenso wird nur der erste Sensor 24a aktiviert, wenn sich ein Objekt in der Nähe des ersten Sensors 24a und nicht des zweiten Sensors 24b befindet. Gleichermaßen wird nur der zweite Sensor 24b aktiviert, wenn sich ein Objekt in der Nähe des zweiten Sensors 24b und nicht des ersten Sensors 24a befindet. Die Aktivierung eines Sensors wie der Sensoren 24a, 24b hängt von der Kapazität des Sensors ab, die daraus resultiert, dass ein Objekt zumindest in die Nähe des Sensors kommt. Wenn sich beispielsweise ein Objekt in der Nähe beider Sensoren 24a, 24b und näher am ersten Sensor 24a als am zweiten Sensor 24b befindet, wird der erste Sensor 24a stärker aktiviert als der zweite Sensor 24b.
Die Sensoranordnung 82 umfasst ferner eine nicht leitende Barriere 84 wie eine Blende 60. Die Sensoren 24a, 24b sind auf die Unterseite der Blende 84 montiert. Die Blende 84 ermöglicht die Objekterfassung durch ihre Oberseite. Die Sensoranordnung 82 umfasst ferner eine Auflage 86, die über der Blende 84 positioniert ist. Die Auflage 86 hat die Form eines Emblems oder Logos, das das Fahrzeug repräsentiert. In diesem Beispiel umfasst die Auflage 86 zwei ausgeschnittene Abschnitte, bei denen sich jeweils die Sensoren 24a, 24b befinden. Von daher sind die Sensoren 24a, 24b so strukturiert, dass sie der Emblemanordnung der Auflage 86 entsprechen.
Die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 80 ist ein Beispiel für die Verwendung von Sensoren (d.h. Sensoranordnung 82) in Verbindung mit einer Steuerung zum Betätigen eines Kofferraumdeckels, wenn sich ein Benutzer in der Nähe der Sensoranordnung 82 befindet oder diese berührt. Wie hierin beschrieben, kann die Betätigung des Kofferraumdeckels ferner von der Authentizität des Benutzers abhängen (d.h., ob der Benutzer im Besitz eines berechtigten Schlüsselanhängers ist). In der oben beschriebenen Weise kann die Sensoranordnung 82 verwendet werden, um eine Berührungsaktivierung oder eine berührungslose Aktivierung zum Entsperren des Kofferraumdeckels zu realisieren. Im Hinblick auf die berührungslose Aktivierung stellt die Sensoranordnung 82 ein Beispiel für einen freihändig betätigten virtuellen Näherungsschalter dar.
Eine besondere Anwendung der Sensoranordnung 82, die eine berührungslose Aktivierung realisiert, umfasst eine Abfolge von Benutzer-Ereignissen, die in Bezug auf die Sensoranordnung 82 stattfinden, um die Betätigung des Kofferraumdeckels zu steuern. Beispielsweise kann die Steuerung der Anordnung für den schlüssellosen Zugang 80 derart eingerichtet sein, dass sich ein Benutzer an die Sensoranordnung 82 annähern und sich dann innerhalb einer bestimmten Zeitspanne von der Sensoranordnung 82 entfernen muss, damit die Steuerung den Kofferraumdeckel entriegelt. Bei einer solchen Abfolge von Benutzer-Ereignissen handelt es sich im Grunde um Körpergesten eines Benutzers. Von daher stellt eine erwartete Abfolge von Benutzer-Körpergesten im Grunde einen virtuellen Code zum Entriegeln des Kofferraumdeckels dar. Das heißt, die Steuerung entriegelt den Kofferraumdeckel als Reaktion darauf, dass ein Benutzer eine erwartete Abfolge von Körpergesten in Bezug auf die Sensoranordnung 82 ausführt. Abhängig davon, ob der Besitz eines berechtigten Schlüsselanhängers zum Entriegeln des Kofferraumdeckels erforderlich ist, kann es sein, dass der Benutzer über einen berechtigten Schlüsselanhänger verfügen muss oder nicht.
Ein aufwendigeres Beispiel einer erwarteten Abfolge von Benutzer-Körpergesten umfasst, dass der Benutzer in der Nähe der Sensoranordnung 82 beginnt, sich dann rückwärts bewegt, sich dann nach links bewegt, sich dann nach rechts bewegt usw. Zum besseren Verständnis umfasst ein anderes Beispiel einer erwarteten Abfolge von Benutzer-Körpergesten, dass der Benutzer in der Nähe der Sensoranordnung 82 beginnt, sich dann entfernt, sich dann annähert usw. Es kann erforderlich sein, dass die Schritte beider Abfolgen innerhalb jeweiliger Zeitspannen erfolgen. Wie man sehen kann, repräsentieren unterschiedliche erwartete Abfolgen von Benutzer-Körpergesten im Grunde unterschiedliche virtuelle Codes zum Steuern des Kofferraumdeckels.
Die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 80 bietet dem Benutzer die Möglichkeit, die Sensoranordnung 82 zu „personalisieren“, um die Steuerung mit der erwarteten Abfolge von Benutzer-Körpergesten zu programmieren, die zum Steuern des Kofferraumdeckels erforderlich sind. Durch die Personalisierung der Sensoranordnung 82 mit einer erwarteten Abfolge von Benutzer-Körpergesten wird der Steuerung praktisch ein virtueller Code bereitgestellt, der anschließend vom Benutzer eingegeben werden muss (indem anschließend die erwartete Abfolge von Benutzer-Körpergesten ausgeführt wird), damit die Steuerung den Kofferraumdeckel entriegelt.
Die Anforderung, dass eine Abfolge von Benutzer-Körpergesten, d.h. Körpergesten eines Benutzers nach einem bestimmten Muster innerhalb einer bestimmten Zeitspanne, stattfinden muss, um die Betätigung des Kofferraumdeckels zu steuern, ist möglich, weil die Sensoren 24a, 24b unterschiedlich voneinander in Abhängigkeit von der Nähe des Benutzers zu diesem bestimmten Sensor aktiviert werden. Auch hier wird jeder Sensor 24a, 24b aktiviert, wenn sich ein Benutzer in der Nähe dieses Sensors befindet, und jeder Sensor 24a, 24b wird nicht aktiviert, wenn sich kein Benutzer in der Nähe dieses Sensors befindet. Im ersteren Fall werden die Sensoren 24a, 24b aktiviert, wenn sich ein Benutzer in der Nähe der Sensoren 24a, 24b befindet (was eintritt, wenn ein Benutzer nahe an beide Sensoren 24a, 24b herantritt). Im letzteren Fall werden die Sensoren 24a, 24b nicht aktiviert, wenn sich der Benutzer außerhalb der Nähe der Sensoren 24a, 24b befindet (was eintritt, wenn ein Benutzer weit genug von den Sensoren 24a, 24b zurücktritt).
Wie ferner oben bemerkt, hängt das Ausmaß der Aktivierung eines Sensors wie der Sensoren 24a, 24b von der Nähe eines Benutzers zu dem Sensor ab. Beispielsweise weist der erste Sensor 24a eine stärkere Aktivierung auf als der zweite Sensor 24b, wenn sich der Benutzer näher am ersten Sensor 24a als am zweiten Sensor 24b befindet. Somit bestimmt die Steuerung in diesem Fall, dass sich der Benutzer näher am ersten Sensor 24a als am zweiten Sensor 24b befindet. Das heißt, dass die Steuerung bestimmt, dass sich der Benutzer nach links begeben hat, nachdem sich der Benutzer anfangs in der Nähe der Sensoranordnung 82 befand. Ebenso weist der zweite Sensor 24b eine stärkere Aktivierung als der erste Sensor 24a auf, wenn sich der Benutzer näher am zweiten Sensor 24b als am ersten Sensor 24a befindet. Somit bestimmt die Steuerung in diesem Fall, dass sich der Benutzer näher am zweiten Sensor 24b als am ersten Sensor 24a befindet. Das heißt, dass die Steuerung bestimmt, dass sich der Benutzer nach rechts begeben hat, nachdem sich der Benutzer anfangs in der Nähe der Sensoranordnung 82 befand.
Zur Verbesserung dieser besonderen Anwendung der berührungslosen Aktivierung, die beinhaltet, dass eine erwartete Abfolge von Benutzer-Körpergesten ausgeführt wird, umfasst die Sensoranordnung 82 ferner eine Vielzahl von Lichtquellen 88, wie etwa Leuchtdioden (LEDs). Wie in 8A dargestellt, umfasst die Sensoranordnung 82 beispielsweise eine erste LED 88a, eine zweite LED 88b und eine dritte LED 88c. Die LEDs 88 sind mit der Leiterplatte elektrisch verbunden, mit der die Sensoren 24a, 24b elektrisch verbunden sind. Die LEDs 88 sind an der Unterseite der Blende 84 angebracht, wo die Auflage 86 nicht vorhanden ist, oder alternativ sind die LEDs 88 an der Unterseite der Blende 84 angebracht, wo die Auflage vorhanden ist (wie in 8A dargestellt). In beiden Fällen ist die Blende 84 durchsichtig, sodass Licht von den LEDs 88 durch die Blende 84 hindurchtreten kann. Im letzteren Fall weist die Auflage 86 Ausschnitte auf, die auf die Größe der LEDs 88 dimensioniert sind, und die LEDs 88 sind jeweils neben diesen Ausschnitten positioniert, sodass Licht von den LEDs 88 durch die Blende 84 und die Auflage 86 hindurchtreten kann.
Die Steuerung ist dazu eingerichtet, die LEDs 88 derart zu steuern, dass sie in Abhängigkeit von der Aktivierung der Sensoren 24a, 24b ein- oder ausgeschaltet werden. Im Allgemeinen steuert die Steuerung die LEDs 88 derart, dass: die LEDs 88a, 88b, 88c leuchten, wenn beide Sensoren 24a, 24b aktiviert sind; die LEDs 88a, 88b, 88c nicht leuchten, wenn beide Sensoren 24a, 24b nicht aktiviert sind; die erste LED 88a leuchtet, wenn der ersten Sensor 24a aktiviert ist, und nicht leuchtet, wenn der erste Sensor 24a nicht aktiviert ist; und die dritte LED 88c leuchtet, wenn der zweite Sensor 24b aktiviert ist, und nicht leuchtet, wenn der zweite Sensor 24b nicht aktiviert ist. Genauer gesagt steuert die Steuerung die LEDs derart, dass: die LEDs 88a, 88b, 88c leuchten, wenn sich ein Benutzer in der Nähe der beiden Sensoren 24a, 24b befindet (was eintritt, wenn der Benutzer nahe an die Sensoranordnung 82 herantritt); die LEDs 88a, 88b, 88c nicht leuchten, wenn sich der Benutzer außerhalb der Nähe beider Sensoren 24a, 24b befindet (was eintritt, wenn der Benutzer weit genug von der Sensoranordnung 82 zurücktritt); die erste LED 88a leuchtet und die zweite und die dritte LED 88b, 88c nicht leuchten, wenn sich der Benutzer in der Nähe des ersten Sensors 24a und nicht näher als in tangentialer Nähe zum zweiten Sensor 24b befindet (was eintritt, wenn sich der Benutzer nach links begibt, während er sich in der Nähe der Sensoranordnung 82 befindet); und die dritte LED 88c leuchtet und die erste und die zweite LED 88a, 88b nicht leuchten, wenn sich der Benutzer in der Nähe des zweiten Sensors 24b und nicht näher als in tangentialer Nähe zum ersten Sensor 24a befindet (was eintritt, wenn sich der Benutzer nach rechts begibt, während er sich in der Nähe der Sensoranordnung 82 befindet).
Dementsprechend kann der Benutzer das Aufleuchten der LEDs 88a, 88b, 88c als Rückmeldung nutzen, wenn er eine Abfolge von Benutzer-Körpergesten in Bezug auf die Sensoranordnung 82 ausführt, um entweder die Sensoranordnung 82 mit der Abfolge von Benutzer-Körpergesten zu programmieren (personalisieren) oder den Kofferraumdeckel durch Ausführen der Abfolge von Benutzer-Körpergesten zu entriegeln.
Bezugnehmend nun auf 9 und unter ständiger Bezugnahme auf 5 und 6 und 7A bis 7D wird eine Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang 90 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 90 dient zur Verwendung mit einem für einen Benutzer zugänglichen Fahrzeugteil wie einem Fenster, einem Türgriff usw. Als Beispiel wird das benutzerzugängliche Fahrzeugteil als ein Fahrzeugfenster 92 veranschaulicht.
Die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 90 umfasst eine Sensoranordnung 94. Die Sensoranordnung 94 umfasst Sensoren 24. In diesem Beispiel umfasst die Sensoranordnung 94 fünf Sensoren 24, genau wie die Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang 70, die in den 7A bis 7D dargestellt ist. Die Sensoren 24 sind elektrisch voneinander isoliert und dienen als Berührungsfelder zum Aktivieren einer schlüssellosen Zugangsfunktion, wie hier allgemein beschrieben und unter Bezugnahme auf 7A bis 7D beschrieben.
Die Sensoranordnung 94 umfasst ferner einen elektrisch nicht leitenden Träger 96 wie beispielsweise eine Kunststofffolie. Die Sensoren 24 sind auf einer Oberfläche des Trägers 96 angebracht. Wie durch die gestrichelten Linien in 9 angegeben, sind die Sensoren 24 auf der rückseitigen Oberfläche des Trägers 96 angebracht, da die vorderseitige Oberfläche des Trägers auf das Fenster 92 aufgebracht werden soll. (In einer alternativen Ausführungsform werden die Sensoren 24 auf der vorderseitigen Oberfläche des Träger 96 angebracht.) Der Träger 96 umfasst elektrisch isolierte Metalldrähte, die mit den jeweiligen Sensoren 24 elektrisch verbunden sind. (Die Drähte sind nicht dargestellt, können aber unter Bezugnahme auf 7B nachvollzogen werden.) Die Drähte des Trägers 96 stellen eine elektrische Verbindung zu einer Leiterplatte oder dergleichen derart her, dass jeder Sensor 24 einzeln mit der Leiterplatte elektrisch verbunden ist.
Bei einer Ausführungsform bestehen die Sensoren 24 aus Indiumzinnoxid (ITO). ITO ist nützlich, da es die geeigneten elektrischen Eigenschaften für die hier beschriebenen Erfassungsfunktionen und geeignete optische Eigenschaften für Anwendungen hat, die eine Beleuchtung erfordern. Wenn die Sensoren 24 aus ITO hergestellt sind, können die Sensoren direkt auf das Glas des Fensters 92 statt auf den Träger 96 aufgebracht werden. Ebenso können die ITO-Sensoren 24 direkt auf den Spiegel, den Kunststoff usw. aufgebracht werden, der das entsprechende benutzerzugängliche Fahrzeugteil bildet.
Wie bereits bemerkt, eignen sich ITO-Sensoren 24 für Anwendungen, die eine Beleuchtung erfordern. Zur Erreichung dieses Ziels umfasst die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 90 ferner eine für die Beleuchtung zu verwendende Lichtleiteranordnung 98. 10 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Lichtleiteranordnung 98. Die Lichtleiteranordnung 98 umfasst einen Körperabschnitt 100 und einen Tastenanzeiger 102. Der Körperabschnitt 100 kann in Form von Kunststoff, Glas, Spiegel oder einem anderen Medium vorliegen, das Licht leiten kann. Bei einer Ausführungsform liegt der Körperabschnitt 100 in Form einer Folie vor, die Licht leiten kann. Der Tastenanzeiger 102 ist direkt in den Kunststoff, das Glas, den Spiegel usw. eingebaut, aus dem der Körperabschnitt 100 besteht. Der Tastenanzeiger 102 umfasst grafische Markierungen, die jeweils den Sensoren 24 entsprechen. Die grafischen Markierungen des Tastenanzeigers 102 geben die Position der zugehörigen Sensoren 24 an und kennzeichnen die ihnen zugeordneten Funktionen. Im zusammengebauten Stadium der Anordnung für den schlüssellosen Zugang 90 ist die Lichtleiteranordnung 98 an der rückseitigen Oberfläche des Trägers 96 angebracht, und die vorderseitige Oberfläche des Trägers ist am Fenster 92 angebracht.
11A, 11B und 11C zeigen jeweils Querschnittsansichten des Körperabschnitts 100 der Lichtleiteranordnung 98 gemäß drei verschiedenen Abwandlungen. Bei der ersten Abwandlung hat der Körperabschnitt 100 eine einheitliche Dicke, wie in 11A dargestellt. Bei der zweiten Abwandlung weist der Körperabschnitt 100 einen verdickten Lichtleiterabschnitt 104 auf, auf den das Licht aufgebracht werden soll. Bei der dritten Abwandlung weist der Körperabschnitt 100 einen anderen verdickten Lichtleiterabschnitt 106 auf, auf den das Licht aufgebracht werden soll.
Die gleichmäßige Beleuchtung des Tastenanzeigers 102 der Lichtleiteranordnung 98 ist ein wichtiges ästhetisches Merkmal. Bezugnehmend auf 12 kann der Tastenanzeiger 102 in den Körperabschnitt 100 der Lichtleiteranordnung 98 geätzt, maschinell eingearbeitet oder dergleichen werden, um mit Licht 108 von einer Lichtquelle beleuchtet zu werden. Um eine gleichmäßige Beleuchtung zu erhalten, kann der Tastenanzeiger 102 in einem geeigneten Winkel (z.B. Ätztiefenwinkel 110) geätzt werden. Durch das Ätzen in einem geeigneten Winkel werden alle Bereiche der Markierungen des Tastenanzeigers 102 beleuchtet, da die unteren Abschnitte der Markierungen des Tastenanzeigers 102 das Licht 108 nicht daran hindern, die oberen Abschnitte der Markierungen des Tastenanzeigers zu beleuchten. Das Ätzen kann auf der Rückseite des Körperabschnitts 100 erfolgen, sodass die Befestigung zwischen der Lichtleiteranordnung 98 und dem Träger 96 (z.B. durch einen Flüssigklebstoff) die Leitfähigkeit für das Licht 108 nicht beeinträchtigt.
13 veranschaulicht eine Abwandlung der Anordnung für den schlüssellosen Zugang 90. Bei dieser Abwandlung werden die Sensoren 24 mitsamt den entsprechenden elektrischen Anschlüssen, die mit einer Leiterplatte verbunden werden sollen, mit der Lichtleiteranordnung 98 kombiniert, sodass der Träger 96 entfällt. Wie durch die gestrichelten Linien in 13 angegeben, sind die Sensoren 24 auf der rückseitigen Oberfläche des Körperabschnitts 100 der Lichtleiteranordnung 98 neben dem Tastenanzeiger 102 der Lichtleiteranordnung 98 angebracht.
Die Beleuchtung der Lichtleiteranordnung 98 kann an einer beliebigen Stelle innerhalb des Körperabschnitts 100 erfolgen, die nützlich ist, wie etwa durch einen Schlitz 111 im mittleren Abschnitt des Körperabschnitts 100, wie in 14 dargestellt.
Bezugnehmend nun auf 15 und 16 und unter ständiger Bezugnahme auf 9 werden zwei verschiedene beispielhafte Möglichkeiten der Verbindung der Anordnung für den schlüssellosen Zugang 90 mit einer Leiterplatte 66 beschrieben. Zunächst wird darauf hingewiesen, dass, wie in 15 und 16 dargestellt, die Sensoranordnung 94 (bestehend aus Sensoren 24 und Träger 96) und die Lichtleiteranordnung 98 miteinander verbunden sind, um so die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 90 zu bilden.
Wie in 15 dargestellt, weist ein Verbindungsstreifen 112 elektrisch leitende Pads 114 auf. Die leitenden Pads 114 sollen jeweils mit den entsprechenden metallischen Leitern des Trägers 96 der Sensoranordnung 94 elektrisch verbunden sein. Die leitenden Pads 114 stellen eine elektrische Verbindung der Sensoranordnung 94 mit der Leiterplatte 66 her. Bei der Herstellung einer solchen elektrischen Verbindung zwischen der Sensoranordnung 94 und der Leiterplatte 66 können die leitenden Pads 114 in Verbindung mit einem elektrisch leitenden komprimierbaren Material 116 oder einer mechanischen Verbindung, die beim Träger 96 als Pigtail-Verbindung dargestellt ist, verwendet werden.
Wie in 16 dargestellt, ist ein Endabschnitt 118 der Sensoranordnung 94 auf sich selbst zurückgefaltet. Die entsprechenden Leiter des Trägers 96 der Sensoranordnung 94 am gefalteten Endabschnitt 118 sind mit der Leiterplatte 66 elektrisch verbunden, um die Sensoranordnung 94 mit der Leiterplatte elektrisch zu verbinden. Auch bei der Herstellung einer solchen elektrischen Verbindung zwischen der Sensoranordnung 94 und der Leiterplatte 66 kann der gefaltete Endabschnitt 118 der Sensoranordnung 94 in Verbindung mit einem elektrisch leitenden komprimierbaren Material 116 verwendet werden.
17 veranschaulicht eine alternative Abwandlung der folienartigen Lichtleiteranordnung 98. Wie dargestellt, beinhaltet diese Abwandlung das Ersetzen der Lichtleiteranordnung 98 durch einen Lichtleiter mit einem integrierten Gehäuse 120. Dadurch kann ein Lichtleiterdetail 122 die Position und Platzierung von einer oder mehr Beleuchtungsvorrichtungen, wie z.B. LED(s), auf der Leiterplatte 66 vereinfachen. Eine Dichtung 125 ist vorgesehen, um den Eintritt von Flüssigkeit in die Elektronik und zwischen die Lichtleiteranordnung 98 und das Gehäuse 120 und/oder zwischen das Gehäuse 120 und das Fahrzeugfenster 92 zu verhindern.
Der Anschluss wird vom Fenster 92 aus mit einem Kabelbaum 127 ausgeführt. Für Fenster 92, die beweglich sind, ist ein Kabelbaum 127 zur Befestigung zwischen dem Fahrzeug und dem Glas vorgesehen.
Wie in 18 dargestellt, ist ein beweglicher Kabelbaum 127 zwischen dem Elektronikmodul 65 und den Türrahmenbefestigungen 128 angebracht, die für Festigkeit sorgen, um eine Beschädigung des Kabelbaums 127 zu verhindern. Der Kabelbaum 127 kann aus einer Art Band oder aus einem Draht in einer Führung bestehen, die zum Schutz des Drahtes flexibel ist.
Bezugnehmend nun auf 19 und 20 und unter ständiger Bezugnahme auf 2, 3A und 3B wird eine Verkleidungsanordnung 200 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 19 zeigt eine Explosionsdarstellung der Verkleidungsanordnung 200. Die Verkleidungsanordnung 200 umfasst eine Verkleidung 22, einen Sensor 24 sowie erste und zweite nicht elektrisch leitende Isolatoren 201 und 202. 20 zeigt einen Abschnitt des Sensors 24 der Verkleidungsanordnung 200.
Als Hintergrund zeigt 2 eine Fahrzeugheckklappenanordnung 20 mit einer bewegbaren Heckklappe 12, die eine Verkleidung 22 mit einem damit verbundenen Sensor 24 umfasst.
3A und 3B zeigen Innenansichten der Verkleidung 22 und den Sensor 24. Wie in 3A und 3B dargestellt, wird der Sensor 24 von einer Anordnung von elektrisch leitenden Streifen gebildet, die vertikal und horizontal über die Innenfläche der Verkleidung 22 verteilt sind. Die Streifen des Sensors 24 sind elektrisch miteinander verbunden und bilden zusammen den Leiter des Sensors 24 (d.h., wie oben bemerkt, die Streifen zusammen bilden den Sensor 24).
Die in 19 gezeigte Verkleidungsanordnung 200 ist eine Alternative zu der in 3A und 3B gezeigten Kombination aus Verkleidung und Sensor. Die Verkleidungsanordnung 200 kann Teil einer beweglichen Hebevorrichtung einer Fahrzeugheckklappenanordnung sein oder sie kann mit einer ganz anderen Komponente verbunden sein.
Wie in 19 und 20 angegeben, besteht der Sensor 24 der Verkleidungsanordnung 200 aus einer Anordnung von vertikal und horizontal verlaufenden elektrisch leitenden Streifen. Die Streifen des Sensors 24 sind miteinander elektrisch verbunden und bilden zusammen den Sensor 24. Der Sensor 24 kann jedoch eine beliebige von mehreren Formen haben. Beispielsweise kann der Sensor 24 aus einem beliebigen leitfähigen Material bestehen, dass derart geformt werden kann, dass es hinter die Verkleidung 22 passt. Der Sensor 24 kann aus einem geschweißtem Stahlgeflecht bestehen.
Wie in 19 angegeben, ist der erste Isolator 201 zwischen der Verkleidung 22 und dem Sensor 24 positioniert, und der Sensor 24 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Isolator 201 und 202 positioniert. Somit umfassen die Verkleidung 22 und der Sensor 24 den ersten Isolator 201 sandwichartig, und die Isolatoren 201 und 202 umfassen den Sensor 24 sandwichartig. Zu diesem Zweck isolieren die Isolatoren 201 und 202 den Sensor 24 von der Verkleidung 22 und sie isolieren den Sensor 24 von Bestandteilen des Fahrzeuginnenraums. Die Isolatoren 201 und 202 können derart gestaltet sein, dass sie den Schall bei gewünschten Frequenzen dämpfen. Falls die Verkleidung 22 flexibel ist, kann ferner der erste Isolator 201 ebenfalls flexibel sein, sodass sich die Verkleidung 22 und der erste Isolator 201 verschieben, wenn ein Objekt die Verkleidung 22 berührt, wodurch eine Verschiebung des Sensors 24 bewirkt wird.
Der Sensor 24 kann für eine einstückig ausgebildete Anordnung zwischen die Isolatoren 201 und 202 geklebt sein. Der Sensor 24 kann aus einem leitfähigen Gewebe bestehen und an der Verkleidung 22 oder einem der Isolatoren 201 und 202 angebracht sein. Der Sensor 24 kann aus einem leitfähigen Lack oder einer leitfähigen Tinte bestehen und auf die Verkleidung 22 oder einen der Isolatoren 201 und 202 aufgebracht werden. Der Sensor 24 kann als einer oder mehrere elektrische Leiter auf einem Substrat, beispielsweise einer Metallbeschichtung auf einer Kunststofffolie, ausgebildet sein.
Der zweite Isolator 202 kann aus einem dicken Schaumstoff bestehen und zwischen Fahrzeugkarosseriebleche und die Kombination aus Verkleidung 22, Sensor 24 und erstem Isolator 201 gepresst sein, um den Sensor 24 und den ersten Isolator 201 in Position zu halten.
Wie in 19 dargestellt, kann die Verkleidung 22 einen Bolzen 203 umfassen. Der Bolzen 203 kann in Verbindung mit entsprechenden Löchern oder Taschen des ersten Isolators 201, des Sensors 24 und des zweiten Isolators 202 verwendet werden, um den Sensor 24 zu positionieren. Ebenso kann der Bolzen 203 verwendet werden, um den ersten Isolator 201, den Sensor 24 und den zweiten Isolator 202 festzuhalten. Zu diesem Zweck kann das übliche Herstellungsverfahren angewendet werden, das als Heißverstemmen bekannt ist. Der Bolzen 203 kann für eine Befestigung zum Festhalten unter Verwendung eines Eisenwaren-Halteelements 204 wie einer Blechmutter, einer Schraube, eines Bolzens, einer Mutter usw. verwendet werden.
Wie oben erwähnt, zeigt 20 einen Abschnitt des Sensors 24 der Verkleidungsanordnung 200. Dieser Abschnitt des Sensors 24 umfasst eine Leiterplatte (d.h. eine Steuerung) 206 mit einem Anschluss 205. Daher kann die elektrische Verbindung mit dem Sensor 24 durch selektives Verlöten der relativ kleinen Leiterplatte 206 mit einem geeigneten Anschluss 205 ausgeführt werden, wie in 20 dargestellt.
Bezugnehmend nun auf 21 und 22 ist eine Anordnung für den schlüssellosen Fahrzeugzugang 209 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. 21 zeigt eine Explosionsdarstellung der Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209. 22 zeigt eine Querschnittsansicht und eine Detailansicht der Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209.
Die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209 stellt ein anderes Beispiel einer Anwendung im Automobilbereich dar, die die Sensoren 24 einbindet. Die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209 dient zur Verwendung mit einem für einen Benutzer zugänglichen Fahrzeugteil wie einem Fenster, einem Seitenspiegel, einer Linsenanordnung usw. Als ein Beispiel wird das Fahrzeugteil als eine Fahrzeugseitenspiegelanordnung beschrieben und veranschaulicht.
Wie in 21 dargestellt, umfasst die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209 eine Vielzahl von Sensoren 24, einen Träger 212 und eine Leiterplatte (PCB) 213. Jeder Sensor 24 besteht aus seinem eigenen dünnen elektrisch leitenden Pad. Die Sensoren 24 sind elektrisch voneinander isoliert. Jeder Sensor 24 definiert ein einziges Berührungsfeld, das einer einzigen Berührungsfläche zugeordnet ist. Von daher fungieren die Sensoren 24 als Berührungsfelder zum Aktivieren einer schlüssellosen Zugangsfunktion, wie hier allgemein beschrieben und wie unter Bezugnahme auf 7A bis 7D beschrieben. Jeder Sensor 24 hat eine ausreichende Fläche, um einen menschlichen Finger in der Nähe dieses Sensors zu erfassen. Die Sensoren 24 sind in einer Reihe angeordnet und funktionieren unabhängig voneinander wie eine Reihe mechanischer Schalter. In diesem Beispiel umfasst die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209 fünf einzelne Sensoren 24. Wie hierin beschrieben, können die Sensoren 24 als Schnittstelle zwischen einem menschlichen Benutzer und einem Fahrzeug dienen, um den Benutzer in die Lage zu versetzen, verschiedene Fahrzeugfunktionen zu steuern, die eine Eingabe durch einen Menschen erfordern.
Die Sensoren 24 sind fest an jeweiligen Abschnitten des Trägers 212 angebracht. Der Träger 212 umfasst elektrisch isolierte Metalldrähte, die mit den jeweiligen Sensoren 24 elektrisch verbunden sind. (Die Drähte sind nicht dargestellt, können aber unter Bezugnahme auf 7B nachvollzogen werden.) Der Träger 212 und die Leiterplatte 213 sind derart angeordnet, dass sie nebeneinander liegen. Die Drähte des Trägers 212 stellen eine elektrische Verbindung zur Leiterplatte 213 derart her, dass jeder Sensor 24 einzeln in elektrischem Kontakt mit der Elektronik der Leiterplatte 213 steht.
Wie erwähnt, handelt es sich bei dem Fahrzeugteil zur Verwendung mit der Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209 in diesem Beispiel um eine Fahrzeugseitenspiegelanordnung. Dementsprechend umfasst die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209 ferner eine Spiegel-Unteranordnung, die einen Seitenspiegel 210, einen Spiegelhalter 216 und ein Spiegelgehäuse 217 umfasst. Der Spiegel 210 wird auf dem Spiegelhalter 216 in der Fertigmontageposition der Spiegel-Unteranordnung gehalten. Der Spiegelhalter 216 umfasst ein integriertes Gehäuse 214. Das Gehäuse 214 enthält eine Batterie 218 für die Zufuhr von elektrischer Energie für die Stromversorgung der Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209. Das Gehäuse 214 ist dazu ausgestaltet, die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209 in sich aufzunehmen. Das heißt, dass das Gehäuse 214 dazu ausgestaltet ist, den Träger 212 mit den darauf angebrachten Sensoren 24 und die neben dem Träger 212 positionierte Leiterplatte 213 zu beherbergen. Der Spiegel 210 ist dazu ausgestaltet, am Spiegelhalter 216 mit der in dem Gehäuse 214 des Spiegelhalters 216 aufgenommenen Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209 befestigt zu werden. Somit ist die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209 in der Fertigmontageposition zwischen dem Spiegel 210 und dem Spiegelhalter 216 untergebracht. In dieser Position liegen die auf dem Träger 212 angebrachten Sensoren 24 neben der Unterseite des Spiegels 210.
Der Spiegel 210 ist geätzt mit einer Metallisierungsschicht 215 darauf. Die Metallisierungsschicht 215 isoliert die Sensoren 24 elektrisch voneinander und vom Spiegelkörper. Die Metallisierungsschicht 215 ermöglicht auch die Beleuchtung von Zeichen, falls gewünscht. Die Zeichen können eine beliebige Form, Buchstabe oder Zahl, haben. Bei nicht leitenden verspiegelten Spiegeloberflächen oder nicht verspiegelten Oberflächen muss keine Ätzung vorgenommen werden.
Das Spiegelgehäuse 217 umfasst eine Solarzelle 219 zum Aufladen der Batterie 218, die im Gehäuse 214 des Spiegelhalters 216 angeordnet ist. Die Leiterplatte 213 umfasst ferner einen Sender 220, wie z.B. einen Fernbedienungsschlüsselanhänger für den schlüssellosen Zugang. Der Sender 220 ermöglicht es, dass zusätzliche Verkabelung im Fahrzeug entfallen kann. Dadurch kann der Spiegel als Ersatz dienen. Ohne eine Solarzelle 219 beträgt die Batterielebensdauer einer 900-mA-Batterie voraussichtlich ungefähr drei Jahre. Mit der Solarzelle 219 ist kein Austausch der Batterie 218 erforderlich.
Die Sensoren 24 können durch Überspritzen, Zweikomponenten-Spritzgießen oder ein anderes ähnliches Verfahren in den Träger 212 eingeformt werden. Zu den Materialien zum Ausbilden der Sensoren 24 gehören elektrisch leitfähiger Gummi oder Kunststoff, Metalle oder andere elektrisch leitfähige Materialien. Die Sensoren 24 können derart vorgeformt sein, dass sie Aufklebefolien, Emblemen, Aufklebern, Etiketten und dergleichen ähneln. Solche Embleme können das Fahrzeug repräsentieren oder identifizieren, dem die Anordnung für den schlüssellosen Zugang 209 zugeordnet ist. Der Träger 212 kann durchsichtig oder transluzent geformt sein, um Beleuchtungsoptionen zu bieten, da der Träger 212 in optischer Verbindung mit einer Lichtquelle auf der Leiterplatte 213 stehen kann.
Wie beschrieben, stehen die Sensoren 24 einzeln in elektrischer Verbindung mit der Leiterplatte 213. Redundante Verbindungen zwischen den Sensoren 24 und der Leiterplatte 213 können wahlweise hergestellt sein. Die Sensoren 24 können sandwichartig eng an den Spiegel 210 angelegt sein, um die Erfassung durch den Spiegel 210 hindurch zu verbessern.
Im Betrieb interagiert ein Benutzer mit der Außenfläche des Spiegels 210, um einen oder mehrere der Sensoren 24 zu aktivieren. Die elektronische Signalaufbereitungsschaltung der Leiterplatte 213, die an die Sensoren 24 angebunden ist, verarbeitet dann das Eingangssignal von dem/den Sensor(en) und stellt die Schaltungsverbindungen her, um die befohlene Funktion zu aktivieren. Die Aktion ähnelt dem Drücken einer mechanischen Taste zum Schließen eines Stromkreises.
Bezugnehmend nun auf 23 und 24 und unter ständiger Bezugnahme auf 21 und 22 ist eine Anordnung 229 für den schlüssellosen Fahrzeugzugang oder die schlüssellose Steuerung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. 23 zeigt eine Explosionsdarstellung der Anordnung 229. 24 zeigt eine Querschnittsansicht und eine Detailansicht der Anordnung 229.
Die Anordnung 229 stellt noch ein anderes Beispiel einer Anwendung im Automobilbereich dar, die die Sensoren 24 einbindet. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem benutzerzugänglichen Fahrzeugteil zur Verwendung mit der Anordnung 229 um ein bewegliches Fahrzeugfenster. Die in 23 und 24 gezeigte Anordnung 229 umfasst ähnliche Komponenten wie die in 21 und 22 gezeigte Anordnung 209, und gleiche Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Wie in 23 dargestellt, umfasst die Anordnung 229 eine Reihe von Sensoren 24, einen Träger 212 und eine Leiterplatte 213. Auch hier sind die Sensoren 24 elektrisch voneinander isoliert und auf jeweiligen Abschnitten des Trägers 212 angebracht. Der Träger 212 umfasst elektrisch isolierte Metalldrähte (nicht dargestellt), die jeweils mit den Sensoren 24 elektrisch verbunden sind. Der Träger 212 und die Leiterplatte 213 sind nebeneinander positioniert. Die Drähte des Trägers 212 stellen eine elektrische Verbindung zur Leiterplatte 213 derart her, dass jeder Sensor 24 einzeln in elektrischem Kontakt mit der Elektronik der Leiterplatte 213 steht.
Wie erwähnt, handelt es sich bei dem Fahrzeugteil zur Verwendung mit der Anordnung 229 in diesem Beispiel um ein bewegliches Fahrzeugfenster. Dementsprechend umfasst die Anordnung 229 ferner eine Fenster-Unteranordnung, die ein bewegliches Fenster 225 und eine Fensterverblendung 227 umfasst. Die Fensterverblendung 227 umfasst ein Gehäuse 230. Das Gehäuse 230 enthält eine Batterie 218 für die Zufuhr von elektrischer Energie für die Stromversorgung der Anordnung 229. Das Gehäuse 230 ist dazu ausgestaltet, die Anordnung 229 in sich aufzunehmen. Das heißt, dass das Gehäuse 230 dazu ausgestaltet ist, den Träger 212 mit den darauf angebrachten Sensoren 24 und die neben dem Träger 212 positionierte Leiterplatte 213 zu beherbergen. Somit ist die Anordnung 229 in der Fertigmontageposition zwischen dem Fenster 225 und der Verblendung 227 untergebracht. In dieser Position liegen die auf dem Träger 212 angebrachten Sensoren 24 neben der Innenseite des Fensters 225. Die Anordnung 229 kann auch in das Fahrzeugsystem und die Verkabelung integriert sein.
Die Anordnung 229 kann ferner eine Aufklebefolie 228 umfassen. Die Aufklebefolie 228 ermöglicht die Beleuchtung von Zeichen. Die Zeichen können eine beliebige Form, Buchstabe oder Zahl, haben. Die Aufklebefolie 228 kann am Fenster 225 befestigt sein. Alternativ kann das Fenster 225 mit einem Anstrich versehen oder auf ähnliche Weise bearbeitet sein, um die angestrebte Wirkung zu erzielen. Ferner kann das Fenster 225 geätzt, geritzt, gegossen, geformt oder dergleichen sein, um die optische Beleuchtung in einer gewünschten Weise zu beeinflussen.
Das Gehäuse 230 umfasst ferner eine Solarzelle 219 zum Aufladen der Batterie 218, die im Gehäuse 230 angeordnet ist. Die Leiterplatte 213 umfasst ferner einen Sender 220, wie z.B. einen Fernbedienungsschlüsselanhänger für den schlüssellosen Zugang.
Im Betrieb interagiert ein Benutzer mit der Außenseite des Fensters 225, um einen oder mehrere der Sensoren 24 zu aktivieren. Die elektronische Signalaufbereitungsschaltung der Leiterplatte 213, die an die Sensoren 24 angebunden ist, verarbeitet dann das Eingangssignal von dem/den Sensor(en) und stellt die Schaltungsverbindungen her, um die befohlene Funktion zu aktivieren. Die Aktion ähnelt dem Drücken einer mechanischen Taste zum Schließen eines Stromkreises.
Wie erläutert, ist die Funktionalität der Anordnung 229 nicht auf den schlüssellosen Zugang beschränkt. Andere Funktionen können, müssen aber nicht zwangsläufig, Audiosteuerungen oder andere anwendungsspezifische Elemente umfassen, die man von außerhalb des Fahrzeugs steuern möchte, wie z.B. das Öffnen eines Garagentors oder das Einstellen der Höhe des Fahrzeugs durch Integration mit einem automatischen Niveauregelungssystem.
26A und 26B sind Prinzipschaltbilder einer beispielhaften Steuerfunktion, die durch eine elektrische Schaltung zur Verwendung mit einem oder mehreren der offenbarten Sensoren repräsentiert wird. Sensoren 24 mit großen Kapazitätswerten können es einer Steuerung erschweren, kleine kapazitive Änderungen zu messen, da der Messkondensator einen festen Wert hat. Typischerweise werden die Eingangserfassungs- und Sensorkapazitätswerte gesteuert (d.h. abgestimmt). Ein Problem besteht darin, dass die Erkennung unterschiedlicher Sensoreingänge und die Messung von Schaltkreisen erwünscht sind, da die Erfassungsgrößen unterschiedliche Sensorgrößen und -positionen erfordern. Die Eingangsaufbereitungsschaltung der Elektronik ermöglicht den Anschluss von Sensoren mit unterschiedlichen Kapazitäten an eine gemeinsame Steuerung.
Wie in 26A dargestellt, verwendet der Mikrocontroller 260 die Ladeleitung 262 zum Aufladen eines Sensors oder mehrerer Sensoren. Nachdem der Sensor aufgeladen wurde, verwendet der Mikrocontroller 260 die Übertragungsleitung 264 zum Übertragen der Ladung auf den Sensoren an die Speicherkondensatoren 266. Sobald die Ladung gespeichert ist, liest der Mikrocontroller 260 die gespeicherte Ladung über die kapazitive Erfassungsleitung 268. Die Speicherkondensatoren werden dann über die Entladeleitung 270 entladen.
Die in 26B gezeigte Anordnung stellt einen aktualisierten Eingang gegenüber der in 26A gezeigten elektrischen Schaltung bereit. Der aktualisierte Eingang ermöglicht die Wahl eines Speichermesskondensators 274, 276, der zum Erfassen des Ausgangs sowohl eines relativ kleinen Sensors (wie des in 9 gezeigten Sensors 24) als auch eines relativ großen Sensors (wie des in 3A und 3B gezeigten Sensors 24) verwendet werden kann. Die Steuerung 260 ist dazu eingerichtet, einen oder mehrere der Speicherkondensatoren 274, 276 jeweils mit Masse 278, 280 zu verbinden und die Anzahl der Abtastungen eines bestimmten Sensors, die über die kapazitive Erfassungsleitung 268 empfangen werden, zu ändern, wodurch unterschiedliche Annäherungsabstände ermöglicht werden.
Obwohl die Schaltungselemente zu Erläuterungszwecken schematisch dargestellt sind, ist es möglich, die Funktion unter Verwendung einer in geeigneter Weise programmierten Steuerung ohne eines oder mehrerer der in den Figuren gezeigten diskreten Schaltungselemente zu realisieren.
Zusätzlich zu den Verbesserungen bei der Erfassung ermöglicht die Steuerung einen kontrollierten Bewegungsbereich für das Annähern an und das Entfernen von einem Fahrzeug, das einen oder mehr Sensoren aufweist. Der Bewegungsbereich wird zu einem Profil oder einer Geste für den/die Sensor(en). Das Profil verwendet Signalamplitude, Zeit und Geschwindigkeit zur Unterscheidung der Geste oder Bewegung. Das gemessene Profil wird mit einem vordefinierten Profil verglichen, um die Art der erfassten Bewegung zu bestimmen. 27, 28 und 29 zeigen beispielhafte Profile, die anzeigen, wann eine gewünschte Aktion (wie das Öffnen einer Tür) von einem Benutzer angefordert wird. Wenn die Rate und die Amplitude innerhalb eines zulässigen Bereichs von mindestens einem dieser vordefinierten Profile liegen, wird die Benutzeranforderung anerkannt. Liegen die Rate und die Amplitude hingegen außerhalb eines zulässigen Bereichs, werden die erfasste Bewegung oder die Aktionen ignoriert. Im Hinblick auf das letztgenannte Merkmal zeigen 30, 31 und 32 Beispiele von Signalmesswerten, die nicht den Profilen entsprechen, die auf ordnungsgemäße Benutzeranforderungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hinweisen.
In 27 bis 32 bezeichnet das Bezugszeichen 240A das Sensorsignal, und die Bezugszeichen 240B, 240C und 240D bezeichnen die jeweiligen Schwellenwerte, die beim Erstellen eines Profils verwendet werden. Die Zeit, die das Sensorsignal 240A für den Übergang zwischen den Schwellenwerten 240B, 240C und 240D benötigt, entspricht einer Steigung für die Anstiegszeit. Die Dauer des Spitzenwerts des Sensorsignals 240A kann auf eine maximale Zeit eingestellt werden. Wenn das Sensorsignal 240A auf seinen ursprünglichen Ausgangspunkt zurückfällt, wird die Abstiegszeit erzeugt. Die zulässigen Amplituden und die Dauer können vordefiniert oder von einem Benutzer eingestellt werden.
Darüber hinaus sind die Steigung der Anstiegsflanke und die Steigung der Abstiegsflanke sowie die Schwellenwerte 240B, 240C und 240D insofern adaptiv, als sie von der Steuerung als Reaktion auf Änderungen der Umgebungstemperatur, geringfügige Änderungen der Gesten eines Benutzers und dergleichen geändert werden können. Die Steuerung liest die Temperatur von einem Temperatursensor, Thermistor oder dergleichen und ändert die Werte der zulässigen Steigung der Anstiegsflanke und der zulässigen Steigung der Abstiegsflanke sowie der Schwellenwerte 240B, 240C und 240D entsprechend. Die Steuerung ändert auch die Werte der Steigung der Anstiegsflanke und der Steigung der Abstiegsflanke sowie die Schwellenwerte 240B, 240C und 240D als Reaktion auf geringfügige Änderungen des Gestenprofils eines Benutzers. Eine geringfügige Änderung ist als Steigung oder Schwellenwert definiert, die bzw. der nicht mehr als ein Prozent vom gespeicherten Gestenprofil abweicht. Die Änderungen können global sein, insofern als sich die Steigungen und die Schwellenwerte 240B, 240C und 240D alle zusammen oder einzeln ändern, wobei keine Anpassung von der anderen abhängt.
Es kann eine Vielzahl von Techniken verwendet werden, um zumindest ein zulässiges Profil festzulegen, das einer Geste entspricht, die als legitime Anforderung einer Betätigung des Systems angesehen werden sollte. Die Profile können in die Steuerung einprogrammiert oder während eines Einlernmodus, bei dem beispielsweise eine Person eine Geste wiederholt und die Steuerung ein entsprechendes Profil ermittelt, erlernt werden. Ein solches Profil kann anschließend als vordefiniertes Profil dienen, um zu bestimmen, ob eine bestimmte Geste erkannt wurde.
Wenn eine Person in der Nähe eines Sensors 24 gestikuliert, sich an einen oder mehrere Sensoren 24 annähert oder sich davon entfernt, erzeugt die Bewegung eine Profilamplitude, -steigung und -rate, die die Steuerung interpretiert, um die Betätigung zu ermöglichen oder eine unbeabsichtigte Aktivierung zu verhindern. Eine solche unbeabsichtigte Aktivierung wird beispielsweise verhindert, wenn eine Person einfach nur an einem Sensor 24 vorbeiläuft. Die in 30, 31 und 32 gezeigten Sensorsignale 240A sind Beispiele, bei denen eine unbeabsichtigte Aktivierung verhindert wird, da diese Sensorsignale außerhalb eines vorgegebenen berechtigten Profils liegen. 30 zeigt eine große Spitze beim Sensorsignal 240A mit Steigungen der Anstiegsflanke und der Abstiegsflanke, die viel größer als das vorgegebene berechtigte Profil sind. Das Profil von 30 kann durch Regen oder durch eine Person, die in der Nähe des Sensors gegen das Fahrzeug stößt, verursacht werden. 31 zeigt ein Sensorsignal 240A ohne ausgeprägte Steigung der Anstiegsflanke oder Steigung der Abstiegsflanke, das durch Rauschen verursacht wird. Ein Profil wie das in 31 gezeigte kann durch die langsame Bewegung einer Person verursacht werden, die an dem Fahrzeug vorbeiläuft. 32 zeigt ein Sensorsignal 240A ohne ausgeprägte Spitze, das nicht mit dem vorgegebenen berechtigten Profil übereinstimmt. 32 zeigt ein flaches Signal, das ein Objekt repräsentiert, das in die Zone eintritt und für eine gewisse Zeit stationär bleibt, bevor es die Zone verlässt. Ein solches Profil kann durch eine Person oder ein Objekt verursacht werden, die bzw. das sich in die Aktivierungszone bewegt und dort für eine gewisse Zeit verbleibt.
Bezugnehmend nun auf 33A, 33B und 34 werden verschiedene Ansichten einer Fahrzeugheckklappenanordnung 340 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Anordnung 340 ist eine Abwandlung der in 2 gezeigten Fahrzeugheckklappenanordnung 20. Wie die Anordnung 20 umfasst die Anordnung 340 eine Heckklappe 12, die durch die eine Strebe 14 mit dem Karosserieteil 16 eines Fahrzeugs beweglich verbunden ist. Die Heckklappe 12 kann zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung bezogen auf das Karosserieteil 16 bewegt werden. Die Anordnung 340 kann einen Sensor 18 und eine Innenverkleidung 22 mit einem Sensor 24 umfassen. Der Sensor 18 ist entlang des Karosserieteils 16 angebracht. Die Verkleidung 22 ist auf die Innenfläche der Heckklappe 12 montiert, wobei der Sensor 24 so gelagert ist, dass er sich mit der Heckklappe 12 bewegt. In diesem Beispiel befindet sich der Sensor 18 zumindest teilweise zwischen der Verkleidung 22 und der Außenstruktur der Heckklappe 12. Die Sensoren 18 und 24 sind Teil eines Einklemmschutzsystems, das eine Steuerung umfasst.
Die Anordnung 340 umfasst mindestens einen weiteren kapazitiven Sensor 243. Im Gegensatz zu den kleinen Sensoren, die nur einen Annäherungsabstand von wenigen Millimetern erreichen können, hat der Sensor 243 eine größere Sensorgröße und ist so positioniert, dass er eine optimale Erfassung bietet. Die Anordnung 340 umfasst zwei Sensoren 243. Ein Sensor 243 verläuft entlang des Karosserieteils 16 und ein anderer Sensor 243 verläuft entlang des Rands der Heckklappe 12. Somit ist ein Abschnitt von mindestens einem der Sensoren 243 ungefähr senkrecht zu einem Objekt zwischen dem Verschluss, der durch das Karosserieteil 16 und die Heckklappe 12 definiert wird. Die vergrößerte Größe und die Ausrichtung des Sensors 243 erhöhen die Näherungserfassung auf mehr als 50 mm, was eine relativ große Steigerung der Näherungsdetektion darstellt.
Wie in 33A und 33B gezeigt, ist die Strebe 14 durch ein nicht leitendes Material, das die Halterungen 241 und 242 physisch vom Fahrzeug trennt, elektrisch vom Fahrzeug isoliert, wodurch die Strebe 14 physisch vom Sensor 243 isoliert ist. Die Halterungen 241, 242 sind in diesem Beispiel elektrisch leitfähig. Wenn die Strebe 14 mit einem leitenden Objekt in Berührung kommt, besteht eine Nahkopplung mit dem großen Sensor 243, wodurch die Strebe 14 Teil des Sensors werden kann. Dank der elektrischen Isolierung der Strebe 14 an den Befestigungspunkten 241, 242 können diese in den kapazitiven Erfassungskreis einbezogen werden. Wenn die Strebe 14 von einem leitenden Objekt berührt wird, ändert sich somit die von dem Sensor 243 gemessene Kapazität, wodurch der Schließschutz um die Strebe 14 verbessert wird. Infolgedessen beinhaltet das kapazitive Sensornetzwerk die Heckklappe 12 und die Strebe 14, weshalb es keine nicht überwachten Strebenbereiche gibt.
Bezugnehmend nun auf 34, 35A, 35B, 4A und 4B werden perspektivische und Querschnittsansichten der Heckklappe 12 und der Innenverkleidung 22 der Anordnung 340 gezeigt. Wie in 35A und 35B dargestellt, verläuft der Sensor 243 entlang eines Rands der Heckklappe 12. Der Sensor 243 ist entlang des Rands der Heckklappe 12 dazu ausgestaltet, sowohl die Erfassung der Nähe eines elektrisch leitenden Objekts als auch die Erfassung der Berührung durch ein Objekt durchzuführen. Das heißt, dass der Sensor 243 entlang des Rands der Heckklappe 12 dazu ausgestaltet ist, ein elektrisch leitendes Objekt in der Nähe des Rands zu erfassen oder ein Objekt zu erfassen, das den Rand berührt, oder beides.
Entlang des Rands der Heckklappe 12 ist der Sensor 243 auf der Innenfläche eines Randbereichs der Verkleidung 22 angrenzend entlang des Rands der Heckklappe 12 positioniert, und er ist von der Heckklappe 12 durch Abstandshalter 247 getrennt. Die Abstandshalter 247 sind aus elektrisch nicht leitenden Materialien hergestellt und komprimierbar. Die Abstandshalter 247 ermöglichen es, dass sich der Sensor 243 (und der Randbereich der Verkleidung 22) räumlich näher zum strukturellen Teil der Heckklappe 12 hin bewegt, wenn eine Objekt den Randbereich der Verkleidung 22 berührt.
Wie in 35A und 35B dargestellt, ist der Sensor 243 abgewinkelt, um das kapazitive Feld in Bezug auf die Verkleidung 22 nach außen zu projizieren. Infolgedessen hat der Sensor 243 eine höhere Empfindlichkeit für die Näherungsdetektion von Objekten wie z.B. Menschen. Der Sensor 243 ist außerdem flexibel, was die Kraft eines Aufpralls verringert, der mit dem Kontakt zwischen dem Sensor 243 und einem Objekt einhergeht.
Ein beispielhafter Aufbau des (Heckklappen-) Sensors 243 entlang des Rands der Heckklappe 12 ist in 35B und 36 dargestellt. Der Sensor 243 umfasst einen Sensorkörper 244 und einen Gesteuerte-Abschirmung-Emitterkörper 245, die beide aus elektrisch leitenden Kunststoffteilen ausgebildet sind. Ein elektrisch nicht leitender Kunststoffträger 246 isoliert den Sensorkörper 244 vom Emitterkörper 245, während er den Sensorkörper 244 in Richtung des Bereichs abwinkelt, in dem eine Objekterfassung erwünscht ist. Der Sensorkörper 244 ist ein kapazitiv überwachter Sensor, der zu der geschützten äußeren Öffnung hin abgewinkelt ist und zur Erfassung keinen Kontakt benötigt. Der Sensorkörper 244 kann mit einer Steuerung verbunden werden und der Emitterkörper 245 kann mit einem Gesteuerte-Masseunterdrückung-Emitterkörper verbunden werden. Der Gesteuerte-Abschirmung-Emitterkörper 245 wird elektrisch gesteuert, um einen Bereich oder ein Gebiet in der Nähe des Sensorkörpers 244 zu blockieren, in dem eine unerwünschte Erfassung eintreten könnte. Die Ausrichtung kann umgekehrt werden.
Die gesteuerte Abschirmung ist durch Abstandshalter 247 von der Fahrzeugmasse beabstandet. Der Abstand liegt in einer Größenordnung von 0,125 Zoll oder mehr, was den Annäherungsabstand durch Isolierung des Fahrzeugrahmens vom Emitterkörper 245 oder Sensorkörper 244 erhöht. Bei den Abstandshaltern 247 kann es sich um integrierte Abstandshalter handeln, die für die erforderliche Trennung zwischen dem -Emitterkörper 245 und der Fahrzeugstruktur sorgen. Wie beschrieben, sind der Sensorkörper 244 und der Emitterkörper 245 in elektrisch nicht leitenden Kunststoff eingekapselt, wodurch für eine Abdichtung des Sensorkörpers 244 und des Emitterkörper 245 und gegenüber einer Kontamination gesorgt wird, die zwischen ihnen auftreten könnte.
Der Sensorkörper 244 ist flexibel und biegt sich in Richtung des Emitterkörpers 245, wenn ein Objekt gegen den Sensor 243 drückt. Dadurch ändert sich die Kapazität des Sensors 243. Wie oben bemerkt, ist der Sensorkörper 244 abgewinkelt, um als Reaktion auf ein leitendes Objekt in der Nähe des Sensors 243 ein maximales Signal zu liefern und eine Durchbiegung durch ein Objekt zu ermöglichen, das den Sensor 243 berührt.
Der Sensor 243 kann entweder auf der Heckklappe 12 oder dem Karosserieteil 16 oder auf beiden platziert sein, wie oben erwähnt. Der Sensor 243 auf der Heckklappe 12 kann als Sender arbeiten und der Sensor 243 auf dem Karosserieteil 16 kann als Empfänger arbeiten. Diese Funktionen können vertauscht werden. Im Betrieb wird beim Schließen der Heckklappe 12 ein vom Sender ausgelöstes Signal am Sensor 243 gelesen. Die Steuerung liest dieses Signal, um zu erkennen, dass die Heckklappe 12 fast geschlossen ist. Die Steuerung kompensiert dann den von der Heckklappe 12 noch zurückzulegenden Weg mithilfe ihrer Kenntnis von den Messwerten des Sensors 243 an jeder Position der Heckklappe 12, wenn diese nicht behindert wird, wodurch eine bessere Hinderniserkennung und eine Verringerung von Hindernis-Fehldetektionen gewährleistet wird, die durch die Fahrzeugkarosserie verursacht werden, wenn sich die Heckklappe 12 der geschlossenen Stellung annähert. In einem Beispiel ist die Steuerung darauf vorprogrammiert, das erwartete Sensorsignal zu erkennen, wenn sich die Heckklappe ohne jede Behinderung schließt. Somit kann der Sensor 243 bei der Unterscheidung zwischen der Hindernis- und der Fahrzeugkarosserieerkennung auf der Grundlage der relativen Position des Emitters und des Senders helfen.
Bezugnehmend nun auf 37 wird eine Explosionsdarstellung einer Stoßfängeranordnung 370 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Stoßfängeranordnung 370 umfasst ein integriertes Verbindungsstück 248 und eine Sensoranordnung. Die Sensoranordnung umfasst einen Sensor 24, der aus einem elektrisch leitenden Kunststoffmaterial wie elektrisch leitfähigem Nylon ausgebildet ist. Die Sensoranordnung umfasst ferner einen vorderen Träger 250A und einen hinteren Träger 250B. Die Träger 250A und 250B umfassen einen elektrisch nicht leitenden Kunststoff, der aus einem Material wie Nylon besteht, und sind in einigen Beispielen über den Sensor 24 gespritzt. Der Sensor 24 und die Träger können sich an flache und an geformte Oberflächen anpassen.
Bezugnehmend nun auf 38 wird eine Explosionsdarstellung einer Verblendungsplattenanordnung 380 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Verblendungsplattenanordnung 380 umfasst eine Verblendungsplatte 251, eine Zwischenhalterung 252 und einen Sensor 24. Die Halterung 252 ist sandwichartig zwischen die Verblendungsplatte 251 und den Sensor 24 eingefügt und durch Schweißen, Klebstoff oder ein Befestigungselement, damit der Sensor 24 hinzugefügt und gewartet werden kann, an der Verblendungsplatte 251 befestigt. Eine andere Option besteht darin, eine Zwischenhalterung 252 zu gestalten, die am Fahrzeug befestigt wird und den Sensor 24 in unmittelbarer Nähe der Verblendung positioniert. Die Halterung 252 kann mehr als einen Sensor 24 enthalten. Beispielsweise kann die Halterung 252 drei Sensoren 24 enthalten.
Bezugnehmend nun auf 39 wird eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer Vielzahl von Sensoren 24 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Sensoren 24 können miteinander verbunden oder unabhängig voneinander angeschlossen sein. Jeder Sensor 24 kann seine eigene Aktivierungssequenz und seinen eigenen Schwellenwert haben, um eine Aktivierung zu ermöglichen oder zu verhindern. Wenn sich eine Person dem Fahrzeug nähert und das vorgegebene Profil erfüllt ist, kann die Person beispielsweise ein Flächenelement öffnen, indem sie sich einfach dem Fahrzeug nähert, ohne ein Körperteil anzuheben. Durch die Verwendung der Sensoranordnung und des Profils wird ein verlässliches und sichereres berührungsloses Öffnungssystem bereitgestellt.
Wie beschrieben, bietet der Gegenstand, der den 26A bis 39 entspricht, eine Verbesserung der Erfassung von in der Nähe befindlichen Personen durch die Sensoranordnung, die Konstruktion in Verbindung mit der Erfassungseingangsschaltung sowie die Sensorsignalerfassung.
Es ist bekannt, dass es zu Verletzungen und Todesfällen von Kindern gekommen ist, die von einem Schulbus erfasst oder mitgeschleift wurden. Bei einem Ausführungsbeispiel könnten die Sensoren 18, 24 um einen Umfang eines Busses derart eingesetzt werden, dass ein Busfahrer darauf aufmerksam gemacht wird, dass sich ein Kind in der Nähe befindet und Vorsicht geboten ist.
Bezugnehmend nun auf 40 bis 43 werden verschiedene Ansichten eines allgemein mit 400 bezeichneten Fahrzeugs, wie des Busses, gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. 40 zeigt ein allgemein mit 410 bezeichnetes Sensor- oder Erfassungssystem, das an einem Umfang des Busses 400 zum Erfassen eines Objekts, z.B. eines Kindes, angebracht ist. Der Bus 400 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 402, eine Vielzahl von Rädern 404, die mit der Fahrzeugkarosserie 402 verbunden sind, eine Türöffnung 405 und mindestens eine Tür 406, die mit der Fahrzeugkarosserie 402 zum Öffnen und Schließen der Türöffnung 405 verbunden ist. In 43 ist ein Paar von Türen 406 zum Öffnen und Schließen der Türöffnung 405 dargestellt. Bei einer Ausführungsform weist jede Tür 406 mindestens eine Wetterdichtung 408 auf. Wie in 40 veranschaulicht, sind die dargestellten Sensoren 18, 24 repräsentativ für Sensoren des kapazitiven Typs, die eine vorgegebene Fläche haben, um den gewünschten Erfassungsbereich zu erhalten, der erforderlich ist. Durch die Unterteilung des Erfassungsbereichs in kleinere Abschnitte (wie in 40 gezeigt) wird die Gesamtsignalstärke pro Sensor 18, 24 erhöht, und der Ort des leitenden Objekts kann leicht bestimmt werden. Es sollte verstanden werden, dass die Sensoren 18, 24 an die Fahrzeugkarosserie 402 montiert oder damit verbunden sind.
Die zwei Sensoren 18, 24, die sich vor und hinter dem Hinterrad 404 befinden, dienen der spezifischen Erfassung eines Kindes unter dem Bus entweder direkt vor oder hinter dem Rad 404. Das Sensorsystem 410, wie es hier beschrieben wird, kann um den gesamten Umfang des Busses 400 herum verwendet werden, um einen vollständigen Erfassungsbereich von 360 Grad zu erhalten. Es ist zu beachten, dass die einzelnen Sensoren 18, 24 des Erfassungssystems 410 voneinander unabhängig sind und bestimmte Erfassungsmuster erkannt und zur Unterstützung der Gesamtbewertung des Bereichs verwendet werden können. Wenn beispielsweise ein Kind neben dem Bus 400 läuft und sich zur Vorderseite des Busses 400 bewegt, wird jeder Sensor 18, 24, an dem das Kind vorbeiläuft, der Reihe nach einer nach dem anderen seine Anwesenheit erfassen. Das Sensorsystem 410 umfasst eine Systemsteuerung 412, die mit den Sensoren 18, 24 verbunden ist oder mit ihnen kommuniziert und Informationen darüber bereitstellt, wo sich das Kind befindet, wie schnell es sich bewegt, wie groß sein ungefährer Abstand zum Bus 400 ist und in welche Richtung es sich auf den Bus 400 zu oder von ihm weg bewegt, wodurch die Kenntnis der Situation um den Bus 400 weiter verbessert wird. Die Systemsteuerung 412 ist an der Fahrzeugkarosserie 402 angebracht oder mit ihr verbunden. Die Dynamik der Erfassung kann beobachtet und analysiert werden, um zu bestimmen, ob sie einem bestimmten vorgegebenen Signal oder Pfad entspricht. Das Auswerten des Signals und seine Übereinstimmung mit einem bestimmten Muster wird in mancher Literatur als Geste bezeichnet. Das Sensorsystem 410 umfasst einen Alarm 413, der mit der Systemsteuerung 412 verbunden ist oder mit ihr kommuniziert und den Fahrer des Busses 400 warnt, wenn das Kind durch die Kopplung mit dem Sensor 18, 24 erfasst wird. Bei einer Ausführungsform kann der Alarm 413 ein akustischer Alarm, ein optischer Alarm usw. sein. Es sollte verstanden werden, dass sich der Alarm 413 im Bus 400 befindet und mit der Fahrzeugkarosserie 402 verbunden ist. Es sollte außerdem beachtet werden, dass die Systemsteuerung 412 mit den Sensoren 18, 24 verbunden ist oder mit ihnen kommuniziert.
41 weist alle in 40 beschriebenen Merkmale und zusätzlich eine Vielzahl von Ultraschallsensoren 414 auf, wobei sich einer der Ultraschallsensoren 414 zwischen jedem kapazitiven Sensor 18, 24 befindet. Ein Vorteil davon, dass auf dem Umfang des Busses 400 beide Sensortypen vorhanden sind, besteht darin, dass die Ultraschallsensoren 414 Objekte erfassen können, die weiter von der Seite des Busses 400 entfernt sind, und dass die kapazitiven Sensoren 18, 24 ein Objekt in der Nähe der Seite des Busses 400 erfassen können, wenn das Objekt zwischen die Ultraschallsensoren 414 fällt und daher nicht erfasst würde. Es sollte verstanden werden, dass die Ultraschallsensoren 414 mit der Systemsteuerung 412 verbunden sind oder mit ihr kommunizieren.
Ein in 42 gezeigtes anderes Ausführungsbeispiel umfasst ein allgemein mit 416 bezeichnetes Kamerasystem, das eine vollständige 360-Grad-Sicht bietet. Das Kamerasystem 416 umfasst mindestens eine Kamera 418, die mit der Systemsteuerung 412 verbunden ist oder mit ihr kommuniziert. Die Hinzufügung des Kamerasystems 416 ermöglicht mindestens zwei weitere Aspekte der Kenntnis der Situation der Betriebsumgebung des Busses 400. Erstens ermöglicht es dem Fahrer des Busses 400, den gesamten Umfang des Busses 400 visuell zu überblicken, was eine kognitive Entscheidung darüber ermöglicht, ob es sicher ist, den Bus 400 zu bewegen. Ein zweiter Aspekt ist, dass die Videozuspielung vom Kamerasystem 416 in ein elektronisches Erfassungsmodul eingespeist werden könnte, das die Videobilder auswerten und bestimmen kann, wann es sicher ist, den Bus 400 zu bewegen. Es sollte verstanden werden, dass die Kamera 418 an der Außenseite der Fahrzeugkarosserie 402 angebracht oder mit ihr verbunden ist. Es sollte außerdem verstanden werden, dass die Kamera 418 mit der Systemsteuerung 412 verbunden ist oder mit ihr kommuniziert.
43 zeigt das Erfassungssystem 410, bei dem zu den Wetterdichtungen 408 auf dem Abschnitt der Türen 406, die aufeinandertreffen, wenn die Türen 406 geschlossen werden, Sensoren 18, 24 des kapazitiven Typs hinzugefügt sind. Der Sensor 18, 24 in den Dichtungen 408 kann erkennen, ob ein Kind oder ein Rucksack beim im Weg der sich schließenden Tür 406 ist oder von der Tür 406 eingeklemmt wird. Für eine Beschreibung eines solchen Sensors wird auf das US-Patent Nr. 9,389,062 verwiesen, dessen gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Auch hier könnte der Ultraschallsensor 414 verwendet werden, um das Erfassungssystem 410 zu verbessern und sicherzustellen, dass niemals ein Kind in der Tür 406 eingeklemmt wird. Der Ultraschallsensor 414 könnte an der Decke des Busses 400 installiert werden, wobei der Erfassungsbereich ein Stufenabgang 409 in der Fahrzeugkarosserie 402 für die Türöffnung 405 wäre, durch die ein Kind hindurchgehen muss. Der Sensor 18, 24 könnte derart eingerichtet werden, dass der Erfassungsbereich bei geöffneten Türen 406 auch einen gewissen Abstand außerhalb des Busses 400 erreicht. Wenn sich in diesem Fall ein Kind außerhalb des Busses 400 befindet, aber gleich nach der letzten Stufe stehengeblieben ist, könnte ein von dem Kind getragener Rucksack eingeklemmt werden, wenn die Türen 406 geschlossen werden. Wenn der Ultraschallsensor 414 in der Lage ist, einen bestimmten Abstand vom Bus 400 zu erfassen, kann das Erfassungssystem 410 den Fahrer warnen, die Tür 406 nicht zu schließen oder das Schließen der Tür 406 verhindern.
Bezugnehmend nun auf 44 ist ein Sensor für die kapazitive Erfassung oder ein kapazitiver Sensor in ein Dichtungssystem 510, wie z.B. ein Türdichtungssystem, wie es typischerweise in einem Fahrzeug wie einem Bus, insbesondere einem Schulbus 500, zu finden ist, integriert. Bei einer Ausführungsform umfasst das Dichtungssystem 510 eine Profildichtung 502 (im Folgenden als Profil bezeichnet) einer vorderen Tür 504, die mit einer Wetterdichtung 501 zusammenpasst, die auf eine hintere Tür 503 montiert ist, wobei die Türen 503 und 504 die Türöffnung 505 des Schulbusses 500 verschließen. Es sollte verstanden werden, dass das Dichtungssystem 510 für etwas anderes als Türen wie z.B. eine elektrische Heckklappe, ein Schiebedach usw. verwendet werden kann.
45 ist eine Schnittansicht des Dichtungssystems 510 an einer Grenzfläche zwischen der vorderen und der hinteren Tür 504 bzw. 503 in der geschlossenen Stellung, sowie der Profildichtung 502 beziehungsweise der Wetterdichtung 501. Wie gezeigt, ist die Wetterdichtung 501 nicht in einer komprimierten Lage, sondern in einer entspannten Lage dargestellt, um die Beziehung zwischen der Profildichtung 502 und der Wetterdichtung 501 besser zu veranschaulichen. Bei dieser Ausführungsform ist das Profil 502 mithilfe eines T-Gebildes 505 an die vordere Tür 504 montiert und in einen Schlitz 506 der Tür 504 eingesetzt.
Bezugnehmend nun auf 46 ist ein Objekterfassungssystem 520 dargestellt. Bei einer Ausführungsform umfasst das System 520 eine Batterie 535 und Masse 534 der Stromanschlüsse des Fahrzeugs, eine Objekterfassungssteuerung 521, einen Kommunikationsmechanismus zum Kommunizieren mit mindestens einem Modul des Fahrzeugs, wie z.B. einem Fahrzeugsteuermodul 522, mittels Kommunikationssignalen 523, 524 und einem Hindernissignal 525, Eingänge 527, 528 von einem Flächenelement-Antriebsmotor 526, ein Riegel-Signal 537 von einem Riegel-Sensor 536, ein Positionssignal 533 von einem Positionssensor 532 und Sensorsignale 530, 531 von einer Vielzahl von auf Flächenelementen montierten Sensoren 529.
48 zeigt eine Ausführungsform eines Profilsensors 560 mit einem in das Profil 561 eingebetteten Hinderniserkennungssensor 567. Bei dieser Ausführungsform ist der Hinderniserkennungssensor 567 in das Profil 561 koextrudiert und umfasst mindestens zwei Sensorelemente 565 und 563, Leiter 564 und eine Dielektrikumschicht 562, wobei das Sensorelement 563 distal zu einer Profilaußenfläche 568 ist und das Sensorelement 565 proximal ist. Bei einer Ausführungsform bestehen die Sensorelemente 565, 563 aus einem elektrisch leitfähigen thermoplastischen Elastomer (TPE) oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material, das die erforderlichen physikalischen und elektrischen Eigenschaften aufweist, um den Hinderniserkennungssensor 567 auszubilden. Die Sensorelemente 565, 563 von 48 sind zwar mit jeweils zwei in sie eingebetteten Leitern 564 dargestellt, doch kann die Anzahl der Leiter 564 in jedem Element je nach den spezifischen Anwendungsanforderungen kleiner oder größer sein. Bei einer Ausführungsform ist der Leiter 564 ein entweder mehrdrähtiger oder eindrähtiger Metalldraht, der sich über die Länge des Sensorelements 563, 565 erstreckt. Bei einer Ausführungsform kann die Dielektrikumschicht 562 aus Luft oder einem beliebigen formbaren oder komprimierbaren Material wie einem nach der Durometer-Skala weichen Material oder einem geschäumten Material bestehen, die beide dünner werden, wenn eine Kraft auf die Außenfläche 568 des Profils 561 ausgeübt wird.
51 ist eine andere Ausführungsform des in 48 und 50 dargestellten und beschriebenen Profilsensors 560. Bei dieser Ausführungsform wird der Sensor 577 ausgebildet, indem ein Sensorelement 573 eingesetzt und auf einen Aufnahmebereich 579a des Profils 571 geklebt wird. Ein Sensorelement 575 wird auf eine Außenschicht 576 geklebt, und dann werden das Sensorelement 575 und die Außenschicht 576 auf einen Aufnahmebereich 579b des Profils 571 geklebt. Es sollte verstanden werden, dass das Gefüge von 51 ebenso wie das von 50 komprimiert wird, wenn eine Kraft auf die Außenfläche 578 ausgeübt wird.
Zwar wurden die Sensorelemente 565, 563 bei einer Ausführungsform als TPE beschrieben, doch sollte verstanden werden, dass die Sensorelemente 565, 563 aus einem beliebigen Material mit einem ausreichend niedrigen spezifischen Widerstand bestehen können, wie anderen leitfähigen Elastomeren, Kunststoffen oder Silikonkautschuk sowie Metallstreifen oder Metalllitzen. Es sollte verstanden werden, dass ein Vorteil der Verwendung eines Metallstreifens oder einer Metalllitze darin besteht, dass die Leiter 564 nicht erforderlich sind, weil der Metallstreifen oder die Metalllitze einen ausreichend niedrigen spezifischen Widerstand aufweist, sodass die Leiter nicht benötigt werden.
Die in 48 bis 51 gezeigten Profilsensoren 560 erfassen eine entweder durch die Nähe eines leitenden Objekts oder durch die Kompression durch ein beliebiges Objekt bewirkte Kapazitätsänderung nach der wohlbekannten Formel für die Kapazität, $c = \frac{ε_{0} ε_{r} d}{A} .$
Das kapazitive Erfassungsverfahren und die Methoden werden in dem Shank u.a. erteilten US-Patent Nr. 7,513,166 ausführlich beschrieben, das hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die Objekterfassungssteuerung 521 von 46 überwacht die Kapazität der Sensoren, die durch die Sensorsignale 530 und 531 repräsentiert werden, und bestimmt, ob sich ein Objekt in der Nähe von oder in Kontakt mit einer Vielzahl von an dem Flächenelement angebrachten Sensoren 529 befindet. Es sollte verstanden werden, dass ein Einklemmen angezeigt wird, wenn die Signale 530, 531 einen festgelegten Grenzwert überschreiten.
50 zeigt das Sensorprofil 560 in Kontakt mit einer hemmenden Kraft F und die resultierende Kompression des Sensors 567 und die Verdünnung der Dielektrikumschicht 562 an der Stelle 569. 50a zeigt eine höhere Kraft F', die auf die Profilaußenfläche 568 ausgeübt wird, sodass das proximale Element 565 in Kontakt mit dem distalen Element 563 kommt. Es sollte verstanden werden, dass das kapazitive Erfassungsvermögen des Sensors 567 aufgehoben wird, wenn dies geschieht, und dass die Sensorelemente 565 und 563 wie physische Schalter wirken, die der Steuerung 521 anzeigen, dass ein Hindernis vorhanden ist.
Ein anderer Teil des Erfassungssystems 520 von 46 umfasst einen Positionssensor 532. Der Positionssensor 532 befindet sich in der Nähe eines Drehgelenks 541 von 47 und erfasst die Absolutposition einer Tür 538 und stellt sie bereit, indem er dem Erfassungssystem 520 eine Spannung bereitstellt, die den Winkel α 540 der Tür 538 darstellt. Der Winkel α ist die Stellung der Tür 538 zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Stellung. Es sollte verstanden werden, dass sich eine Tür, die zum Schließen angetrieben wird, mit einer typischen Geschwindigkeit schließt, wenn sich kein Hindernis auf ihrem Schließweg befindet. Wenn jedoch ein Hindernis vorhanden ist, z.B. ein Kind oder der Rucksack eines Kindes, ist die Ausgabe 533 des Positionssensors kein glattes typisches Signal mehr, wie es zu erwarten wäre, wenn kein Hindernis vorhanden wäre. 52 zeigt ein Diagramm der Ausgabe 533 des Positionssensors 532 beim Schließen der Tür ohne Hindernis. Es sollte verstanden werden, dass zu erkennen ist, dass die Geschwindigkeit beim Schließen von 0 Grad auf ungefähr 30 Grad ansteigt. Nach dem Anstieg ist die Geschwindigkeit der Tür und somit die Änderungsrate der Ausgaben 533 des Positionssensors relativ stabil. Wenn die Tür dann zur geschlossenen Stellung gelangt, beginnt sie sich ab ungefähr 70 Grad zu verlangsamen, da der Profilsensor 560 und die Wetterdichtung 561 zur Endschließstellung zusammengedrückt werden.
53 zeigt ein Diagramm der Ausgabe 533 des Positionssensors 532 beim Schließen der Tür mit einem Hindernis. Das Hindernis kann eine Person, ein Objekt wie ein Rucksack oder Gurt sein, der eingeklemmt wird und die normale Bewegung behindert. Das Positionssensorsignal 533 schwankt, wenn die Bewegung der Tür behindert wird oder wenn die Tür wiederholt bewegt wird, weil jemand an einem eingeklemmten Gurt zieht. Ein Beispiel für die durch das Ziehen verursachte Schwankung der Ausgabe des Positionssensors ist zwischen den Stellungen 40 und 60 Grad dargestellt. Die Signalschwankung ist möglicherweise nicht monoton, was darauf hindeutet, dass ein Hindernis vorhanden ist und/oder an der Tür gezogen wird.
54 ist noch ein anderes Diagramm, das die Ausgabe 533 des Positionssensors 532 zeigt, wenn ein Hindernis vorhanden und die Tür 538 behindert ist, sodass die Ausgabe 533 erheblich verlangsamt ist. In dieser Figur ist der Zeitbereich dargestellt und sie zeigt, dass die Tür ungefähr fünf (5) Sekunden benötigt, um den Weg von vollständig geöffnet bis vollständig geschlossen zurückzulegen. Etwa auf halber Strecke des Türbewegungswegs tritt eine Behinderung auf, die die Tür verlangsamt und sie daran hindert, sich vollständig zu schließen, wie durch eine gestrichelte Linie angezeigt. In dieser Situation erkennt das Erfassungssystem 520, dass sich die Tür nicht nach zehn (10) Sekunden geschlossen hat, und bestimmt, dass ein Hindernis vorhanden ist.
In noch einem anderen Beispiel zeigt 55 ein Diagramm der Sensorausgabe 533 des Positionssensors 532, wenn ein Hindernis nach ungefähr der Hälfte der normalen Weglänge und der normalen Zeit vorhanden ist. Die Tür 538 ist so weit blockiert, dass keine Bewegung mehr erfolgt. In dieser Situation erkennt das Erfassungssystem 520, dass die Tür blockiert ist, und bestimmt, dass ein Hindernis vorhanden ist.
Ein anderer Teil des Erfassungssystems 520 von 46 ist ein Riegel-Sensor 536. Der Riegel-Sensor 536, der sich auf dem Türrahmen 542 von 47 und dem Riegelaufnahmeabschnitt 507, 508 von 45 befindet, erfasst eine Anzeige, wenn sich die Türen in der vollständig geschlossenen Stellung befinden, und stellt sie bereit, indem er dem Erfassungssystem 520 ein Riegel-Signal 537 bereitstellt, wenn der Riegel-Sensor 536 von einem Riegelaufnahmeabschnitt 507, 508 der Tür aktiviert wird.
Noch ein anderer Teil des Erfassungssystems 520 von 46 ist Türmotorantrieb 526. Der Türantriebsmotor 526 stellt eine Objekterfassungssteuerung 521 und Motorimpulssignale 527 und 528 bereit. Die Motorimpulssignale 527 und 528 sind von einem Motor kommende Impulse, die die Drehzahl und die Drehrichtung angeben. In der Industrie werden zwei übliche Verfahren verwendet. Bei dem ersten Verfahren sind die Signale in Quadratur, d.h. beide Motorimpulssignale 527, 528 haben gepulste Wellenformen, wobei eine Wellenform gegenüber der anderen um 90 Grad phasenverschoben ist. Auf diese Weise können die Drehzahl und die Drehrichtung erhalten werden. Bei einem anderen Verfahren hat ein Motorimpulssignal 527 eine gepulste Wellenform und das andere Motorimpulssignal 528 ein High- oder Low-Signal, das die Drehrichtung des Motors, Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn, angibt. Es sollte verstanden werden, dass diese Verfahren beide im Stand der Technik wohlbekannt sind und hier nicht weiter erläutert werden.
Alternativ können die Türen 538 und 539 von 47 pneumatisch anstatt mit einem Elektromotor betätigt werden. Wenn die Türen 538, 539 pneumatisch betätigt werden, wird der Positionssensor 532 verwendet, um der Objekterfassungssteuerung 521 das Positionssensorsignal 533 anstelle der Motorimpulssignale 527, 528 bereitzustellen.
Das Diagramm von 46 zeigt ein Fahrzeugsteuermodul 522, das mit der Objekterfassungssteuerung 521 durch Kommunikationssignale 523, 524 in Verbindung steht. Das Fahrzeugsteuermodul 522 oder andere Steuermodule können die zuvor beschriebene motorische oder pneumatische Betätigung steuern, doch sollte verstanden werden, dass die Objekterfassungssteuerung 521 oder eine andere Steuerung des Erfassungssystems 520 sowohl eine motorische als auch eine pneumatische Betätigung anstelle von oder in Verbindung mit Fahrzeugsteuermodulen steuern kann.
Das Erfassungssystem 520 stellt Mittel bereit, um das Einklemmen einer Person oder eines Objekts zu erkennen und dagegen zu schützen, indem es die Objekterfassungssteuerung 521 zum Erfassen und Auswerten von Signalen verwendet. Durch die Verwendung der beschriebenen Erfassungsmittel wird ein mehrfach redundantes System geschaffen, um sicherzustellen, dass Menschen oder Objekte nicht von einem sich schließenden beweglichen Flächenelement eingeklemmt werden.
56 ist ein Venn-Diagramm mit drei dargestellten Modalitäten: Näherungs- und Einklemmerfassung 550, Zeitablauf des Schließens des Flächenelements 551 sowie Flächenelementposition und -geschwindigkeit 552. Bei der ersten Modalität, Näherungs- und Einklemmerfassung, handelt es sich um einen Profilsensor wie diejenigen, die in 48 bis 51 dargestellt sind. Der Profilsensor 560 von 48 erfasst eine Kapazitätsänderung, wenn sich ein elektrisch leitendes Objekt in der Nähe befindet oder wenn es zu einem Kontakt mit einem Objekt kommt, und ein Hindernis wird angezeigt. Die zweite Modalität, Flächenelementposition und - geschwindigkeit, wird von einem Positionssensor 532 des Erfassungssystems 520 bereitgestellt. Wenn sich das Flächenelement aus einer geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung bewegt, ändert sich das Ausgangssignal 533 basierend darauf, wo sich das bewegliche Flächenelement befindet, wie es durch seinen Winkel relativ zur vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Stellung bestimmt wird. Es versteht sich, dass das Flächenelement eine normale oder typische Schließzeit hat, d.h. das Flächenelement schließt sich mit einer in Grad pro Sekunde angegebenen Geschwindigkeit. Die Objekterfassungssteuerung 521 überwacht die Schließgeschwindigkeit des Flächenelements, und wenn die Geschwindigkeit außerhalb eines erwarteten Bereichs liegt, wird ein Hindernis angezeigt. Das Sensorsignal 533 wird ebenfalls auf jegliche Störung bei dem erwarteten Profil oder der Signatur sowie auf die Monotonie des Signals überwacht. Eine dritte Modalität, Zeitablauf des Schließens des Flächenelements, ist noch ein anderes Mittel, um das ordnungsgemäße, ungehinderte Schließen eines beweglichen Flächenelements zu bestimmen. Das bewegliche Flächenelement schließt sich beginnend in einer geöffneten Stellung und endend in einer geschlossenen Stellung. Wenn das Flächenelement vollständig geschlossen ist, wird es durch den Riegel-Mechanismus 536 von 46 und 47 in seiner Stellung verriegelt. Nachdem die Verriegelung abgeschlossen ist, sendet der Verriegelungssensor 536 ein Riegel-Signal 537 an die Objekterfassungssteuerung 521. Der Schließvorgang hat einen normalen oder durchschnittlichen Zeitrahmen, in dem das Flächenelement von vollständig geöffnet zu vollständig geschlossen übergehen soll. Wenn das Riegel-Signal nicht in das erwartete Zeitfenster für einen normalen Schließvorgang fällt oder überhaupt nicht empfangen wird, wird ein Hindernis angezeigt.
Bezugnehmend nun auf 57 und unter ständiger Bezugnahme auf 46 wird eine grafische Darstellung der erfassten Signale 530, 533, 537 mit den für jedes Signal erwarteten Grenzwerten gezeigt. Das Tür-Sensorsignal 530 ist mit einer Obergrenze 581 und einer Untergrenze 583 dargestellt. Bleibt das Tür-Sensorsignal 530 während des Schließens eines beweglichen Flächenelements zwischen der Obergrenze 581 und der Untergrenze 583, wird ein normaler unbehinderter Schließvorgang angezeigt. Das Gleiche gilt ebenso für das Positionssensorsignal 533. Bleibt das erfasste Signal 533 zwischen einer Obergrenze 584 und einer Untergrenze 585, wird ein normaler unbehinderter Schließvorgang angezeigt. Und weiter wird, wenn das Riegel-Signal 537 innerhalb eines erwarteten Zeitrahmens, der durch eine untere Zeitgrenze 588 und eine obere Zeitgrenze 589 definiert wird, vom niedrigen zum hohen Wert übergeht, ein normaler, ungehinderter Schließvorgang angezeigt. Es sollte verstanden werden, dass die Abweichung von einem der erfassten Signale jenseits der erwarteten Grenzwerte anzeigt, dass eine Person oder ein Objekt in die Nähe zu oder in Kontakt mit dem beweglichen Flächenelement gekommen ist und möglicherweise eingeklemmt wurde.
Mit den drei Modalitäten - Näherungs- und Einklemmerfassung, zeitabhängige Flächenelementposition und Verriegelungszeit - wird eine Überschneidung von Mitteln und Verfahren, die als Fläche 553 von 56 dargestellt ist, angewendet, um dazu beizutragen sicherzustellen, dass ein auftretendes Hindernis erkannt und angezeigt wird.
Es ist ersichtlich, dass die Verbindung mehrere Sensoren und Erfassungsverfahren ein überlegenes Einklemmschutzsystem bereitstellt, um für mehr Sicherheit bei der Betätigung beweglicher Flächenelemente zu sorgen und so dazu beizutragen sicherzustellen, dass keine Person und kein Objekt eingeklemmt werden kann, ohne dass ein Signal bereitgestellt wird, das dies anzeigt, sodass die notwendigen Maßnahmen ergriffen werden können. Es sollte verstanden werden, dass andere Erfassungsmittel wie Kamera, Radargerät, Lidar, Ultraschalltechnik und Wärmebildtechnik allesamt zur Gesichts-/Objekterkennung eingesetzt werden können, um das System weiter zu verbessern.
Bezugnehmend nun auf 58 und 59 wird eine Wetterdichtung 600 für ein bewegliches Flächenelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die in einem Flächenelementabdichtungssystem verwendet werden kann. Die Wetterdichtung 600 umfasst einen oberen Abschnitt 601 und einen unteren Abschnitt 602. Der obere Abschnitt 601 besteht aus Elastomerschaum und der untere Abschnitt 602 besteht aus einem festen Elastomer. Der untere Abschnitt 602 der Wetterdichtung 600 kann mit einem Material hergestellt sein, das elektrische Leitfähigkeit aufweist, oder mit einem Material, das elektrisch isolierend ist. Die Wetterdichtung 600 umfasst viele, mindestens aber zwei innere Hohlräume, die durch Extrudieren einer Innenwand 603 erzeugt sind, die einen ersten Hohlraum 604 erzeugt, der von einem zweiten Hohlraum 605 getrennt ist. Die Wetterdichtung 600 kann mit Merkmalen wie vertieften Bereichen 606 ausgebildet werden, sodass eine vorteilhafte Befestigungsmethode, wie beispielsweise eine T-Nut-Montage, verwendet werden kann.
Bezugnehmend nun auf 60 und unter ständiger Bezugnahme auf 58 und 59 kann ein Sensor 610 in die Wetterdichtung 600 eingesetzt oder mit ihr koextrudiert sein. Der Sensor 610 umfasst einen Außenmantel 611 aus einem flexiblen, nicht leitenden Material, ein rundes elektrisch leitendes Sensorelement 612, eine Dielektrikumschicht 613 und ein mittleres elektrisch leitendes Element 614, die alle konzentrisch um ein Mittelelement 614 angeordnet sind. Es sollte verstanden werden, dass die elektrisch leitenden Elemente metallisch oder ein leitfähiges thermoplastisches Elastomer (TPE) sein könnten. Der Sensor 610 stellt ein Signal bereit, das ausgewertet werden kann, um zu bestimmen, ob sich eine Person oder ein Objekt in der Nähe der Wetterdichtung 600 befindet oder ob die Wetterdichtung 600 komprimiert wird. Bei der Wetterdichtung 600 ist der erste Hohlraum 604 in einer gewünschten Form extrudiert und wird durch die Wand 603 und einen Abschnitt des Elastomerschaums des oberen Abschnitts 601 begrenzt. Der Sensor 610 ist in dem ersten Hohlraum 604 angeordnet, um den Sensor 610 möglichst nahe an einem Objekt bereitzustellen, das in die Nähe der Wetterdichtung 600 kommt, und um das Sensorelement 612 um einen bestimmten Abstand von der Gummiverbindung des unteren Abschnitts 602 und einer Montagefläche zu versetzen. Es sollte verstanden werden, dass die Sensorkomponenten bei einer anderen Ausführungsform mit dem Elastomerschaum des oberen Abschnitts 601 koextrudiert werden können, um ein Sensorsystem 620 auszubilden.
Der Sensor 610 von 60 und 61 erfasst eine Kapazitätsänderung, die entweder durch die Nähe zu einem elektrisch leitenden Objekt oder durch Kompression des oberen Abschnitts 601 der Wetterdichtung 600 durch ein Objekt, wodurch der Sensor 610 näher an elektrisch leitendes Material des unteren Abschnitts 602 gebracht wird, bewirkt wird, nach der wohlbekannten Formel für die Kapazität, $c = \frac{ε_{0} ε_{r} d}{A} .$
Es sollte verstanden werden, dass eine Objekterfassungssteuerung wie die Steuerung 521 von 46 die Kapazität des Sensors 610 überwacht und bestimmt, ob sich ein Objekt oder eine Person in der Nähe zu oder in Kontakt mit dem Sensor 610 befindet.
Das Sensorsystem 620 kann als Ersatz für oder in Verbindung mit dem zuvor beschriebenen Profilsensor 560, wie in 48 und 49 dargestellt, verwendet werden.
Oben werden zwar beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, doch ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der vorliegenden Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass vielfältige Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 16952569 [0001]
US 15711944 [0001]
US 10954709 [0001]
US 14730420 [0001]
US 9797179 [0001]
US 13948406 [0001]
US 9051769 [0001, 0002]
US 13221167 [0001]
US 9845629 [0001]
US 13084611 [0001]
US 9575481 [0001]
US 12942294 [0001]
US 9199608 [0001]
US 12784010 [0001]
US 10017977 [0001]
US 12545178 [0001]
US 9705494 [0001]
US 7513166 [0002, 0136]
US 7342373 [0002]
US 9389062 [0129]

Claims

Bus, umfassend: eine Fahrzeugkarosserie mit einer Türöffnung; eine Vielzahl von Türen, die zum Öffnen und Schließen der Türöffnung an der Fahrzeugkarosserie angebracht sind; eine Profildichtung, die auf einer der Türen angeordnet ist, und eine Wetterdichtung, die auf einer anderen der Türen angeordnet ist, wobei die Profildichtung und die Wetterdichtung zusammenpassen, wenn die Türen geschlossen sind; mindestens einen Sensor, der innerhalb der Wetterdichtung angeordnet ist, wobei der mindestens eine Sensor derart kapazitiv auf ein elektrisch leitendes bewegtes Objekt in der Nähe der Wetterdichtung koppelt, dass sich die Kapazität des mindestens einen Sensors ändert; eine Steuerung, die mit dem mindestens einen Sensor verbunden ist, wobei die Steuerung die Erfassung durch den mindestens einen Sensor auswertet und erfasst, dass ein Signal von dem mindestens einen Sensor nicht glatt ist, und bestimmt, dass ein Hindernis vorhanden ist, erfasst, dass eine Signalschwankung von dem mindestens einen Sensor nicht monoton ist, und bestimmt, dass ein Hindernis vorhanden ist, erfasst, dass sich die eine der Türen nicht nach einer vorgegebenen Zeitspanne geschlossen hat, und bestimmt, dass das Hindernis vorhanden ist, sowie erfasst, dass eine der Türen blockiert ist, und bestimmt, dass das Hindernis vorhanden ist, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, einen Fahrer des Busses zu warnen, wenn das Hindernis vorhanden ist.
Bus nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensor ein in die Wetterdichtung eingebetteter Objekterfassungssensor ist.
Bus nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensor in die Wetterdichtung eingebaut ist.
Bus nach Anspruch 3, wobei der mindestens eine Sensor eine Vielzahl von Sensorelementen, eine Vielzahl von Leitern und eine Dielektrikumschicht umfasst.
Bus nach Anspruch 4, wobei die Wetterdichtung eine Außenfläche umfasst und sich der Sensor nahe der Außenfläche befindet.
Bus nach Anspruch 4, wobei die Sensorelemente ein elektrisch leitfähiges thermoplastisches Elastomer (TPE) sind.
Bus nach Anspruch 4, wobei die Leiter konzentrische Metallleiter sind, die sich entlang einer Länge der Wetterdichtung erstrecken.
Bus nach Anspruch 4, wobei die Dielektrikumschicht eines von einem formbaren Material und einem komprimierbaren Material ist.
Dichtung für ein bewegliches Flächenelement, umfassend: eine Wetterdichtung; mindestens einen Sensor, der innerhalb der Wetterdichtung angeordnet ist, wobei der mindestens eine Sensor derart kapazitiv auf ein elektrisch leitendes bewegtes Objekt in der Nähe der Wetterdichtung koppelt, dass sich die Kapazität des mindestens einen Sensors ändert.
Dichtung nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Sensor ein in die Wetterdichtung eingebetteter Objekterfassungssensor ist.
Dichtung nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Sensor in die Wetterdichtung koextrudiert ist.
Dichtung nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Sensor in die Wetterdichtung eingebaut ist.
Dichtung nach Anspruch 12, wobei der mindestens eine Sensor eine Vielzahl von Sensorelementen und eine Dielektrikumschicht umfasst.
Dichtung nach Anspruch 13, wobei die Wetterdichtung eine Außenfläche umfasst und sich eines der Sensorelemente nahe der Außenfläche befindet.
Dichtung nach Anspruch 13, wobei die Sensorelemente ein elektrisch leitfähiges thermoplastisches Elastomer (TPE) sind.
Dichtung nach Anspruch 13, wobei die Leiter Metalldrähte sind, die sich entlang einer Länge der Sensorelemente erstrecken.
Dichtung nach Anspruch 13, wobei die Dielektrikumschicht eines von einem formbaren Material und einem komprimierbaren Material ist.
Sensorsystem für einen Bus mit einer Fahrzeugkarosserie, der Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Türen, die zum Öffnen und Schließen einer Türöffnung an der Fahrzeugkarosserie angebracht sind; eine Wetterdichtung, die auf einer der Türen angeordnet ist, und eine Profildichtung, die auf einer anderen der Türen angeordnet ist, wobei die Wetterdichtung und die Profildichtung zusammenpassen, wenn die Türen geschlossen sind; einen Sensor, der in die Wetterdichtung eingebaut ist, um auf ein elektrisch leitendes bewegtes Objekt in der Nähe von einem der Sensoren zu koppeln; eine Steuerung, die mit den Sensoren verbunden ist, wobei die Steuerung die Erfassung durch die Sensoren auswertet und erfasst, dass ein Signal von den Sensoren nicht glatt ist, und bestimmt, dass ein Hindernis vorhanden ist, erfasst, dass eine Signalschwankung von den Sensoren nicht monoton ist, und bestimmt, dass ein Hindernis vorhanden ist, erfasst, dass sich die eine der Türen nicht nach einer vorgegebenen Zeitspanne geschlossen hat, und bestimmt, dass das Hindernis vorhanden ist, sowie erfasst, dass eine der Türen blockiert ist, und bestimmt, dass das Hindernis vorhanden ist, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, einen Fahrer des Busses zu warnen, wenn das Hindernis vorhanden ist.
Sensorsystem nach Anspruch 18, wobei einer der Sensoren einen Positionssensor umfasst, der sich in der Nähe eines Drehgelenks von einer der Türen befindet und die Absolutposition der einen der Türen erfasst und bereitstellt, indem er eine Spannung bereitstellt, die einen Winkel α der einen der Türen darstellt.
Sensorsystem nach Anspruch 18, wobei einer der Sensoren einen auf einem Türrahmen der Fahrzeugkarosserie befindlichen Riegel-Sensor umfasst, indem ein Riegel-Signal bereitgestellt wird.
Sensorsystem nach Anspruch 20, umfassend einen Riegelaufnahmeabschnitt auf der Profildichtung der Türen zum Erfassen und Bereitstellen einer Anzeige, wenn sich die Türen in einer vollständig geschlossenen Stellung befinden, wenn der Riegel-Sensor durch den Riegelaufnahmeabschnitt der Profildichtung aktiviert wird.
Sensorsystem nach Anspruch 18, umfassend einen Türmotorantrieb zum Bewegen der Türen.
Sensorsystem nach Anspruch 22, wobei der Türmotorantrieb ein Elektromotor ist und eine Objekterfassungssteuerung und Motorimpulssignale bereitstellt, die eine Drehzahl und eine Drehrichtung des Türmotorantriebs angeben.
Sensorsystem nach Anspruch 22, wobei der Türmotorantrieb einen pneumatischen Antrieb zum Bewegen der Türen umfasst.
Sensorsystem nach Anspruch 24, umfassend einen Positionssensor zum Bereitstellen eines Positionssensorsignals für die Objekterfassungssteuerung.
Sensorsystem nach Anspruch 22, umfassend ein Fahrzeugsteuermodul zum Steuern des Türantriebsmotors.
Sensorsystem nach Anspruch 18, wobei die Sensoren kapazitive Sensoren umfassen.
Sensorsystem nach Anspruch 27, wobei die Wetterdichtung mindestens einen der kapazitiven Sensoren umfasst.