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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen eines Hindernisses
in dem Öffnungsbereich
eines zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung
bewegbaren Schließelements
eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer elektrisch angetriebenen
Fensterscheibe oder eines Schiebedachs. Die Vorrichtung ist mit
einem ein Hindernis in dem Öffnungsbereich
des Schließelements
erfassenden Sensor versehen, der wenigstens einen ein elektrisches
Feld in dem Öffnungsbereich
des Schließelements
erzeugenden elektrischen Leiter aufweist.
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Derartige
Vorrichtungen stellen einen Einklemmschutz dar, der dazu dient,
das Einklemmen etwa eines menschlichen Körperteils zwischen einer verfahrbar
angetriebenen Fensterscheibe und einer die Fensterscheibe zumindest
teilweise umgebenden Kante zu verhindern. Zu diesem Zweck weisen
bekannte Vorrichtungen einen Sensor auf, der die Anwesenheit eines
Hindernisses in dem Öffnungsbereich
der ein Schließelement
darstellenden Fensterscheibe erfasst und ein Steuersignal für einen
die Fensterscheibe bewegenden Antrieb bereitstellt. In Hinsicht
auf die Funktionsweise des Sensors lassen sich die bekannten Vorrichtungen
unterteilen in einen Einklemmschutz, der einen physischen Kontakt
des Hindernisses erfordert, und einen Einklemmschutz, der berührungslos
arbeitet.
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Ein
zu der ersten Gruppe zu zählender
Einklemmschutz wird beispielsweise in der
DE 199 13 105 A1 beschrieben.
Die bekannte Vorrichtung weist eine Dichtung auf, die ein Schließelement
abdichtet und mit zwei voneinander beabstandeten, elektrisch leitfähigen Bereichen
versehen ist. Bei einem physischen Kontakt mit einem in dem Öffnungsbereich
des Schließelements
befindlichen Hindernis werden die leitfähigen Bereiche aneinandergedrückt, wodurch sich
ein Schaltkontakt ergibt, der ein elektrisches Steuersignal auslöst.
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Ein
berührungslos
arbeitender Einklemmschutz ist in der
EP 0 648 628 B1 offenbart. Die bekannte Vorrichtung
weist einen elektrischen Leiter auf, der in dem Öffnungsbereich einer Fensterscheibe
ein elektrisches Feld erzeugt. Das Vorhandensein eines Hindernisses
ruft eine Änderung
der Dielektrizitätskonstante
in dem Öffnungsbereich
hervor, die sich als Abweichung in der Frequenz, Phase oder Amplitude
eines das elektrische Feld durch den Leiter erzeugenden Schwingkreises
niederschlägt.
Diese Abweichung wird ausgewertet, um ein Steuersignal für einen
die Fensterscheibe bewegenden Antrieb zu generieren. Der das elektrische
Feld ausstrahlende Leiter ist an einer die Fensterscheibe abdichtenden
Dichtung angeordnet und kann zugleich als Armierung für die Dichtung
dienen.
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Darüber hinaus
ist ein berührungslos
arbeitender Einklemmschutz aus der
EP 1 154 110 A2 bekannt. Die Wirkungsweise
dieser Vorrichtung beruht auf einer durch ein elektrisch leitendes
Hindernis hervorgerufenen Änderung
der Kapazität
eines zwischen zwei elektrischen Leitern erzeugten elektrischen
Felds. Einer der beiden Leiter, die Sensorelektrode, ist in eine
das Schließelement
abdichtende Dichtung integriert und wird mit einer vorgegebenen elektrischen
Ladung beaufschlagt. Auf diese Weise lässt sich zwischen der Sensorelektrode
und dem anderen Leiter, der Grundelektrode, die beispielsweise durch
einen Rahmen des Kraftfahrzeugs, an dem die Dichtung befestigt ist,
gebildet wird, eine Referenzkapazität bestimmen, deren durch ein Hindernis
hervorgerufene Änderung
ein Steuersignal für
einen das Schließelement
bewegenden Antrieb auslöst.
Die Grundelektrode kann auch durch einen gleichfalls in der Dichtung
integrierten Leiter gebildet werden. Die Ausrichtung des elektrischen
Felds hängt
in diesem Fall von der wechselseitigen Anordnung von Sensorelektrode
und Grundelektrode ab.
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Als
Nachteil der bekannten Vorrichtung hat sich herausgestellt, dass
sich die Bewegung des Schließelements
als störender
Einfluss auf die Referenzkapazität
bemerkbar macht. Dieser Einfluss lässt sich zwar durch eine elektronische
Schaltung kompensieren, dies ist aber mit einem vergleichsweise hohen
Aufwand verbunden. Als unbefriedigend in diesem Zusammenhang hat
sich zudem gezeigt, das elektrische Feld durch eine entsprechende
Anordnung von Sensorelektrode und Grundelektrode auszurichten. Wenngleich
der Einfluss des Schließelements
auf diese Weise reduziert wird, lässt sich eine vollständige Elimination
nicht erreichen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass sich auf einfache
Weise eine Ausrichtung des elektrischen Felds erzielen lässt, bei
der ein hinderlicher Einfluss des Schließelements auf die kapazitive Änderung
des elektrischen Felds ausgeschlossen ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind bei einer Vorrichtung mit den oben genannten
Merkmalen in Übereinstimmung
mit Schutzanspruch 1 Leitmittel vorgesehen, die eine aus einem elektrisch
leitenden Werkstoff bestehende Leitfläche aufweisen, wobei die Leitmittel
elektrisch isoliert sind und das Schließelement gegenüber dem
durch den elektrischen Leiter erzeugten elektrischen Feld abschirmen.
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Eine
solchermaßen
ausgestaltete Vorrichtung beruht auf der Erkenntnis, dass sich durch
das Vorsehen von Leitmitteln auf einfache Weise eine ge zielte Ausrichtung
des elektrischen Felds auf ein Gebiet des Öffnungsbereichs des Schließelements
erreichen lässt,
in dem das Schließelement
keinen störenden
Einfluss ausüben
kann. Erfindungsgemäß wird dies
dadurch ermöglicht,
dass die Leitmittel das Schließelement
gegenüber
dem durch den elektrischen Leiter erzeugten elektrischen Feld abschirmen.
Zu diesem Zweck ist es erforderlich, dass die Leitmittel eine die
Abschirmung bewirkende Leitfläche
aufweisen, die aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, beispielsweise
Metall, besteht. Um eine wirksame Abschirmung sicherzustellen, ist
es zudem notwendig, dass die Leitmittel elektrisch isoliert angeordnet
sind. Die Bestimmung der sich zwischen dem elektrischen Leiter respektive
der Sensorelektrode und einer Grundelektrode, beispielsweise dem
Rahmen des Kraftfahrzeugs, ergebenden Referenzkapazität wird auf
diese Weise nicht beeinträchtigt.
Das Vorsehen der Leitmittel macht es entbehrlich, die Kinematik
des Schließelements
zu erfassen. Im Unterschied zum Stand der Technik kann somit auf
eine vergleichsweise aufwendige elektronische Kompensationsschaltung
verzichtet werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellen die
Gegenstände
der Schutzansprüche
2 bis 9 dar.
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So
ist es in Hinsicht auf eine einfache Montage von Vorteil, die Leitmittel
an einer das Schließelement
abdichtenden Dichtung, die aus einem elastisch verformbaren Werkstoff
gefertigt und an einem Rahmen des Kraftfahrzeugs befestigt ist,
anzuordnen. Dabei ist es zudem von besonderem Vorteil, wenn die
Leitmittel eine metallene Einlage sind, die in die Dichtung eingebettet
ist. Die metallene Einlage lässt
sich beispielsweise durch Koextrusion fertigungsgerecht in der Dichtung
integrieren. Zweckmäßigerweise
ist die metallene Einlage eine Platte, so dass sich eine vergleichsweise
große
Leitfläche
und damit eine zuverlässige
Abschirmung des Schließelements
erreichen lässt.
Je nach Anwendungsfall kann es ferner zweckmäßig sein, eine oder mehrere Platten
vorzusehen, um eine gezielte Ausrichtung des elektrischen Felds
zu bewirken.
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Vorteilhafterweise
sind die Leitmittel durch eine Armierung der Dichtung gebildet.
Dichtungen, die aus einem elastomeren Werkstoff, wie beispielsweise
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), bestehen, weisen üblicherweise
eine Armierung oder Verstärkungseinlage
auf, um über
eine für
die Befestigung an einem Rahmen erforderliche Steifheit zu verfügen. Durch
eine entsprechende Anordnung der in der Regel aus Metall bestehenden
Armierung ist es möglich,
die Armierung zugleich als Leitmittel für die Abschirmung des Schließelements
zu nutzen.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
die Leitmittel alternativ ein elektrisch leitfähiger Bereich der Dichtung sein.
Ein solcher Bereich lässt
sich beispielsweise durch Koextrusion relativ einfach fertigen.
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Gemäß einer
weiteren alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die Leitmittel an einer den Rahmen und/oder die Dichtung zumindest
teilweise verdeckenden Verkleidung angeordnet. Eine derartige Verkleidung
findet üblicherweise
als Zierleiste Anwendung, um das optische Erscheinungsbild in ästhetischer
Hinsicht ansprechend zu gestalten. Die Leitmittel können dabei beispielsweise
in der Verkleidung eingebettet sein oder durch diese selbst gebildet
werden.
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Um
das elektrische Feld gezielt auf das Gebiet des Öffnungsbereiches des Schließelements auszurichten,
in dem ein Hindernis auftreten kann, ist die Dichtung und/oder die
Verkleidung bevorzugt aus einem Werkstoff gefertigt, der eine vergleichsweise hohe
Dielektrizitätszahl
aufweist. Auf diese Weise trägt
die relative Permittivität
der Dichtung zu einer gezielten Ausrichtung des elektrischen Felds
bei.
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Bevorzugt
sind die Leitmittel im Bereich des elektrischen Leiters angeordnet,
um eine kompakte Bauweise sicherzustellen.
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Schließlich wird
in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen,
dass der Sensor einen als Gegenelektrode dienenden, geerdeten elektrischen
Leiter aufweist, um das elektrische Feld gezielt auszurichten.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs;
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2a einen
Schnitt entlang der Schnittlinie II in 1, der eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt;
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2b einen
Schnitt gemäß 2a,
der eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt;
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2c einen
Schnitt gemäß 2a,
der eine dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt, und
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2d einen
Schnitt gemäß 2a,
der eine vierte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt.
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In 1 ist
ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, das im Bereich einer
Vordertür 11 mit
einer durch einen Elektromotor 21 angetriebenen Fensterscheibe 20 versehen
ist. Die ein Schließelement
darstellende Fensterscheibe 20 ist in Antriebsrichtung
y des Elektromotors 21 zwischen einer Offenstellung und
ihrer Schließstellung
bewegbar.
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Wie
die 2a bis 2d näher erkennen lassen,
weist die Vordertür 11 einen
metallenen Rahmen 12 auf, an dem eine die Fensterscheibe 20 abdichtende
Dichtung 30 befestigt ist. Die aus einem elastomeren Werkstoff,
beispielsweise EPDM, gefertigte Dichtung 30 ist zur Erhöhung ihrer
Steifheit mit einer aus Metall bestehenden Armierung 31 versehen.
Die Dichtung 30 weist zudem einen Befestigungsabschnitt 32 auf,
der sich in einem Kanal 13 des Rahmens 12 erstreckt
und zum Festlegen der Dichtung 30 mit Haltelippen 33 versehen
ist. Die Dichtung 30 ist zudem mit einer Hohlkammer 34 und Dichtlippen 35 versehen,
welche die Fensterscheibe 20 führen und abdichten.
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Weiterhin
ist in der Dichtung
30 ein elektrischer Leiter
40 eingebettet,
der eine Sensorelektrode darstellt, wie sie in der
EP 1 154 110 A2 beschrieben ist.
Der elektrische Leiter
40 dient demzufolge dazu, ein elektrisches
Feld F zu erzeugen, wobei der geerdete Rahmen
12 oder ein
anderer geerdeter Leiter die hierzu erforderliche Gegenelektrode
darstellt. Eine nicht gezeigte Auswerteeinheit erfasst die durch ein
elektrisch leitendes Hindernis im Bereich des elektrischen Feldes
F an dem elektrischen Leiter
40 hervorgerufene Änderung
der Kapazität
und stellt in Abhängigkeit
von der Änderung
ein Steuersignal für den
Elektromotor
21 bereit, das im Bedarfsfall den Elektromotor
21 stoppt.
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Wie
in den 2a bis 2d veranschaulicht
ist, wird die Fensterscheibe 20 durch Leitmittel 50 von
dem elektrischen Feld F abgeschirmt. Auf diese Weise übt die Fensterscheibe 20 keinen
störenden
Einfluss auf die Referenzkapazität
des elektrischen Felds F aus. Wäre
die Fensterscheibe 20 nicht abgeschirmt, würde sich
durch die Bewegung der Fensterscheibe 20 die Dielektrizitätszahl in
dem Öffnungsbereich
der Fensterscheibe 20 dauernd ändern. Wie im Stand der Technik
wäre es
dann erforderlich, diesen Einfluss der Fensterscheibe 20 auf
die Referenzkapazität
durch eine entsprechende elektronische Schaltung zu kompensieren.
Bei der in den 2a bis 2d gezeigten
Vorrichtung ist eine solche Kompensationsschaltung entbehrlich,
da das elektrische Feld F von der Fensterscheibe 20 durch die
Leitmittel 50 weitestgehend ferngehalten wird. Die Leitmittel 50 weisen
zu diesem Zweck eine Leitfläche 51 auf,
die das elektrische Feld F gezielt ausrichtet. Die Ausrichtung ist
so, dass sich das elektrische Feld F in einem Teilgebiet des Öff nungsbereiches
der Fensterscheibe 21 erstreckt. Das Teilgebiet ist dabei
vorzugsweise auf die Gefahrenzone beschränkt, in der die Erkennung eines
Hindernisses für einen
zuverlässigen
Einklemmschutz unerlässlich
ist.
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Die
in den 2a bis 2d gezeigten
Ausführungsformen
unterscheiden sich durch die Ausgestaltung der Leitmittel 50.
Bei der Ausführungsform gemäß 2a sind
die Leitmittel 50 eine plattenförmige, metallene Einlage 52,
die in die Dichtung 30 eingebettet ist. Die Dichtung 30 bewirkt
eine elektrische Isolierung der Einlage 52 und stellt damit
sicher, dass die an dem elektrischen Leiter 40 gemessene Referenzkapazität weitgehend
konstant ist.
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Die
in 2b gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von der Vorrichtung gemäß 2a zum
einen darin, dass anstelle der Einlage 52 ein elektrisch
leitfähiger
Bereich 54 der Dichtung 30 vorgesehen ist. Zum
anderen ist die Armierung 31 elektrisch isoliert, so dass
sie über
ein elektrisches Potential verfügt,
das der Ausbreitung des elektrischen Feldes F entgegenwirkt. Die
somit zur gezielten Ausrichtung des elektrischen Feldes F beitragende
Armierung 31 stellt daher einen Bestandteil der Leitmittel 50 dar.
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Demgegenüber weist
die in 2c gezeigte Ausführungsform
zwei metallene Einlagen 52, 53 auf, die nahe des
elektrischen Leiters 40 in der Dichtung 30 eingebettet
sind. Die Einlagen 52, 53 richten das elektrische
Feld F so aus, dass die Fensterscheibe 20 abgeschirmt ist.
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Die
Ausführungsform
gemäß 2d weist eine
aus Kunststoff bestehende Verkleidung 60 auf, die an dem
Dichtungsprofil 30 festgelegt ist. Die Verkleidung 60 dient
als Zierleiste, welche die Dichtung 30 zumindest teilweise
verdeckt, um einen in ästhetischer
Hinsicht ansprechenden optischen Eindruck zu vermitteln. Im Vergleich
zu der Ausführungsform
gemäß 2c ist
die Einlage 52 in die Verkleidung 60 integriert,
wohingegen die Einlage 53 in der Dichtung 30 eingebettet
bleibt. Das elektrische Feld F wird durch die relative Permittivität des Werkstoffs,
aus dem die Dichtung 30 und die Verkleidung 60 bestehen,
beeinflusst. Aus diesem Grund kann durch eine geeignete Werkstoffauswahl
die Ausrichtung des elektrischen Feldes F unterstützt werden.
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Die
zuvor beschriebenen Ausführungsformen
einer Vorrichtung zum Erkennen eines Hindernisses in dem Öffnungsbereich
der Fensterscheibe 20 zeichnen sich gegenüber einem
konventionellen Einklemmschutz dadurch aus, dass das elektrische Feld
F gezielt ausgerichtet wird. Ursache hierfür sind die Leitmittel 50,
welche die Fensterscheibe 20 gegenüber dem durch den elektrischen
Leiter 40 erzeugten elektrischen Feld F abschirmen. Die
Fensterscheibe 20 übt
somit keinen oder allenfalls einen vernachlässigbaren Einfluss auf die
Referenzkapazität
des elektrischen Feldes F aus, so dass es nicht erforderlich ist,
die Bewegung der Fensterscheibe 20 bei der Auswertung der
kapazitiven Änderung
des elektrischen Feldes F zu berücksichtigen.
Nicht zuletzt kann die zuvor beschriebene Vorrichtung zum Erkennen
eines Hindernisses nicht nur als Einklemmschutz für die Fensterscheibe 20 Anwendung finden,
sondern auch für
andere Schließelemente des
Kraftfahrzeugs 10, wie beispielsweise ein Schiebedach oder
eine Schiebetür,
eingesetzt werden. Maßgeblich
ist lediglich, dass das Schließelement durch
die Leitmittel 50 von dem elektrischen Feld F abgeschirmt
wird.
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- Vordertür
- 12
- Rahmen
- 13
- Kanal
- 20
- Fensterscheibe,
Schließelement
- 21
- Elektromotor
- 30
- Dichtung
- 31
- Armierung
- 32
- Befestigungsabschnitt
- 33
- Haltelippe
- 34
- Hohlkammer
- 35
- Dichtlippe
- 40
- elektrischer
Leiter
- 50
- Leitmittel
- 51
- Leitfläche
- 52
- Einlage
- 53
- Einlage
- 54
- elektrisch
leitfähiger
Bereich
- 60
- Verkleidung
- F
- elektrisches
Feld
- y
- Antriebsrichtung