DE60006824T2

DE60006824T2 - Kapazitiver sensor

Info

Publication number: DE60006824T2
Application number: DE60006824T
Authority: DE
Inventors: Anthony Llandaff MOON
Original assignee: AB Automotive Electronics Ltd
Current assignee: AB Automotive Electronics Ltd
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2020-07-29
Also published as: EP1204542B1; DE60006824D1; AU6173800A; JP2003506671A; ES2209925T3; WO2001008925A1; EP1204542A1; ATE255027T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen kapazitiven Sensor, der sich speziell für die Anbringung an einem Fahrzeug zur Erfassung des Fahrzeugabstandes zu anderen Gegenständen eignet und beispielsweise zur Unterstützung beim Manövrieren eines solchen Fahrzeuges dient.
In den vergangenen Jahren ist eine Anzahl von Luxuswagen, speziell am Fahrzeugheck, mit Sensoren ausgestattet worden, um den Fahrer vor Gegenständen zu warnen. So kann, wenn mit dem Fahrzeug rückwärts gefahren wird, ein Zusammenstoß mit unbemerkten oder verdeckten Gegenständen vermieden werden, während sich das Fahrzeug nahe an solche Gegenstände, wie z. B. Mauern, Radabweisern, heranfahren lässt.
Jedoch sind solche Sensoren kompliziert und teuer und folglich sind sie bei kostengünstigeren Wagen kaum kommerziell verwendbar. Hinzu kommt, dass diese Systeme gewöhnlich unansehnliche Sensoren erfordern, die an den Stoßfänger des Wagens montiert werden müssen.
In der Patentschrift US-5,394,292 wird ein Näherungssensor gemäß des Oberbegriffes von Anspruch 1 beschrieben.
Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Näherungssensor für ein Fahrzeug bereitgestellt, der Folgendes umfasst: eine innerste Schutzplatte; eine im Allgemeinen längliche äußerste Sensorplatte; Berechnungsmittel zur Bereitstellung der Abstandsinformation, basierend auf der Kapazität zwischen der Sensorplatte und der elektrischen Masse, wobei die Form der Sensorplatte entlang ihrer Länge variiert, um Abschnitte mit höherer Empfindlichkeit bereitzustellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Platten an einen Fahrzeugstoßfänger montiert. Somit können die Platten in unmittelbarer Nähe montiert werden, um ein starkes Ausgangssignal zu liefern. Damit sie nicht beschädigt werden, werden beide Platten vorzugsweise an der Innenseite des Stoßfängers montiert und gleichzeitig durch einen Isolator getrennt. Die Schutzplatte wird zur Abschirmung der Sensorplatte eingesetzt, damit sichergestellt wird, dass diese nur Änderungen in der Richtung nach außen, d. h. vom Fahrzeug weg, erfasst. Die Platten erstrecken sich vorzugsweise im Wesentlichen längs der Gesamtlänge des Stoßfängers und schließen jeden Abschnitt ein, der um die Ecke des Fahrzeuges herumgeht. Die Sensor- und die Schutzplatte werden vorzugsweise als längliche Streifen bereitgestellt, die sich entlang der Länge des Stoßfängers erstrecken. Außerdem ist die Schutzplatte vorzugsweise breiter als die Messplatte, und zwar im Idealfall drei- bis viermal so breit.
Wegen der variierenden Form des Profils des Fahrzeughecks weisen die Schutz- und/oder Sensorplatte vorzugsweise eine nicht konstante Form auf. Speziell bei der Sensorplatte nimmt die Breite vorzugsweise zu den Enden hin zu. Dies sorgt für eine höhere Empfindlichkeit an den Fahrzeugecken. Bei einer konstanten Breite des Streifens kann die Empfindlichkeit an den Ecken kleiner sein, weil das Hindernis nur eine kapazitive Kopplung mit einer Seite des Sensors herstellen kann, während ein Gegenstand direkt hinter der Mitte des Fahrzeuges, eine kapazitive Kopplung mit beiden Seiten des Sensors herstellt. Obwohl die Form der Sensorplatte im Idealfall für jede Anwendung auf die Form des Fahrzeuges zugeschnitten ist, kann die Messplatte eine einfachere allgemeine Form aufweisen, um eine verbesserte Empfindlichkeit an allen Fahrzeugen bereitzustellen. Beispielsweise kann die Messplatte einen mittleren Abschnitt umfassen, der eine konstante Breite aufweist, mit zwei Endabschnitten oder Stümpfen, die eine größere Breite an jedem Ende haben. Alternativ kann die Messplatte einen mittleren Abschnitt konstanter Breite mit zwei Endabschnitten aufweisen, deren Breite stetig zunimmt.
Es können sonstige Gegenstände am Stoßfänger eines Fahrzeuges montiert sein, die aus Metall sind oder einen metallischen Bestandteil aufweisen. Obwohl dieser Umstand einen im Wesentlichen konstanten Einfluss auf die Kapazität hat, kann er die Empfindlichkeit des Sensors für Gegenstände in unmittelbarer Nähe des Stoßfängers verringern. Beispielsweise ist an vielen Fahrzeugen ein Nummern- bzw. Kennzeichenschild am Stoßfänger montiert. Diese Schilder sind aus Metall oder weisen eine integrierte Metallfolie auf, die sie reflektierend macht. Dies kann die Empfindlichkeit des Sensors für Gegenstände verringern, die sich direkt hinter dem Nummernschild befinden und somit ein schlechtes Bereichsprofil ergeben. Wenn sich der Wagen zum Beispiel einem senkrecht aus dem Boden stehenden Pfahl nähert, wird normalerweise, wenn das Nummernschild der am Wagen nächst gelegene Punkt ist, der Empfindlichkeitsbereich kleiner sein. Dieses Problem lässt sich dadurch lösen, dass man den Sensor direkt hinter dem Nummernschild oder einem sonstigen behindernden Gegenstand breiter macht (d. h. eine größere Fläche vorsieht). Das Metall im Nummernschild stellt die kapazitive Kopplung zum Sensor her und wirkt selbst als Sensor.
Die Sensoren der vorliegenden Erfindung sind hauptsächlich für die Montage am Heck eines Fahrzeuges bestimmt, um einen Fahrer beim Rückwärtsfahren zu unterstützen. Jedoch eignen sich die Sensoren auch für die Montage am Bug oder sogar auf der Seite, z. B. um Zusammenstöße mit niedrigen Gegenständen zu vermeiden, die sich unterhalb der Motorhaube befinden und deren Sicht durch diese verdeckt wird. Zusätzlich besteht, wenn ein Fahrzeug, entweder vorwärts oder rückwärts, manövriert wird, die Gefahr, dass die Kotflügel gegen einen Gegenstand prallen können, wenn das Fahrzeug zur gleichen Zeit gewendet wird. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug rückwärts gefahren und gewendet wird, um zum Beispiel in einen Parkplatz zu fahren, schaut der Fahrer im Allgemeinen zum Fahrzeugheck und seine Aufmerksamkeit ist nicht auf den Fahrzeugbug gerichtet, der ausschwenken und mit einem Hindernis zusammenprallen kann. Es könnte ein am Bug oder an der Seite angebrachter Sensor bereitgestellt werden, um solche Gegenstände neben den Kotflügeln, speziell vor den Vorderrädern, zu erfassen. Eine solche Einrichtung kann durch einen einzigen Sensor am Bug und an den Seiten des Fahrzeuges oder durch zwei oder mehr separate Sensoren bereitgestellt werden, die an einem einzigen Messkreis angeschlossen oder mit ihren individuellen Messkreisen verbunden werden. Dort, wo ein einziger Messkreis eingesetzt wird, kann der Kreis so aufgebaut werden, dass die zwei Sensoren einfach nur als ein einziger Sensor arbeiten, der aus zwei Teilen gebildet ist oder alternativ kann der Kreis einen Multiplexer benutzen, um die zwei Sensoren sequenziell zu überwachen. In ähnlicher Weise können die Sensoren am Bug und am Heck kombiniert und als ein einziger Sensor zur Erfassung aller Sensorplatten am Wagen eingesetzt werden.
Verschiedene Materialien haben verschiedene Einflüsse auf das Ausgangssignal eines kapazitiven Sensors. Beispielsweise liefern Personen, Beton, Holz, Metall, Steine und Pflanzen ein starkes Sensor-Ausgangssignal, wohingegen andere Gegenstände, insbesondere massearme Isoliergegenstände wie Kunststoffe, eine schwächere Empfindlichkeit aufweisen. Dies kann angesichts der Antreffwahrscheinlichkeit von Kunststoffgegenständen wie Verkehrsleitkegeln beim Manövrieren eines Fahrzeuges problematisch sein. Obwohl jedoch Gegenstände aus verschiedenen Materialien verschiedene Ausgangssignale liefern, gehorcht der Zusammenhang zwischen dem Sensor-Ausgangssignal und dem Abstand zwischen dem Sensor und einem Gegenstand für jeden Gegenstand einer ähnlichen Formel (das Sensorausgangssignal wächst mit einer Potenz des Abstandes zwischen dem Sensor und dem Gegenstand). Durch Überwachen der Fahrzeuggeschwindigkeit ist es möglich, die Änderungsgeschwindigkeit des Sensor-Ausgangssignals in Bezug auf den Abstand zu diesem Objekt zu berechnen. Somit lässt sich eine Bereichsangabe für den erfassten Gegenstand erhalten, die unabhängig von der Größenordnung des Sensor-Ausgangssignals ist. Diese Information lässt sich verwenden, um eine genauere Angabe des Abstandes zwischen dem Gegenstand und dem Sensor unabhängig von dem Material des gerade erfassten Gegenstandes zu liefern.
Deshalb wird in Übereinstimmung mit dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Näherungssensor bereitgestellt, der Mittel zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst und bei dem die Berechnungsmittel dazu ausgelegt sind, diese Geschwindigkeitsinformation zusammen mit der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals zur Bereitstellung einer genaueren Abstandsinformation zu verwenden.
Obwohl der Sensor hinsichtlich des Vorhandenseins der Oberfläche, über die das Fahrzeug fährt, empfindlich ist, lässt sich dieser Einfluss, weil er normalerweise eine konstante Auswirkung auf die Abstandsbestimmung zu anderen Gegenständen hat, aufheben. Dort, wo das Fahrzeug allerdings über einen unebenen Boden fährt, wirkt sich die Schwankung bezüglich der Höhe des Sensors über dem Boden auf den Sensor deutlich so aus, als ob sich der Boden von ihm weg- oder zu ihm hinbewegen würde. Weil darüber hinaus die meisten Fahrzeuge mit Hilfe einer "federnden" Aufhängung abgestützt sind, neigt sich das Fahrzeug in dem Maße nach vorne und hinten wie das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert wird, was bewirkt, dass sich der Bug und das Heck des Fahrzeuges bezogen auf den Erdboden anhebt oder absenkt. Dies kann sich auf den Sensor so auswirken, als ob der Erdboden sich von ihm weg- oder zu ihm hinbewegt würde. Dieses Neigen des Fahrzeuges kann dazu führen, dass der Sensor eine fehlerhafte oder sich ändernde Information über den Abstand zu einem Gegenstand liefert. Ein ähnlicher Effekt kann auftreten, wenn das Fahrzeug über Gegenstände wie Metallentwässerungsrohre oder Schachtdeckel fährt, die eine gute Masseleitfähigkeit aufweisen. Diese Einflüsse lassen sich durch Verringerung der Sensorempfindlichkeit minimieren. Dies bedeutet jedoch, dass der wirksame Bereich, innerhalb derer sich ein Gegenstand erfassen lässt, ebenfalls verkleinert wird.
Deshalb wird, gemäß eines dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung, der Näherungssensor mit einem zweiten Sensor zur Bereitstellung der Information über den Bodenabstand bzw. die Bodenfreiheit ausgestattet. Diese Information lässt sich dazu einsetzen, das Hauptsensor-Ausgangssignal bei Aufrechterhaltung der Sensorempfindlichkeit zu korrigieren.
Obwohl der zweite Sensor vorzugsweise ein kapazitiver Sensor ist, der in einer nach unten gerichteten Konfiguration angeordnet ist, ist diese Vorgabe nicht wesentlich und jede Sensorart, die fähig ist, die Information über die Höhe des Hauptsensors über dem Boden zu liefern, ist prinzipiell geeignet. Kapazitive Sensoren sind besonders zur Erfassung des Vorhandenseins von Gegenständen wie Schachtdeckeln vorzuziehen, die im Wesentlichen mit dem Boden bündig sind, sich aber, wie eine Höhenänderung, wahrscheinlich auf den kapazitiven Hauptsensor auswirken.
Zu dem oben erwähnten kommt hinzu, dass dort, wo sich das Fahrzeug auf eine Steigung zu bewegt, der Hauptsensor, der bezüglich der Höhe der vom Fahrzeug entfernten Straße empfindlich ist, durch eine sich annähernde Steigung beeinflusst werden kann, bevor der Bodenfreiheitssensor, der noch nicht über die Neigung der Steigung hinweg ist, eine Höhenänderung erfasst hat. Es ist deshalb vorzuziehen, den zweiten Sensor so auszurichten, dass er nicht direkt nach unten zeigt, sondern so angeordnet ist, dass er zur Erfassung der Höhe etwas vom Fahrzeug nach außen zeigt, um eine schnellere Angabe einer Änderung der Steigung des Erdbodens, über den das Fahrzeug fährt, bereitzustellen, um so unmittelbarer dem Erfassungsbereich des Hauptsensors zu entsprechen.
Gemäß eines vierten Aspektes der vorliegenden Erfindung kann die Sensorempfindlichkeit bezüglich der Sensorhöhe über dem Boden auch durch Abwandlung der Sensorform verringert werden, um eine weitere Abschirmplatte bereitzustellen, die unterhalb der Sensorplatte positioniert wird und dazu dient, die Empfindlichkeit der Sensorplatte bezüglich des darunter befindlichen Erdbodens zu verringern. Diese Abschirmplatte kann mit der Schutzplatte oder sogar mit deren Verlängerung verbunden werden.
Die Abschirmplatte kann durch einen kleinen Abschnitt eines leitenden Gegenstandes, der sich unterhalb des Sensors befindet, bereitgestellt werden, um die Empfindlichkeit des Sensors direkt nach unten zu verringern. Die Abschirmplatte kann sich jedoch für eine gewisse Weglänge um dem Sensor und sogar oberhalb des Sensors erstrecken, um den Sensor wirksam gegen die Erfassung in unerwünschten Bereichen abzuschirmen. Die Abschirmplatte kann mit der Schutzplatte oder der Masse verbunden werden. Dies kann entweder mit einem ohmschen Kontakt, d. h. mit einer galvanischen Verbindung, oder kapazitiv, erfolgen; zum Beispiel dort, wo die Abschirmplatte an einer Seite eines Stoßfängers bereitgestellt wird und es ist vorzuziehen ist, die Verbindung mit der Schutzplatte von der anderen Seite des Stoßfängers bereitzustellen.
Die Sensorempfindlichkeit für Bodeneinflüsse lässt sich auch durch die Abwandlung der Sensorplattenform so ändern, dass der untere Teil der Sensorplatte weiter weg vom Fahrzeug angeordnet ist, als der obere Teil.
Wie oben angegeben wurde, können die Platten durch einfaches Bereitstellen von elektrisch leitfähigen Streifen, die horizontal zum Heck (oder zum Bug oder zur Seite) eines Fahrzeuges angeordnet werden, ausgebildet sein. Als weiteres Merkmal ist jedoch anzuführen, dass es beim Lackieren von Fahrzeugstoßfängern immer üblicher wird, zumindest für einige der Beschichtungen (z. B. für die Grundierung) elektrisch leitfähige Farbe einzusetzen. Somit lässt sich auf den Stoßfänger eine elektrische Ladung aufbringen, um die Farbe zum Stoßfänger hin elektrostatisch anzuziehen. Dies spart Farbe und ergibt, besonders an den Ecken, eine verbesserte Beschichtung. Diese Leitfähigkeit der Farbe kann in der vorliegenden Erfindung zur Bereitstellung von einer oder mehrerer Platten des Sensors eingesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung wird die Sensor- und die Schutzplatte noch stets hinter dem Stoßfänger angebracht, aber die leitfähige Farbfläche des Stoßfängers wird mit dem Sensor kapazitiv gekoppelt. Vorzugsweise wird ein Abschnitt der Stoßfängerfläche nicht leitend ausgeführt, entweder indem dort überhaupt keine Lackierung erfolgt oder indem er mit einer nicht leitenden Farbe versehen wird. Auf diese Weise wird ein "Fenster" bereitgestellt, durch das die Sensorplatte "erkennen" kann. Somit lässt sich die leitfähige Farbfläche des Stoßfängers als Abschirmplatte einsetzen, die wenn sie mit der Schutzplatte oder Masse verbunden ist, den Sensor gegen die Erfassung unter dem Fahrzeug abschirmt und dadurch Auswirkungen der Variationen hinsichtlich der Höhe und des Material der Fläche, über die sich das Fahrzeug fortbewegt, vermeidet.
Die meisten modernen Stoßfänger umfassen eine Außenhaut aus Hartkunststoff mit einem Innenraum, der zur Aufnahme der Energie eines Zusammenpralls zumindest teilweise mit Füllmaterial, z. B. einem Schaumstoffmaterial hoher Dichte wie Polypropylenschaumstoff gefüllt ist. Diese Stoßfänger sind dafür ausgelegt, Zusammenstößen bei niedriger Geschwindigkeit ohne einen sichtbaren Dauerschaden an der Außenseite standzuhalten. Jedoch können sogar Stöße bei niedriger Geschwindigkeit die Sensorstreifen beschädigen, wenn sie zwischen der Haut eines Stoßfängers und dem Schaumstoffmaterial angeordnet sind. Es kann deshalb vorzuziehen sein, die Sensorstreifen in oder hinter das Schaumstofffüllmaterial zu montieren, um die Auswirkung von einem Zusammenprall zu minimieren und etwaige Schäden an den Sensorstreifen zu reduzieren.
Es wird jetzt eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 den Empfindlichkeitsbereich eines Sensors zeigt, der Schutz- und Sensorplatten, mit einer konstanten Breite aufweist;
2 den Bereich eines idealen Sensorprofils zeigt;
3a einen Sensor zeigt, der Sensorplatten mit jeweils konstanter Breite aufweist;
die 3b bis 3f Beispiele von Sensoren zeigen, die Sensorplatten mit nicht konstanter Breite aufweisen;
4 eine grafische Darstellung des Sensor-Ausgangssignals in Abhängigkeit des Abstandes zu einem Ziel zeigt;
5 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges zeigt, das mit einem Sekundärsensor ausgestattet ist;
6 einen modifizierten Sensor zeigt, der eine Abschirmplatte umfasst;
die 7A und 7B zwei alternative Anordnungen der in 6 gezeigten Ausführung zeigen;
8A einen Querschnitt durch einen konventionellen Fahrzeugstoßfänger zeigt;
8B einen Querschnitt durch einen Fahrzeugstoßfänger wie jenen in 8A zeigt, wobei ein
Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung hier eingeschlossen ist; die 9A und 9B Querschnitte durch einen Fahrzeugstoßfänger mit zwei alternativen Sensor-Querschnittsformen zeigen;
10 eine Ausführung zeigt, in der eine leitfähige Beschichtung eingesetzt wird; und
11 eine weitere Abwandlung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung besteht ein Sensor 1 aus zwei Streifen aus Metall oder einem sonstigen leitfähigen Material, die voneinander isoliert sind und auf der Innenseite des Stoßfängers 6 eines Fahrzeuges 10 bereitgestellt werden. Die zwei Metallstreifen bilden die Schutzplatte 3 und die Sensorplatte 2 des Sensors. Die in Bezug auf das Fahrzeug äußerste Platte wird als Sensorplatte bezeichnet und die innerste Platte, d. h. jene die dem Fahrzeug selbst am nächsten ist, wird als Schutzplatte bezeichnet. Die 3a, 3b und 3c zeigen Beispiele von der relativen Anordnung der Schutz- und Sensorplatten zueinander. Obwohl die Sensorplatten in den 3a, 3b und 3c als ebene Platten dargestellt sind, würden die geschichteten Sensoren im Einsatz am Innenseitenprofil des Stoßfängers 6 (das eventuell nicht eben ist) des Fahrzeuges angebracht, an dem sie befestigt sind.
Die Sensorplatte 2 wäre typischerweise ungefähr 25 mm breit, wohingegen die Schutzplatte 3 typischerweise eine drei- bis viermal so große Breite aufweist, wie dies in 3a dargestellt ist. Dort, wo die Sensorplatte keine konstante Breite aufweist, variiert die jeweilige relative Breite der Schutz- und Sensorplatte entlang ihrer Längen, wobei die Sensorplatte an den Enden wesentlich breiter ist als in der Mitte.
Im Einsatz sind die Schutz- und Sensorplatten an eine (nicht dargestellte) Steuereinheit angeschlossen. Die Steuereinheit liefert Hochfrequenzsignale an die Mess- und Schutzplatten. Gegenstände in der Umgebung des Fahrzeuges stellen eine Massekapazität dar. Tatsächlich wird diese Kapazität durch zwei in Serie geschaltete Kapazitäten gebildet, nämlich einer Kapazität zwischen der Sensorplatte und dem Gegenstand, die in Serie geschaltet ist mit einer Kapazität zwischen dem Gegenstand und der Masse. Die Steuereinheit misst diese Kapazität zwischen der Sensorplatte und der Masse. Die Einheit kann automatisch getriggert werden, wenn der Rückwärtsgang (für ein heckmontiertes System) eingelegt wird, manuell oder sonst wie. Nachdem die Einheit getriggert wurde, erfolgt eine Anfangskapazitätsmessung. In dem Maße, wie sich der Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Gegenstand ändert, ändert sich die Kapazität. Die gemessene Kapazität liefert eine Angabe über den Abstand zwischen etwaigen Gegenständen in unmittelbarer Nähe des Fahrzeuges und der Sensorplatte, und somit des Fahrzeugheckes. Die Steuereinheit erfasst die Kapazitätsänderung und benutzt diese, um dem Fahrer des Fahrzeuges eine Angabe über den Abstand zum Gegenstand zu liefern. Diese Angabe kann in einer Vielzahl von Möglichkeiten bereitgestellt werden. Beispielsweise lässt sich die Steuereinheit so einrichten, dass je nach Bereich zum Ziel verschiedene Töne bereitgestellt werden. Ein unterbrochener Ton könnte ausgegeben werden, wenn der Gegenstand zum Beispiel 80 cm weg ist, danach wenn das Ziel näher kommt, könnte bei etwa 50 cm der Ton eine höhere Frequenz aufweisen, und schließlich könnte bei einem nahen Bereich von etwa 30 cm der Ton in einen Dauerton übergehen, um dem Fahrer zu signalisieren, nicht weiter zurückzufahren.
1 zeigt ein Beispiel für die relativen Bereiche von drei Empfindlichkeitszonen: eine Annäherungszone; eine Nahzone und eine Stoppzone. In 1 weisen die Messplatte und die Schutzplatte konstante Breiten, wie dies in 3a dargestellt ist, auf. Es wird aus 1 ersichtlich, dass sich während das Fahrzeug zu einem Gegenstand bewegt, die jeweilige Position des Gegenstandes relativ zur Breite des Fahrzeuges den Abstand zum Fahrzeug beeinflussen würde, an dem er gemessen wird. Wenn zum Beispiel das Fahrzeug rückwärts fährt und sich einem Radabweiser nähert, der sich in der Verlängerung der Achse des Fahrzeuges befindet, dann wird der Radabweiser früher erfasst als wenn sich der Radabweiser an der äußersten linken oder rechten Ecke des Fahrzeuges befindet. Dies trifft für alle drei Erfassungszonen zu.
2 zeigt ein Idealprofil für die Messbereiche. Ein Sensor mit diesem Profil würde Gegenstände an gegebenen Abständen unabhängig von deren Relativposition zur Breite des Wagens gleichermaßen erfassen. Ziel des Sensors der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches Idealprofil durch Vergrößerung der Empfindlichkeit an den Enden des Sensors und/oder durch Verringerung der Empfindlichkeit in der Mitte des Sensors zu erreichen. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung durch Variation der Form der Sensorplatte erreicht. Anstelle eine Sensorplatte mit konstanter Breite einzusetzen, wird eine Sensorplatte eingesetzt, die an den Enden breiter ist als in der Mitte.
Um das Sensorprofil möglichst gut dem in 2 dargestellten Idealprofil anzunähern, sollte die Breite der Sensorplatte variiert werden, um der Form und Ausrichtung des Fahrzeugstoßfängers zu entsprechen. Dies würde jedoch getrennte Sensoren erfordern, die für jede verschiedene Form des Fahrzeuges und des Fahrzeugstoßfängers herzustellen wären. Es lassen sich jedoch beträchtliche Verbesserungen hinsichtlich des Sensorprofils durch Bereitstellen einer Sensorplatte erzielen, die einen mittleren Abschnitt aufweist, der im Wesentlichen eine konstante Breite längs des Mittelteils des Stoßfängers hat, wobei die Enden der Sensorplatte eine größere Breite haben, um eine verbesserte Empfindlichkeit an den Enden des Stoßfängers, die den Ecken des Fahrzeuges entsprechen, bereitzustellen.
Die Sensorplatte kann ein Profil wie in 3b dargestellt aufweisen, mit Abschnitten 5, an denen die Breite zum Ende des Stoßfängers hin stetig zunimmt oder alternativ kann die Sensorplatte einen mittleren Abschnitt konstanter Breite und zwei Endabschnitte größerer Breite wie in 3c dargestellt aufweisen. Hier werden kleine Abschnitte 4, oder Stümpfe, mit erhöhter Breite zu den Enden der Sensorplatte hinzugefügt. 3d zeigt eine modifizierte Version der in 3c dargestellten Sensorplatte. Diese Anordnung weist einen Stumpf mit erhöhter Breite auf, der sich bezüglich der Enden der Sensorplatte nicht ganz außen befindet und einen schmalen Abschnitt 4b am Ende der Sensorplatte stehen lässt. Diese Form bietet die verbesserte Empfindlichkeit um die Ecke des Fahrzeuges herum, sowie eine gleichartige Empfindlichkeit in Bezug auf Hindernisse hinter bzw. vor dem Fahrzeug, bei gleichzeitigem Ausschluss von Hindernissen auf jeder Seite des Wagens, die nicht stören würden, wenn sich das Fahrzeug vorwärts- oder rückwärtsbewegt. Wenn beispielsweise ein Wagen rückwärts in einen Stellplatz zwischen zwei anderen Wagen gefahren wird, wie dies bei einem Parkplatz der Fall ist, ist es für den Sensor nicht zweckmäßig wegen der an jeder Seite geparkten Wagen den Alarm zu triggern. Somit liefern die in 3d und 3e dargestellten Anordnungen eine verbesserte Empfindlichkeit an den Ecken des Fahrzeuges ohne dabei eine unnötige Empfindlichkeit hinsichtlich der Gegenstände an der Seite des Fahrzeuges bereitzustellen, die nicht die Durchfahrt des Fahrzeuges behindern. Der Abschnitt mit vergrößerter Breite, der sich zwar in der Nähe, aber nicht ganz an den Enden befindet, stellt eine höhere Empfindlichkeit an den Ecken bereit.
Viele Stoßfänger weisen an ihnen angebrachte Artikel wie Nummernschilder, Einfassungen, Leuchten usw. auf, die, wenn sie metallisch sind, die Empfindlichkeit des Sensors um einen ortsgebundenen Teil des Stoßfängers herum beeinflussen. Nummernschilder sind häufig aus Metall hergestellt oder enthalten eine metallische Reflexionsschicht, um die Sichtbarkeit des Schildes bei schlechter Beleuchtung zu verbessern. Jedoch kann das Vorhandensein des metallischen Materials die Sensorempfindlichkeit verringern und somit die Konstanz des Erfassungsbereiches des Sensors in unmittelbarer Nähe des Nummernschildes beeinflussen. Dieses Problem lässt sich lösen, indem man die Breite der Sensorplatte im Bereich 45 hinter dem Nummernschild 46 vergrößert. Das Metall im Nummernschild stellt die kapazitive Kopplung zum Sensor her und wirkt selbst als Teil des Sensors. Die in 3f dargestellte Anordnung zeigt ein Beispiel für eine modifizierte Sensorplatte.
Die Sensor- und Schutzplatten werden an der Innenfläche der äußeren Ecke der Stoßfängeraußenhaut bereitgestellt, so dass die Platten vor Beschädigungen geschützt sind, sich aber noch möglichst nahe am Fahrzeugheck befinden. Die Platten können jedoch im Stoßfänger geformt werden. Um die Sensor- und Schutzplatten zu schützen, können sie im oder hinter dem Schaumstoff oder in oder hinter einem ähnlichen Füllmaterial 15 des Stoßfängers angebracht werden. Die 9A und 9B zeigen Beispiele von Ausführungen, wo die Sensor- und Schutzplatten im Packstoff montiert sind.
Ein erfindungsgemäßer kapazitiver Sensor erfasst jeden Gegenstand, der eine ausreichende Masse besitzt, insbesondere Gegenstände, die sogar nur eine geringe Leitfähigkeit besitzen. Somit werden Gegenstände wie Beton, Holz, Metall, Steine und organische Materialien wie Menschen, Tiere, Pflanzen oder Bäume problemlos erfasst. Gegenstände, die jedoch massearm sind und isolieren, wie Kunststoffe, die bei Verkehrsleitkegeln zur Anwendung kommen, liefern ein schlechtes Ausgangssignal.
4 zeigt eine grafische Darstellung, die eine Angabe bezüglich der Art des Ausgangssignals liefert, das durch den Sensor für einen Gegenstand, der sich in einem gewissen Abstand befindet, bereitgestellt wird. Speziell in 4 wird das Ausgangssignal infolge einer Metallstange mit einem Durchmesser von 2,5 cm bei verschiedenen Abständen zum Sensor dargestellt. Es ist aus 4 ersichtlich, dass das vom Sensor gelieferte Ausgangssignal eine exponentielle Form aufweist. Obwohl die Empfindlichkeit und Amplitude des Ausgangssignals von Gegenstand zu Gegenstand variiert, ist die grundlegende Form der Ausgangssignal-Charakteristik im Wesentlichen für alle Gegenstände gleich.
Bei einer praktischen Realisierung wird der Fahrer des Fahrzeuges in dem Maße, wie das Spannungs-Ausgangssignal vom Sensor oberhalb von vorgegebenen Schwellwerten ansteigt, mit verschiedenen Arten von Warnmeldungen versorgt, beispielsweise an den Bereichsgrenzen von 80, 50 und 30 cm. Massearme oder isolierende Gegenstände liefern jedoch ein viel kleineres Sensor-Ausgangssignal und die Warnmeldung, die normalerweise für die meisten anderen leitenden Gegenstände bei einem Abstand von 80 cm getriggert würde, würde in diesem Falle erst bei einem Abstand von nur 40 cm getriggert. Dies stellt nur eine sehr enge Spanne zur Verfügung, innerhalb der sich der Sensor von der Anzeige des Höchstbereiches bis zur Anzeige des entsprechend verringerten Mindestbereiches bewegt. Darüber hinaus liefert dies eine inkonsistente Anzeige des Bereiches eines Gegenstandes. Es ist ungünstig, wenn sich der Fahrer daran gewöhnt hat, die erste Warnmeldung bei einem Bereich von 80 cm zu erhalten, ihn plötzlich mit der Warnmeldung zu konfrontieren, die ihn erst bei 40 cm erreicht, was dazu führen kann, dass der Fahrer das Fahrzeug nicht schnell genug zum Halten bringt.
Da die allgemeine Form der Ausgangssignal-Charakteristik des Sensors bekannt ist, lässt sich durch Überwachung des Sensor-Ausgangssignals während der Hinbewegung des Fahrzeuges zu einem Gegenstand, anhand der Änderungsgeschwindigkeit des Sensor-Ausgangssignals und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermitteln, wo sich auf der Charakteristik das Sensor-Ausgangssignal befindet und ob der Gegenstand aus einem Material besteht, das ein starkes Ausgangssignal liefern würde oder aus einem Material besteht, das ein schwaches Ausgangssignal liefern würde. Dies kann einfach durch Überwachen des Sensor-Ausgangssignals und Prüfen der Größenordnung des Ausgangssignals und der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals erfolgen und wenn das Ausgangssignal, obwohl es schwach ist, mit dem Abstand schnell ansteigt, kann der Sensor herausfinden, dass der Gegenstand sich viel näher am Fahrzeug befindet als ein "typischer" Gegenstand. Der Sensor kann dann den für den Abstandsbereich des Gegenstandes vom Fahrzeug angemessenen Alarm triggern. Dies kann einfach darin bestehen, die Warnmeldung des mittleren Bereiches anstelle der Warnmeldung des Fernbereiches bereitzustellen oder das auf die Eigenschaften des ausgewählten Gegenstandes ansprechende Sensor-Ausgangssignal aktiv nachzukalibrieren, um ein genaues Ausgangssignal für den Abstand des Gegenstandes zu liefern.
Wo ein Fahrzeug über einen unebenen Boden fährt, variiert die Höhe des Sensors über dem Boden. In ähnlicher Weise hat die beim Manövrieren des Fahrzeuges durch Bremsen oder Beschleunigen verursachte Änderungsgeschwindigkeit eine Tendenz, das Nach-vorne- oder Nach-hinten-Neigen des Fahrzeuges infolge einer federnden Aufhängung des Fahrzeuges zu bewirken. Deshalb werden sich die Enden des Fahrzeuges, insbesondere beim scharfem Bremsen oder Beschleunigen, beträchtlich auf- oder abbewegen, was wiederum die Variation der Höhe des Sensors über dem Boden verursacht. Obwohl das Vorhandensein der Fläche, über die das Fahrzeug fährt, einen Einfluss auf den Sensor hat, bleibt dieser solange die Höhe des Sensors über der Fläche konstant bleibt, konstant und somit kann der Einfluss der Fläche unberücksichtigt bleiben. Wenn jedoch die Höhe des Sensors über dem Boden wegen der Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeuges variiert, dann wirkt sich diese Schwankung als Einfluss des Bodens auf den Sensor in bedeutendem Maße aus. Dies kann bewirken, dass der Sensor glaubt, dass sich ein Gegenstand näher am bzw. weiter weg vom Fahrzeug befindet als es tatsächlich der Fall ist und dieser Umstand kann eine unerwünschte Warnmeldung triggern. Während dieses Problem durch Verringerung der Sensorempfindlichkeit gelöst werden kann, reduziert dies deutlich den wirksamen Bereich, in dem der Sensor sinnvoll eingesetzt werden kann.
Um dieses Problem zu lösen, wird das Fahrzeug bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem zweiten Sensor 20 ausgestattet, damit eine Angabe der Höhe des Hauptsensors über dem Boden bereitgestellt werden kann und Höhenänderungen kompensiert werden können.
Dieser zweite Sensor 20 kann ein kapazitiver Sensor sein, der eine ähnliche Ausführung wie der Hauptsensor 1 aufweist. Auf diese Weise liefert der zweite Sensor 20 ein mit dem Bodenabstand verknüpftes Ausgangssignal, und zwar durch Subtrahieren seines Ausgangssignals von dem Ausgangsignal des nach außen gerichteten Hauptsensors. Der Einfluss durch Änderungen des Bodenabstandes ist somit eliminiert. Dadurch kann die Empfindlichkeit des Hauptsensors 1 aufrechterhalten werden, so dass sich Gegenstände in einem größeren Abstandsbereich erfassen lassen.
Obwohl es günstig ist, den zweiten Sensor 20 als kapazitiven Sensor bereitzustellen, der effektiv als Referenz wirkt, ist es auch möglich, irgendeine andere Sensorart zur Höhenangabe zu verwenden, die sich geeignet kalibrieren lässt, um ein Ausgangssignal zur Kompensation der Höhenänderungen bereitzustellen, die durch den Hauptsensor erfasst werden. Beispielsweise lässt sich ein Fahrzeug, das schon mit einem Bodenfreiheitssensor ausgestattet ist, modifizieren, um dem Sensor der vorliegenden Erfindung ein Ausgangssignal von jenem Höhengeber zu liefern.
Obwohl die obige Abwandlung für eine Kompensation hinsichtlich der Änderungen der Höhe des Bodens sorgt, über den das Fahrzeug direkt unterhalb des Sensors fährt, kann in der Praxis das Fahrzeug über einen ebenen Boden zu einer geneigten Fläche oder zu einem unebenen Boden, z. B. einem Bordstein, manövriert werden. Unter diesen Umständen würde der nach außen gerichtete Hauptsensor die Höhenänderung erfassen, bevor der Höhengeber dies tut und würde deshalb inegeführt werden, indem er glaubt, dass es einen Gegenstand näher als dies wirklich der Fall ist gäbe und möglicherweise einen Fehlalarm triggern.
Folglich wird bei einer weiteren Abwandlung der vorliegenden Erfindung der Sekundärsensor so angeordnet, dass er sowohl vom Fahrzeug aus etwas nach außen als auch nach unten zeigt. Dies lässt sich in 5 erkennen, wo der Sekundärsensor 20 die Höhe des Bodens vom Fahrzeug aus nach außen erfasst anstelle sie direkt unter dem Heck des Fahrzeuges zu erfassen. So kann der Sekundärsensor 20 eine genauere Angabe über die Höhe des Hauptsensors 1 bezüglich des Bodens liefern, den der Hauptsensor erfasst. Dies wiederum liefert eine genauere Korrektur für die Variation bezüglich der Höhe des Bodens, oberhalb dem der Sensor seine Erfassung vornimmt.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine weitere Abwandlung des Sensors bereitgestellt. Anstelle einen Sekundärsensor einzusetzen, der die Höhe des Hauptsensors über dem Boden erfasst, kann der Hauptsensor so modifiziert werden, dass die Empfindlichkeit im Bereich direkt unter dem Sensor und möglicherweise vom Fahrzeug aus nach außen verringert wird. Dies wird erzielt, indem eine unterhalb der Sensorplatte montierte Abschirmplatte 7 bereitgestellt wird, die die Sensorempfindlichkeit im Bereich unterhalb des Sensors verringert. Im Grunde verhindert die Abschirmplatte 7, dass der Sensor den Boden unter ihm "sieht" und somit blind oder zumindest unempfindlich gegenüber jeglichen Höhenänderungen bezüglich des Bodens ist.
6 zeigt schematisch wie der Sensor gemäß der ersten Ausführungsform modifiziert würde. Bei dieser Ausführungsform wird die Schutzplatte einfach nach unten und um die Unterseite der Sensorplatte verlängert, um als Abschirmplatte 7 wirken zu können. Die 7A und 7B zeigen diesbezüglich zwei alternative Varianten. In 7A ist die Abschirmplatte 7 eine separate, unter dem Sensor bereitgestellte Platte, die dann elektrisch mit der Schutzplatte verbunden wird. Wie in 7A dargestellt, kann dies durch eine galvanische Drahtverbindung, aber auch durch eine kapazitive Verbindung mit der Schutzplatte realisiert werden. Obwohl 6 und 7A eine im Wesentlichen senkrechte Anordnung der Abschirmplatte 7 zum Hauptteil der Schutzplatte und Sensorplatte zeigen, ist dies nicht wesentlich. Wie in 7B dargestellt, kann die Abschirmplatte 7 unter einem Winkel angeordnet sein, mit Hilfe dessen eingestellt werden kann, wie viel Abschirmung bereitgestellt werden muss und welcher Bereich um den Sensor abgeschirmt wird. So kann der Sensor entsprechend verschiedener Anforderungen und verschiedener Realisierungen modifiziert werden. Wenn beispielsweise der Sensor bei verschiedenen Fahrzeugen oder in verschiedenen Positionen am gleichen Fahrzeug eingesetzt wird, wird der Bereich, den die Abschirmplatte 7 abzuschirmen hat, je nach der Höhe auf der der Sensor positioniert ist und dem relativen Ort des Sensors variieren.
Wie oben angegeben wurde, ist die Abschirmplatte 7 mit der Schutzplatte verbunden. Es ist jedoch auch möglich, die Abschirmung mit der Masse zu verbinden, z. B. durch deren Anschluss an die Karosserie, oder durch deren Verbindung mit einem beliebigen vorgegebenen Gleichstrompotenzial. Dies hätte einen vergleichbaren Effekt, wie deren Verbindung mit der Schutzplatte. Im gezeigten Beispiel befindet sich die Abschirmplatte 7 in unmittelbarer Nähe des Sensors. Bei der praktischen Realisierung kann es jedoch günstiger sein, die Abschirmplatte 7 weiter weg von der Schutzsensorplatte zu positionieren oder ungünstig sein, eine galvanische Verbindung zwischen der Schutzplatte und Abschirmplatte 7 bereitzustellen. Somit kann es bei einigen Realisierungen günstiger sein, die Abschirmung mit der Masse zu verbinden oder sogar einen vorhandenen Teil des Fahrzeuges, an dem der Sensor angebracht ist, zu verwenden, um ihn als Abschirmung wirken zu lassen.
8A zeigt ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der Einbau in einen Fahrzeugstoßfänger erfolgt ist. Wie durch den Vergleich zwischen der 8A und 8A erkennbar ist, ist keine Abwandlung des äußeren Erscheinungsbildes des Stoßfängers erforderlich. Stattdessen kann der Sensor einfach in den stoßdämpfenden Schaumstoff 15 eingebettet werden, der in moderneren Stoßfängern vorhanden ist. Bei der in 8A gezeigten Ausführung ist ein Teil des Schaumstoffes 15 entfernt und der Sensor dort eingebettet worden. Unter der Annahme, dass der energieabsorbierende Schaumstoff 15 jedoch nicht signifikant leitend ist, könnte in diesem Falle der Sensor so geformt werden, dass er vollständig im Schaumstoff eingeschlossen ist und somit jede Reduzierung hinsichtlich der vorhandenen Schaumstoffmenge minimiert wird.
Die 9A und 9B zeigen zwei weitere Beispiele zu dem Sachverhalt, wie die Sensoren im Füllmaterial (stoßdämpfendern Material) des Stoßfängers eingebettet werden können. Diese zwei Ausführungsformen zeigen außerdem, wie sich das Sensorprofil modifizieren lässt, um die Sensorempfindlichkeit gegenüber Gegenständen unter dem Fahrzeug zu verringern. Durch Nach-vorne-Abwinkeln des Unterteils des Sensors oder durch das Nach-vorne-Absetzen des Unterteils mit Hilfe eines Verbindungsteils wird die Sensorempfindlichkeit gegenüber Gegenständen wie dem Boden verringert. Darüber hinaus wird durch Einbetten des Sensors in den Stoßfänger dieser vor Schäden geschützt, die durch unerwünschte Schläge und Zusammenstöße bei niedriger Geschwindigkeit verursacht werden können.
10 zeigt eine praktische Ausführungsform des Sensors, der in einem Stoßfänger unter Verwendung einer leitenden, am Stoßfänger als Teil des Lackierverfahrens bereitgestellten Fläche integriert ist.
10 zeigt einen Sensor mit Schutz- und Sensorplatte, die im Wesentlichen wie oben beschrieben angeordnet sind. Jedoch wird anstelle der Bereitstellung einer separaten Platte, die als Abschirmung wirkt, die Fläche des Stoßfängers mit einer leitfähigen Fläche bereitgestellt. Viele Stoßfänger werden jetzt mit elektrisch leitfähiger Farbe beschichtet, zumindest was einige der an ihnen aufgebrachten Beschichtungen betrifft. Insbesondere kann eine elektrisch leitfähige Primer-Beschichtung bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann durch Aufbringen einer elektrischen Ladung auf den Stoßfänger, die Farbe elektrostatisch angezogen werden, was Farbe spart und speziell an den Ecken eine verbesserte Beschichtung ergibt.
Deshalb kann durch Bereitstellen einer leitfähigen Fläche, die unter und auch etwas vor der Sensorplatte liegt, wie dies in 10 dargestellt ist, genau diese Fläche verwendet werden, um als Abschirmplatte 7 zu wirken. Wie oben beschrieben wurde, kann die Abschirmplatte 7 mit der Schutzplatte oder direkt mit der Masse verbunden werden. Eine solche Verbindung lässt sich leicht an einem beliebigen Punkt auf der Oberfläche des Stoßfängers bereitstellen. Jedoch kann es aus einem praktischen Gesichtspunkt ungünstig oder relativ teuer sein, eine galvanische elektrische Verbindung an der Außenfläche eines Stoßfängers bereitzustellen. Deshalb kann bevorzugt werden, eine Verbindung mit der leitfähigen Fläche des Stoßfängers unter Verwendung einer kapazitiven Verbindung bereitzustellen. Dies lässt sich erzielen, indem eine leitfähige Fläche oder Platte an der Innenfläche des Stoßfängers bereitgestellt wird, die dann elektrisch mit der Schutzplatte oder Masse verbunden wird. Die Haut 32 des Stoßfängers ist relativ dünn und besteht im Allgemeinen aus einem elektrisch isolierenden Material. Dies ermöglicht die Bildung eines Kondensators, der eine gute kapazitive Verbindung durch die Haut 32 des Stoßfängers bereitstellt. Auf diese Weise wird durch die Bildung einer Verbindung auf der Innenfläche des Stoßfängers die Notwendigkeit für elektrische Verbindungen durch oder um die Außenseite der Stoßfängeraußenhaut 32 vermieden. Auch die Einschränkungen bezüglich des äußeren Erscheinungsbildes und der Anordnung der Verbindungen sind weniger Ausschlag gebend als wenn sie normalerweise auf der Außenfläche des Stoßfängers sichtbar wären.
Obwohl ist es vorzuziehen ist, eine leitfähige Fläche auf dem Stoßfänger bereitzustellen, die nicht die gesamte Fläche der Stoßfängeraußenhaut 32 abdeckt, würde dies nicht das Funktionieren des Sensors verhindern. Wenn eine leitfähige Fläche über die gesamte Fläche der Stoßfängeraußenhaut 32 ausgedehnt würde, würde diese auch den Teil vor der Sensorplatte umfassen. Dies erhöht die Gesamtempfindlichkeit des Sensors, indem man die leitfähige Fläche als Sensorplatte wirken lässt. Allerdings ist dann der Ausschluss der Bodeneffekte nicht so gut.
Um dieses Problem zu lösen, kann ein kleines "Fenster" in der leitfähigen Fläche direkt vor dem Sensor bereitgestellt werden, so dass die Stoßfängeraußenhaut 32 fast vollständig mit einer leitfähigen Fläche beschichtet werden kann. Dieses "Fenster" würde der Aufrechterhaltung des Sensorempfmdlichkeit direkt im Außenbereich des Fahrzeuges dienen, d. h. im Bereich jeweils direkt hinter oder direkt vor dem Fahrzeug, bei gleichzeitiger Bereitstellung der nützlichen Empfindlichkeitsverringerung unterhalb des Sensors. Ein solches Fenster kann durch Abdecken eines Teils der Stoßfängeraußenhaut 32 bereitgestellt werden, wenn eine leitfähige Fläche aufgebracht wird oder durch Entfernen eines Teils der leitfähigen Fläche, nachdem sie auf die gesamte Stoßfängeraußenhaut 32 aufgebracht wurde.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführung wird eine leitfähige Beschichtung 30, 30a auf der Stoßfängeraußenhaut 32 oberhalb 30a und unterhalb 30 aufgebracht, wobei der Sensor dazwischen mit einer nicht leitfähigen Beschichtung 31 oder keiner Beschichtung bereitgestellt wird. 11 zeigt eine nicht leitfähige Beschichtung 31. Bei der Ausführung in 11 ist die Anordnung der Schutz- und Sensorplatten vergleichbar mit denen der oben gezeigten Ausführungen. Jedoch ist bei dieser Ausführung die Schutzplatte verlängert und herunter- und unter die Sensorplatte gebogen, um die Sensorempfindlichkeit unterhalb des Sensors zu verringern. Die Schutzplatte wird dann weiter verlängert und so gebogen, dass sie längs der Innenfläche der Stoßfängeraußenhaut 32 verläuft, um eine kapazitive Kopplung mit der leitfähigen Fläche der Stoßfängeraußenhaut 32 bereitzustellen, die so als Abschirmplatte 7 wirkt. Diese kapazitive Kopplung wird dort ausgebildet, wo sich die verlängerte Schutzplatte und die leitfähige Beschichtung 30 überlappen (33a, 33b). Dadurch ist es möglich, den Sensor sehr einfach durch Bereitstellen einer einzigen Schutzplatte zu bilden, die für die Anbringung an der Stoßfängeraußenhaut 32 mit einer zwischen der Schutzplatte und Stoßfängeraußenhaut angeordneten Sensorplatte 32 aufgebaut ist, wobei sich dazwischen Isolatoren 8 befinden. Diese Anordnung bietet ein sehr flexibles System, das für die Verbindung mit einer großen Gruppe von verschiedenen Stoßfängerbauformen aufgebaut werden kann, ohne auf bestimmte Stoßfängerbauformen eingeschränkt zu sein. Die Schutzplatte kann einfach durch ein biegsames leitendes Blech wie z. B. einem Bogen Metallfolie gebildet werden, der auf einer Seite eine Klebefläche aufweist, die es gestattet, den Sensor an die Stoßfängeraußenhaut 32 und an die Sensorplatte und den Schichtwerkstoff der Isolierräume zu kleben.
Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich eines heckmontierten Stoßfängers beschrieben wurde, wird anerkannt werden, dass der Sensor an jedem Teil des Fahrzeuges, der die Seiten, die Vorderseite oder sogar das Dach umfasst, angebracht werden kann, um zum Beispiel Fahrzeuge vor dem Aufprall an niedrigen Decken, Brücken usw. zu schützen. Zusätzliche Sensoren, die Masse- und Sensorplatten umfassen, könnten an geeigneten Orten bereitgestellt werden, um diese verschiedenen Teile eines Fahrzeuges zu schützen. Diese zusätzlichen Sensoren können mit separaten Sensorschaltkreisen bereitgestellt werden, um eine getrennte Anzeige einer Gefahr zu liefern. Jedoch können einige oder alle Sensoren unter Verwendung eines einzigen Kreises, entweder durch abwechselndes Multiplexen des Signals von jedem Sensor oder durch einfaches gemeinsames Abtasten aller Sensoren, abgetastet werden, um eine Gesamtwarnmeldung für gefährliche Gegenstände, denen sich das Fahrzeug nähert, bereitzustellen.

Claims

Näherungssensor (1) für ein Fahrzeug, umfassend: eine innerste Schutzplatte (3); eine im Allgemeinen längliche äußerste Sensorplatte (2) und Berechnungsmittel zur Bereitstellung der Abstandsinformation, basierend auf der Kapazität zwischen der Sensorplatte und der elektrischen Masse, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Sensorplatte entlang ihrer Länge variiert, um Abschnitte mit höherer Empfindlichkeit bereitzustellen.
Sensor nach Anspruch 1, wobei die Schutzplatte und die Sensorplatte nahe zueinander angeordnet sind.
Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei, im Einsatz, die Schutzplatte zwischen der Sensorplatte und dem Fahrzeug (10) anzuordnen ist.
Sensor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Sensorplatte eine nicht konstante Breite entlang ihrer Lange aufweist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorplatte einen Abschnitt (4, 5) an jedem Ende aufweist, dessen Breite größer ist als die des Abschnitts in der Mitte.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Breite der Sensorplatte an einem bestimmten Punkt entlang der Länge der Sensorplatte nach der Form und Ausrichtung eines Stoßfängers (6) gewählt wird, an dem, im Einsatz, der Sensor anzubringen ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mittelteil der Sensorplatte eine im Wesentlichen konstante Breite mit Endabschnitten (4, 5) aufweist, die mindestens einen Abschnitt mit einer größeren Breite haben.
Sensor nach Anspruch 7, wobei die Breite der Endabschnitte (5) der Sensorplatte zu den Enden hin stetig zunimmt.
Sensor nach Anspruch 7, wobei die Breite der Endabschnitte (4) konstant ist.
Sensor nach Anspruch 7, wobei die Endabschnitte einen ersten Teil (4), dessen Breite größer ist als die des mittleren Teils und einen zweiten äußersten Teil (4b) umfassen, dessen Breite kleiner ist als die des ersten Teils.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzplatte ein länglicher Streifen ist.
Sensor nach Anspruch 10, wobei die Schutzplatte eine Breite aufweist, die an den Enden größer ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Breite der Schutzplatte an einem bestimmten Punkt nach der Form und Ausrichtung des Stoßfängers ausgewählt wird, an dem sie im Einsatz anzubringen ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Berechnungsmittel die Abstandsinformation, basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, der ermittelten Kapazität und der Änderungsgeschwindigkeit der ermittelten Kapazität, ermitteln.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der außerdem einen zweiten Sensor (20) zur Bereitstellung eines für die Höhe repräsentativen Kompensationssignals des Sensors über dem Boden umfasst und wobei die Berechnungsmittel so ausgelegt sind, dass die Abstandsinformation unter Verwendung des Kompensationssignals korrigiert wird.
Sensor nach Anspruch 15, wobei der zweite Sensor (20) ein kapazitiver Sensor ist.
Sensor nach Anspruch 15 oder 16, wobei der zweite Sensor (20) so angeordnet ist, dass die Höhe des Sensors über dem Boden vom Fahrzeug weg erfasst wird.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieser außerdem eine Abschirmplatte (7) umfasst.
Sensor nach Anspruch 18, wobei die Abschirmplatte (7) mit der Schutzplatte (2) verbunden ist.
Sensor nach Anspruch 18, wobei die Abschirmplatte (7) mit der elektrischen Masse verbunden ist.
Sensor nach Anspruch 19 oder 20, wobei der Anschluss der Abschirmplatte (7) durch kapazitive Kopplung erfolgt.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 21, wobei die Abschirmplatte unterhalb der Sensorplatte angeordnet ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 22, wobei die Abschirmplatte als elektrisch leitfähige Beschichtung auf der Oberfläche eines Gegenstandes ausgebildet ist, an dem Sensor angebracht ist.
Sensor nach Anspruch 23, wobei die leitfähige Beschichtung ein Lack ist.
Fahrzeugstoßfänger (6), der einen daran angebrachten Sensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Fahrzeugstoßfänger nach Anspruch 25, wobei die Schutzplatte (3) und die Sensorplatte (2), im Einsatz, auf der innersten Seitenfläche des Stoßfängers angebracht werden.
Fahrzeugstoßfänger nach Anspruch 25 oder 26, wobei die Schutzplatte und die Sensorplatte sich im Wesentlichen entlang der Gesamtlänge des Stoßfängers erstrecken.
Fahrzeugstoßfänger nach Anspruch 25, 26 oder 27, wobei die Sensorplatte einen oder mehrere Abschnitte (4, 5) mit zunehmender Breite entlang der Länge aufweist, gemäß Hindernissen am Stoßfänger im Außenbereich der Sensorplatte.
Fahrzeugstoßfänger nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei die Schutzplatte und die Sensorplatte mindestens teilweise im Stoßdämpfungsmaterial (15) des Stoßfängers gekapselt sind.
Fahrzeugstoßfänger nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei die Schutzplatte und die Sensorplatte sich hinter dem Stoßdämpfungsmaterial (15) des Stoßfängers befinden.
Fahrzeugstoßfänger nach einem der Ansprüche 25 bis 30, falls abhängig von Anspruch 15, wobei der zweite Sensor (20) am Stoßfänger angebracht ist.
Fahrzeug (10), das einen oder mehrere Sensoren nach einem der Ansprüche 1 bis 24 oder eine oder mehrere Fahrzeugstoßfänger nach einem der Ansprüche 25 bis 31 aufweist, die daran angebracht sind.