DE102008036240A1

DE102008036240A1 - Anordnung und Verfahren zur Erfassung eines kapazitiven Objekts in einem Observationsbereich

Info

Publication number: DE102008036240A1
Application number: DE102008036240A
Authority: DE
Inventors: Goetz Richter; Ulrich Eger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-08-02
Filing date: 2008-08-02
Publication date: 2010-02-04

Abstract

Eine Anordnung zur Erfassung eines kapazitiven Objekts in einem Observationsbereich, umfassend eine Elektrodeneinrichtung als Teil eines Kondensatorsystems mit objektabhängiger Kapazität, einen vorgeschalteten Signalgenerator und eine nachgeschaltete Auswerteeinheit zur Auswertung eines vom Signalgenerator an das Kondensatorsystem gelieferten Signals, um so das Objekt zu erfassen, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodeneinrichtung als Metallelement (MD) eines zwischen einer geschlossenen Ruhe- und einer geöffneten Wirkstellung verstellbaren Dachsegments (D) einer Fahrzeugkarosserie (K) vorgesehen ist, wobei zumindest in der Ruhestellung des Dachsegments eine elektrisch leitende Verbindung (V1, V2) zwischen dem Metallelement und einem metallenen Anteil (R) der übrigen Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung eines kapazitiven Objekts, beispielsweise des Körperteils eines Lebewesens, in einem Observationsbereich, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren.
Bei automatischen Öffnungs- oder Schließbewegungen stellt sich das Problem der Überwachung des sich derart bewegenden Elements. Insbesondere muss sichergestellt werden, dass kein Lebewesen von dem sich bewegenden Element beim Öffnen bzw. Schließen eingeklemmt wird. Eine elegante Lösung für einen derartigen Einklemmschutz stellt die Nutzung des feldelektrischen Wechselwirkungseffektes dar. Hierbei wird ausgenutzt, dass der elektrisch leitende Körper eines Lebewesens das elektrische Feld einer Elektrodeneinrichtung, an der eine Spannung anliegt, durch seine Präsenz in diesem Bereich beeinflusst.
Eine solche gattungsgemäße Anordnung ist aus der DE 10 2006 051 178 bekannt. Hier wird ein Signalgenerator über einen ersten Kondensator an eine Elektrodeneinrichtung angeschlossen, die sowohl mit einer Auswerteeinheit als auch mit einem zweiten Kondensator verbunden ist. Damit ergibt sich ein kapazitiver Spannungsteiler, mit einem Wert der abhängig ist von der Präsenz eines kapazitiven Objekts, beispielsweise des Körperteils eines Lebewesens, im Bereich der Elektrodeneinrichtung. Damit ist die Präsenz eines Lebewesens im Observationsbereich über die Auswertung des vom Signalgenerator an das Kondensatorsystem und die Elektrodeneinrichtung gelieferten Signals durch die Auswerteeinheit feststellbar.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die gattungsgemäße Anordnung zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist die Elektrodeneinrichtung als Metallelement eines Dachsegments einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen, wobei das Dachsegment zwischen einer geschlossenen Ruhe- und einer geöffneten Wirkstellung verstellbar ausgeführt ist, und wobei zumindest in der Ruhestellung des Dachsegments eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Metallelement und einem metallenen Anteil der übrigen Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die Nutzung des feldelektrischen Wechselwirkungseffektes, zur Realisierung eines Einklemmschutzes, eine elektrische Isolierung des Dachsegments von den metallenen Anteilen der übrigen Fahrzeugkarosserie erforderlich macht. Damit ist der üblicherweise vorhandene Faraday'sche Käfig der Fahrzeugkarosserie nur noch stark eingeschränkt vorhanden. Daraus resultiert eine nicht hinnehmbare Verminderung des Schutzes der Fahrzeuginsassen vor einem Blitzeinschlag ins Fahrzeug. Zudem ergibt sich damit eine Verschlechterung bezüglich in das Fahrzeuginnere eindringender elektromagnetischer Störstrahlung (EMV). Hier schafft die Erfindung nun Abhilfe, indem zumindest in der Ruhestellung des Dachsegments, d. h. bei geschlossenem Dach, vermittels der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Metallelement des Dachsegments und einem metallenen Anteil der übrigen Fahrzeugkarosserie wieder ein als Faraday'scher Käfig ausgebildetes Fahrzeug geschaffen wird und somit ein sicherer Schutz der Insassen vor einem Blitzeinschlag bzw. von Elektronikbauteilen vor eindringender elektromagnetischer Störstrahlung gegeben ist.
Dabei ist die Nutzung des feldelektrischen Wechselwirkungseffektes, zur Realisierung eines Einklemmschutzes, weiterhin gegeben, indem die elektrisch leitende Verbindung für den Fall der Verstellung des Dachsegments aufgetrennt, d. h. gelöst, wird. Damit ist für den Fall der Verstellung, d. h. beim Öffnen und/oder beim Schließen des Dachsegments, an das Metallelement des Dachsegments ein elektrisches Potential anlegbar und somit ein entsprechender Einklemmschutz realisierbar. Dies stellt zudem keine Einschränkung der Funktionsfähigkeit dar, da der Einklemmschutz ja nur dann benötigt wird, wenn das Dachsegment auch verstellt wird. Nur in diesem Fall ist also eine elektrische Isolierung zwischen dem Metallelement des Dachsegmentes und dem metallenen Anteil der übrigen Fahrzeugkarosserie notwendig, um das Öffnen und/oder Schließen des Dachsegments zu überwachen. Dabei kann natürlich auch vorgesehen sein, eine derartig elektrisch leitende Verbindung zusätzlich auch in der geöffneten Wirkstellung des Dachsegments vorzusehen. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Dachsegmenten mit mehreren unterschiedlichen Wirkstellungen. Abhängig von der Ausführungsform des Dachsegments ist dabei eine Vielzahl möglicher Verstellarten möglich, beispielsweise ein Verschieben, Schwenken und/oder Heben. In jedem Fall wäre bei einer Verstellung des Dachsegments, d. h. bei dessen Bewegung, ein entsprechender Einklemmschutz mittels einer Nutzung der feldelektrischen Wechselwirkung realisierbar.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Dachsegment als Cabrioletdach ausgeführt. Dabei kann als Metallelement zumindest ein Teil des Metallgestänges bzw. der -spriegel des Cabrioletdaches vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Verdeckstoff wenigstens bereichsweise eine Folie, ein Drahtgeflecht o. ä. als Elektrodeneinrichtung aufweisen. Damit ergibt sich eine sichere Überwachung des Auf- und Zufaltens des Cabrioletdaches unter Nutzung des feldelektrischen Wechselwirkungseffekts.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Dachsegment als Schiebe- bzw. Schiebehebedach ausgeführt. Dabei kann als Metallelement ein Metallrahmen eines Verbunddaches oder auch eine Metallaußenhaut des Daches vorgesehen sein. Damit ergibt sich eine sichere Überwachung des Öffnens bzw. Schließens eines solchen Daches.
Bevorzugt wird die elektrisch leitende Verbindung über ein separates Bauteil, das in Ruhestellung des Dachsegments das Metallelement des Dachsegments und den metallenen Anteil der übrigen Fahrzeugkarosserie elektrisch verbindet, realisiert. Dies stellt eine konstruktiv einfache Lösung zur sicheren Herstellung einer elektrischen Verbindung dar. Das separate Bauteil wird dabei vor dem Öffnen des Dachsegments aus seiner Position gelöst und so die elektrische Verbindung zwischen dem Metallelement des Dachsegments und dem metallenen Anteil der übrigen Fahrzeugkarosserie unterbrochen. Damit ist der auf dem feldelektrischen Wechselwirkungseffekt beruhende Einklemmschutz realisierbar. Nach durchgeführter Schließung des Dachsegments wird das separate Bauteil wiederum in Position gebracht und stellt damit eine elektrisch leitende Verbindung und somit einen Faraday'scher Käfig sicher. Die jeweilige Positionierung kann dabei manuell und/oder automatisch vorgesehen sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das separates Bauteil zusätzlich ausgebildet zur mechanischen Verriegelung des Dachsegments mit der Fahrzeugkarosserie, insbesondere als Fanghaken oder als Kralle zur mechanischen Verbindung des Dachsegments mit der Fahrzeugkarosserie. Damit ist das separate Bauteil also sowohl zur mechanische Verriegelung des Dachsegments als auch zusätzlich zur Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung vorgesehen. Eine derartige elektrische und mechanische Doppelfunktion des separaten Bauteils stellt eine kostengünstige Mehrfachnutzung dar.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrisch leitende Verbindung über eine schaltbare elektrische Leitung, insbesondere ein schaltbares Massekabel, zwischen dem Metallelement des Dachsegments und dem metallenen Anteil der übrigen Fahrzeugkarosserie ausgeführt. Dies stellt eine etwas aufwändigere, aber sehr komfortable Lösung dar. Die elektrisch leitende Verbindung ist dabei in der Ruhestellung und ggf. auch in der Wirkstellung des Dachsegments eingeschaltet, beispielsweise mittels eines Relais. Während des Öffnens und/oder Schließens des Dachsegments wird die elektrisch leitende Verbindung ausgeschaltet, zur Realisierung des auf dem feldelektrischen Wechselwirkungseffekt beruhenden Einklemmschutzes. Bei dieser Ausführungsform ist als zusätzlicher Vorteil die Möglichkeit gegeben, die elektrisch leitende Verbindung bedarfsweise auch in der Ruhestellung des Dachsegments auszuschalten, beispielsweise während des Betriebs eines tragbaren Mobiltelefons im Fahrzeuginnenraum.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, die elektrisch leitende Verbindung über elektrische Kontaktpunkte im Bereich der Ruhestellung bzw. der Wirkstellung des Dachsegments vorzusehen. Hierbei ist in der Ruhe- bzw. Wirkstellung ein elektrischer Kontakt zwischen einem jeweiligen elektrischen Kontaktpunkt des Metallelements des Dachsegments und einem metallenen Anteil der Fahrzeugkarosserie vorgesehen, beispielsweise über einen Federmechanismus o. ä..
Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Dabei zeigt die einzige Fig. schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Dargestellt ist eine Fahrzeugkarosserie K mit einem als Cabrioletdach ausgeführtem Dachsegment D. Die hier aus Metall gefertigte Fahrzeugkarosserie K weist eine Frontscheibe auf, die von einem Metallrahmen R eingefasst ist. Das Cabrioletdach D ist zwischen einer geschlossenen Ruhe- und einer geöffneten Wirkstellung verstellbar. In der Fig. dargestellt ist eine Stellung des Cabrioletdachs D nahe der Ruhestellung. Das Cabrioletdach D umfasst Metallelemente MD, die hier Teil der Rahmenkonstruktion des Cabrioletdachs D sind. Zudem weist das Cabrioletdach D einen Fanghaken V1 auf, zur Verriegelung des Cabrioletdachs D mit der Fahrzeugkarosserie K im Bereich des Metallrahmens R in der Ruhestellung des Cabrioletdachs D. Dieser Fanghaken V1 ist dabei zusätzlich konfiguriert zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Metallelementen MD und dem Metallrahmen R zur Einfassung der Frontscheibe. Hierzu weisen der Fanghaken V1 und der Metallrahmen R in ihrem Verbindungsbereich elektrisch leitende Bereiche auf, die sich beim Eingreifen des Fanghakens V1 in den Metallrahmen R in der Ruhestellung des Cabrioletdachs D kontaktieren. Dadurch wird zwischen der metallenen Fahrzeugkarosserie K und den Metallelementen MD des Cabrioletdachs D eine elektrisch leitende Verbindung V1 hergestellt, womit in der Ruhestellung des Cabrioletdachs D ein als Faraday'scher Käfig ausgebildetes Fahrzeug geschaffen wird.
Alternativ oder zusätzlich ist an einem Metallelement MD noch ein federartiger elektrischer Kontakt fest vorgesehen, der in der Ruhestellung des Cabrioletdachs D mit einem korrespondierenden elektrischen Kontaktpunkt an der Fahrzeugkarosserie K, zur Bildung einer weiteren elektrisch leitenden Verbindung V2, zusammenwirkt.
Wenn das Cabrioletdach D geöffnet werden soll, wird zunächst manuell bzw. automatisch der Fanghaken V1 vom Metallrahmen R gelöst. Damit ist auch die elektrisch leitende Verbindung V1 unterbrochen. Mit der Öffnung des Cabrioletdachs D verschwenken auch die Metallelemente MD. Damit entfernt sich der fest an einem Metallelement MD vorgesehene, federartige elektrische Kontakt von dem korrespondierenden elektrischen Kontaktpunkt an der Fahrzeugkarosserie K. Hierdurch ist nun auch die weitere elektrisch leitende Verbindung V2 unterbrochen. Damit ist der auf dem feldelektrischen Wechselwirkungseffekt beruhende Einklemmschutz nun realisierbar, da das Metallelement MD und die Fahrzeugkarosserie K nun elektrisch voneinander isoliert sind. Im Falle einer Schließbewegung des Cabrioletdachs D ist der beschriebene Ablauf in umgekehrter Reihenfolge vorgesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006051178 [0003]

Claims

Anordnung zur Erfassung eines kapazitiven Objekts in einem Observationsbereich, umfassend – eine Elektrodeneinrichtung, als Teil eines Kondensatorsystems mit objektabhängiger Kapazität, – einen vorgeschalteten Signalgenerator, und – eine nachgeschaltete Auswerteeinheit, zur Auswertung eines vom Signalgenerator an das Kondensatorsystem gelieferten Signals um so das Objekt zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodeneinrichtung als Metallelement (MD) eines zwischen einer geschlossenen Ruhe- und einer geöffneten Wirkstellung verstellbaren Dachsegments (D) einer Fahrzeugkarosserie (K) vorgesehen ist, wobei zumindest in der Ruhestellung des Dachsegments eine elektrisch leitende Verbindung (V1, V2) zwischen dem Metallelement und einem metallenen Anteil (R) der übrigen Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Dachsegment als Cabrioletdach ausgeführt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Dachelement als Schiebe- bzw. Schiebe-/Hebedach ausgeführt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch leitende Verbindung über ein separates Bauteil vorgesehen ist, das in Ruhestellung des Dachsegments das Metallelement des Dachsegments und den metallenen Anteil der übrigen Fahrzeugkarosserie elektrisch verbindet.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei das separate Bauteil zusätzlich ausgebildet ist zur mechanischen Verriegelung des Dachsegments mit der Fahrzeugkarosserie, insbesondere als Fanghaken oder als Kralle.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrisch leitende Verbindung über eine schaltbare elektrische Leitung, insbesondere ein schaltbares Massekabel, zwischen dem Metallelement des Dachsegments und dem metallenen Anteil der übrigen Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrisch leitende Verbindung über elektrische Kontaktpunkte im Bereich der Ruhestellung des Dachsegments vorgesehen ist.
Fahrzeug mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zur Erfassung eines kapazitiven Objekts in einem Observationsbereich, unter Verwendung einer Elektrodenanordnung als Teil eines Kondensatorsystems, dessen Kapazität von der Präsenz des Objekts im Observationsbereich abhängig ist, durch Auswerten eines an das Kondensatorsystem angelegten Signals, wobei die Elektrodeneinrichtung als Metallelement eines zwischen einer geschlossenen Ruhe- und einer geöffneten Wirkstellung verstellbaren Dachsegments einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist, wobei eine Erfassung des Objekts nur beim Verstellen des Dachsegments derart vorgesehen ist, dass beim Öffnen bzw. beim Schließen des Dachsegments eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Metallelement des Dachsegments und einem metallenen Anteil der übrigen Fahrzeugkarosserie aufgetrennt wird.