CN103328753B - 用于无接触致动车门的传感器单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于远程致动车辆车门的、不易失效的电容性传感器单元（1）。传感器单元（1）包括一个电极组件（15），该电极组件包括一个长形的传感器电极（2）以及用于使传感器电极（2）电连接到一个评估单元（6）上的一条供电线（3），其中供电线（3）是由一个屏蔽（4）围绕的。一个额外的搭铁导体（7）被平行地连接到供电线（3）上并且在供电线（3）的整个长度上被导电地连接到屏蔽（4）上。

Description

用于无接触致动车门的传感器单元
技术领域
本发明涉及一种用于无接触致动(即用于打开或关闭)车门、特别是车尾门的传感器单元。
背景技术
对于车辆使用者，在某些特定情况下希望的是无接触打开或关闭一个车门、特别是一个后备箱的车尾门。这样的需求特别会发生在该车辆正在装载或卸载并且使用者两只手搬运一件东西(例如一箱啤酒)时。
当前发展的传感器单元具有接近传感器，这些接近传感器被安排在车辆的后部区域并且可以探测例如车辆使用者的脚部运动以作为一个车门打开信号。其结果是，与这些接近传感器相联接的一个评估单元就发送信号而言可以输出用于自动地致动该车尾门的一个触发信号。
类似的传感器单元此外还被设置在无接触式防夹装置中的电动致动器中，例如一个电动车窗调节器。在此情况下，这些传感器单元被用于对在有待调整的车辆部件行程中的车辆使用者的人体部位或者其他东西进行探测并且用于在这个人体部位或东西被夹住之前停止对该车辆部件的调整或者使该调整换向。
在此情况下，常规的接近传感器通常是电容式传感器形式的。在此类传感器情况下，存在的一个问题是在这个或每个传感器电极与具有这样一种传感器的评估单元之间的多条供电线本身可以作为一个额外的有效的传感器表面。在此情况下，由这些供电线导致的寄生电容可以使这样一种传感器的测量结果混乱和/或失真。这对于无接触致动车门是特别关键的，具体地说，尤其是由于在此情况下车辆使用者的一个特定的运动通常旨在被选择性地识别为一种车门打开意愿，而当车辆使用者用另一种方式接近时该车门却旨在保持关闭。由这些寄生电容对测量信号产生的影响在这些常规的传感器单元中通常会在识别车门打开意愿时导致高的误差率。这样的干扰作用会随着供电线的长度的增加而具有更大的作用。
DE 102 26 133 A1披露了一种用于无接触操作防夹装置的传感器单元。在此案例中，该传感器单元包括一个电容性传感器电极，该电极通过一个屏蔽的导体而被连接到一个评估单元上。
发明内容
本发明所基于的目的是限定一种特别是不受误差影响的并且旨在无接触致动车门的传感器单元以及具有这样一种传感器单元的一种车辆。本发明还基于的目的是一种用于生产这样一种传感器单元的特别适合的方法。
关于一种电容性传感器单元，这样的目的是如下这样实现的：一种用于无接触致动车辆车门的电容性传感器单元，该传感器单元具有一个电极组件，该电极组件包括一个长形的传感器电极以及用于使该传感器电极电连接到一个评估单元上的一条供电线，该供电线由一个屏蔽围绕，其特征在于，一个额外的搭铁导体与该供电线平行连接并且以一种导电的方式在该供电线的整个长度上被连接到该屏蔽上。
关于包含这样的传感器单元的一种车辆，该目的是如下这样实现的：一种车辆，具有一个车门，并且具有根据本发明的、用于无接触致动该车门的一个传感器单元。
关于一种用于生产这种传感器单元的方法，该目的还是如下这样实现的：
一种用于生产上面提到的根据本发明的传感器单元的电极组件的方法，
其中，在一条原始的电线的情况下，该电线在其整个长度包括，
-一个第一导体，用于形成该供电线和该传感器电极，
-一个屏蔽，围绕这个第一导体，
-一个填料编织线，用于形成该搭铁导体，以及
-一个绝缘外护套，该外护套包裹该屏蔽、该搭铁导体以及该第一导体，该外护套、该屏蔽、以及该填料编织线在与这个随后的传感器电极相对应的一个长度区域被去除。
根据本发明的传感器单元包括一个长形的传感器电极。该传感器单元还包括用于使该传感器电极电连接到一个评估单元上的一条供电线，该供电线由一个电屏蔽围绕。由该传感器电极和这条屏蔽的供电线形成的组件以下还被称作“电极组件”。这个电极组件额外包括一个搭铁导体(或接地导体)，该搭铁导体的路线与该供电线的平行并且该搭铁导体以一种导电的方式在该供电线的整个长度上被连接到该屏蔽上。
在该传感器单元运行期间，该屏蔽被用作一个法拉第笼以对外部电磁干扰和来自其他电气装置的电容干扰影响进行屏蔽。因此减小了由该传感器电极对测量信号的干扰影响，其结果是该评估单元可以至少大体上以一种不失真的方式探测在该传感器电极的电场中的电容变化。由于该屏蔽对由该传感器电极产生的电场有一个恒定的影响，该供电线只具有一个仅与长度有关的电容量。这样很容易地使之有可能通过该评估单元来在电路和编程方面对这条屏蔽的供电线对测量信号产生的影响进行补偿。该屏蔽因此使之有可能在不严重降低测量精度的情况下将该供电线设计得特别长。这样进而使之有可能将该评估单元在空间上大体独立于传感器电极来安排。具体地说，在本发明的一个优选实施例中，该评估单元因此可以被放置在车身中相对外部密封并因此是耐天气变化的干燥的舱中。
在一方面，路线与该供电线平行的搭铁导体提高了该电极组件的稳定性和机械负荷承载能力。在另一方面，该屏蔽以一种低阻抗的方式沿其整个长度跨在该搭铁导体上。这样显著地降低了对该屏蔽的、导致屏蔽作用减弱的任何损害的可能性。该屏蔽本身的负荷承载能力因此只需满足比较低的要求。具体地说，在一个优选的实施例中，这样使之有可能以一种缠绕的形式由一种薄的金属箔来生产该屏蔽，而这样不会损失故障安全性。
在一个方便的实施例中，该搭铁导体由一个导电的覆盖护套以一种流体紧密的方式、特别是以一种防水的方式封闭。该搭铁导体由这个覆盖护套直接地并且特别有效地进行保护而免受气候影响以及由气候影响导致的腐蚀。这个覆盖护套可以被提供为仅有的用于该搭铁导体的气候保护件。具体地说，联合地围绕该供电线和搭铁导体的一个外护套因此可以被任选地省却。然而，这样一个外护套优选是被提供作为额外的或替代的防水和防尘保护件。出于简单可生产性原因，该外护套在一个方便的实施例中是由一种绕线形成的，该绕线由一种塑料薄膜、特别是一种绝缘粘合胶带制成的。为避免灰尘和水在该供电线和传感器电极的末端处渗透，并且因此同样提高该电极组件的不易腐蚀性，一个或多个密封件被方便地额外地安装在该传感器电极的自由端处和/或在该传感器电极与该供电线之间的接点处。这些密封件通过用一种热塑性材料注塑包裹(Umspritzung)产生或者通过用一种环氧树脂或类似物灌注而产生。
在一个特别适合的优化中，该覆盖护套由一种导电塑料、特别是一种本质上导电的聚合体构成，例如聚苯胺。在此实施例中，这个覆盖护套不只对该搭铁导体提供特别有效的腐蚀保护。而且，这个覆盖护套还确保使该搭铁导体在该屏蔽上的特别好的二维支承。
原则上，该搭铁导体可以被安排在该屏蔽的外部。然而，该搭铁导体优选是与该供电线一起在该屏蔽内部延伸。
该电极组件有利地生产有一个插头，其结果是使得该传感器单元通过一个插头连接器而可以与该评估单元发生接触。这个实施例使之有可能以一种简单而实际的方式安装该传感器单元。
该供电线和搭铁导体两者都优选是绞合的导体形式的。在一个有利的实施例中，该传感器电极和供电线是彼此形成一体的，即形成一个单一的无中断电线的多个长度区段。
在这个优选的应用中，有待被致动的车门是一个车尾门。为此目的，该传感器单元被方便地安排在一台车辆的后保险杠中的该传感器单元所期望的安装位置中。然而，还可以想到的是使用该传感器单元来致动其他车门，例如由电机移动的一个滑动门。在此情况下，该传感器电极被方便地安排在该车辆上的在这个门附近的该传感器单元所期望的安装位置中。
从特别有效率的生产以上描述的电极组件的意义上说，优选是使用一条原始的电线，该电线在其整个长度上包含一个第一导体、围绕该第一导体的一个屏蔽、在该屏蔽内部或外部延伸的一个填料编织线以及一个绝缘外护套，该外护套特别是包裹了这些零件的一种挤出的外护套。在此情况下，该供电线与该传感器电极通过以下事实从该第一导体形成，即，将该外护套、屏蔽以及填料编织线从与这个随后的传感器电极相对应的一个长度区域中去除，其结果是该第一导体在这个长度区域中伸出超过该屏蔽和填料编织线以便形成该传感器电极。该搭铁导体是由以这种方式产生在该电极组件中的填料编织线形成的。
在一个同等优选的替代的方法中，该电极组件可以说是由它的多个单独的部件通过以下方式来组装的，即：将用作该供电线和该传感器电极的一个第一导体与用作该搭铁导体的一个第二导体在用于形成这个随后的供电线的一个长度区域上由用作该屏蔽的一个金属箔来覆盖，并且其中该屏蔽然后由用作该外护套的一个塑料薄膜、特别是绝缘粘合胶带来覆盖。
附图说明
通过使用附图在以下对本发明的多个示例性实施例予以更详细地说明，在附图中：
图1示出了用于无接触致动车辆尾门的一个传感器单元的一个示意图，该传感器单元具有一个电极组件，该电极组件包括一个传感器电极和一条屏蔽的供电线，并且
图2示出了在沿图1中的线II-II的一个横截面中的供电线。
在所有图中互相对应的部件和变量总是具有相同的参考符号。
具体实施方式
在图1和图2中展示的传感器单元1包括一个长形的传感器电极2和一条供电线3，供电线3由一个电屏蔽4围绕。供电线3就信号传输而言使传感器电极2连接到一个评估单元6上，在一个优选的实施例中该评估单元至少基本上由一个微控制器形成，该微控制器带有在其上实施的控制和评估软件。评估单元6还被用于使屏蔽4连接到地电势。
如特别是从图2可看到的，一个额外的搭铁导体7与供电线3平行、以一种电气传导的方式在整个供电线3的长度上被连接到屏蔽4上并且由此通过评估单元6而同样接地。
搭铁导体7与供电线3被一起安排在屏蔽4内。屏蔽4再由在外侧的一个绝缘外护套8包裹。
供电线3是用一个绝缘体9围绕的一个绞合的导体10。传感器电极2是与供电线3形成一体的。传感器电极2与供电线3因此是由同一个无中断的绞合的导体10形成。如从图1中可了解的，屏蔽4和搭铁导体7以及还有外护套8仅在这个绞合的导体10中形成该供电线3的那个长度上延伸。相比之下，在形成传感器电极2的那个长度区域中，这个绞合的导体10与围绕该导体的绝缘体9一起从屏蔽4和围绕该屏蔽的外护套8自由伸出。
传感器电极2在其自由端是通过一个密封件11以一种防水的方式密封。另一个密封件12被安排在屏蔽4与外护套8的附接处，即被安排在传感器电极2与供电线3之间的接点处。这些密封件11和12特别是通过用一种热塑性材料在末端处对这个绞合的导体10和外护套8注塑包覆(umspritzen)来产生。
在图1和图2所展示的示意性实施例中，搭铁导体7被嵌入在由一种本质上导电的塑料(例如聚苯胺)制成的一个覆盖护套13中，该覆盖护套以一种防水的方式对搭铁导体7进行封闭但仍然允许在搭铁导体7与屏蔽4之间的二维电接触。在这个示例性实施例中，屏蔽4由在供电线3和搭铁导体7周围缠绕的一种金属箔组成。
在这个示例性实施例中，外护套8也是绕制的并且由一种绝缘塑料薄膜构成，特别是一种绝缘粘合胶带。在此情况下，屏蔽4和外护套8可以方便地以相反的方向绕制，其结果是屏蔽4的和外护套8的这些单独的薄膜网相互交错。
供电线2和搭铁导体7在面向评估单元6的那端生产有一个共用的电气插头连接器14，通过该连接器可以与评估单元6的一个相对应的配对电气插头连接器14进行可逆地接触。
由这个带有围绕其的绝缘体9的绞合的导体10、这个带有围绕其的覆盖护套13的搭铁导体7、屏蔽4、外护套8、密封件11和12以及插头连接器14形成的组件概括来说还被称作电极组件15。
为生产上述实施例的电极组件15，这个由绝缘体9围绕的绞合导体10以及由覆盖护套13围绕的搭铁导体10被切成对应地希望的长度并且一起用形成屏蔽4的金属箔覆盖。在一个随后的方法步骤中，以此方式产生的屏蔽4再由形成外护套8的塑料薄膜覆盖。然后附接这些密封件11和12以及插头连接器14。
在该电极组件15的另一个实施例(没有以任何更多细节展示)中，去除了覆盖护套13。在此情况下，搭铁导体7则由可安排在屏蔽4的内部或外部的一种裸的填料编织线(Beilauflitze)形成。在此实施例中，屏蔽4还可由一种绕制的金属箔形成。然而可替代地，屏蔽4在此是由一种丝网形成的。在此实施例中，外护套8由一种挤出的塑料材料构成。
为生产这个另外实施例的电极组件15，使用了一条原始的电线，其中这个同样被绝缘的绞合的导体10在其整个长度上首先旁邻搭铁导体7，随后是屏蔽4和外护套8。在此情况下，在这个绞合的导体10中旨在形成传感器电极2的长度区域去除了外护套8、屏蔽6和搭铁导体7。然后同样附接这些密封件11和12以及插头连接器14。
传感器单元1优选是用于无接触识别车辆车辆使用者的意愿以打开车尾门并且一旦由传感器单元1识别出这样的一种车尾门打开意愿就会自动打开车尾门。在此情况下，有待识别的这种车尾门打开意愿被假定是由车辆车辆使用者来发信号告知，例如通过该车辆车辆使用者简单地使一条腿特别是以一种踢腿运动的形式保持在该车辆的后保险杠下方来告知。
为对腿的靠近进行探测，传感器单元1的电极组件15被方便地以其预期的最终组件状态安排在该车辆的后保险杠中或者被安排在该后保险杠上。为了对这种车尾门打开意愿进行可靠且确切的识别，传感器单元1任选地包括多个电极组件15，这些电极组件一起被连接到传感器单元1上并且例如被安排在该保险杠中的或该保险杠上的不同高度处。
相比之下，评估单元6优选是一种耐气候变化的方式被安排在车身的干燥的舱内。
在传感器单元1运行期间，评估单元6对这个或每个电极组件15的供电线3提供一个AC电压，在该电压作用下在围绕这个对应的电极组件15的传感器电极2的一个空间区域(探测区域)中产生一种交变电场。
考虑到人体组织的导电性以及人体组织与土壤相接，在这个检测区域中的车辆使用者的腿部作为传感器电极2的一个对立电极起作用。传感器电极2因此与人体部位形成一个(电气)电容器，该电容器的电容量特征性地随着该人体部位与对应的传感器电极2之间的距离的变化而变化。
为对一种车尾门打开意愿进行识别，评估单元6对施加到这个或每个传感器电极2上的电压以及对应地流过这个或每个传感器电极2上的电流进行记录。评估单元6利用这些电流值和电压值来对在这个对应的传感器电极2与大地之间形成的电容量的测量值进行计算，并且或者是对电容量本身的一个测量值或一个与该电容相关的测量变量进行计算。评估单元6将这个电容量测量值与一个储存的触发标准进行比较，一旦这个或每个电容量测量值符合这个相关联的触发标准就对该车尾门的一个致动机构(Stellantrieb)输出能导致打开该车尾门的一个触发信号。例如，当对两个电极组件15分别记录的电容量在多于一秒而少于五秒的一个时间周期上同时超过一个对应相关联的阈值时评估单元6输出这种触发信号。
参考符合清单
1  传感器单元
2  传感器电极
3  供电线
4  屏蔽
6  评估单元
7  搭铁导体
8  外护套
9  绝缘体
10 绞合的导体
11 密封件
12 密封件
13 覆盖护套
14 插头连接器
15 电极组件

Claims (15)

1.一种用于无接触致动车辆车门的电容性传感器单元(1)，该传感器单元具有一个电极组件(15)，该电极组件包括一个长形的传感器电极(2)以及用于使该传感器电极(2)电连接到一个评估单元(6)上的一条供电线(3)，该供电线(3)由一个屏蔽(4)围绕，
其特征在于
一个额外的搭铁导体(7)与该供电线(3)平行连接并且以一种导电的方式在该供电线(3)的整个长度上被连接到该屏蔽(4)上。
2.根据权利要求1所述的传感器单元(1)，
其特征在于
该搭铁导体(7)由一个导电的覆盖护套(13)以一种流体紧密的方式封闭。
3.根据权利要求2所述的传感器单元(1)，
其特征在于
该覆盖护套(13)由一种导电塑料构成。
4.根据权利要求1至3之一所述的传感器单元(1)，
其特征在于
该传感器电极(2)是与该供电线(3)形成一体的。
5.根据权利要求1至3之一所述的传感器单元(1)，
其特征在于
该屏蔽(4)是由一个电绝缘的外护套(8)封闭的。
6.根据权利要求1所述的传感器单元(1)，
其特征在于
该搭铁导体(7)由一个导电的覆盖护套(13)以一种防水的方式封闭。
7.根据权利要求2所述的传感器单元(1)，
其特征在于
该覆盖护套(13)由一种本质上导电的聚合体构成。
8.根据权利要求5所述的传感器单元(1)，
其特征在于
该外护套(8)是一种缠绕形式的。
9.一种车辆，具有一个车门，并且具有根据权利要求1至8之一所述的、用于无接触致动该车门的一个传感器单元(1)。
10.根据权利要求9所述的车辆，
具有一个机动车辆保险杠，在该保险杠上或者在该保险杠中安排了该传感器单元(1)的传感器电极(2)。
11.根据权利要求9或10所述的车辆，
具有一个车身，该传感器单元(1)的评估单元(6)被安排在该车辆车身中相对外部密封的一个干燥的舱中。
12.根据权利要求9所述的车辆，
其特征在于
该车辆是一种机动车辆。
13.根据权利要求9所述的车辆，
其特征在于
该车门是车尾门。
14.一种用于生产根据权利要求1至8之一所述的传感器单元(1)的电极组件(15)的方法，
其中，在一条原始的电线的情况下，该电线在其整个长度包括，
-一个第一导体，用于形成该供电线(3)和该传感器电极(2)，
-一个屏蔽(4)，围绕这个第一导体，
-一个填料编织线，用于形成该搭铁导体(7)，以及
-一个绝缘外护套(8)，该外护套包裹该屏蔽(4)、该搭铁导体(7)以及该第一导体，该外护套(8)、该屏蔽(4)、以及该填料编织线在与这个随后的传感器电极(2)相对应的一个长度区域被去除。
15.一种用于生产根据权利要求1至8之一所述的传感器单元(1)的电极组件(15)的方法，
其中，用作该供电线(3)和该传感器电极(2)的一个第一导体与用作该搭铁导体(7)的一个第二导体在用于形成这个随后的供电线(3)的一个长度区域上由用作该屏蔽(4)的一个金属箔覆盖，并且其中，该屏蔽(4)然后由用作外护套(8)的一个塑料薄膜覆盖。
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