專利名稱：用于監(jiān)控閉合機(jī)構(gòu)的傳感器系統(tǒng)、傳感器元件以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器系統(tǒng)以及用于這種傳感器系統(tǒng)的傳感器 元件，其中該傳感器系統(tǒng)尤其用于針對(duì)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的閉合機(jī)構(gòu)
的部件之間夾住(Einklemmen )。本發(fā)明還涉及用于監(jiān)控閉合機(jī)構(gòu) 的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于尤其是在汽車工業(yè)中例如作為由電動(dòng)機(jī)操作的車窗玻璃升 降器、滑動(dòng)門、汽車行李艙蓋、滑動(dòng)天窗等使用的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的閉合機(jī) 構(gòu)，出于安全原因必須設(shè)置防夾措施(Einklemmenschutz)。如果人 的身體部位無意地進(jìn)入了電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的閉合元件、例如車窗玻璃或門等 的運(yùn)動(dòng)路徑(Verfahrweg)中，并且例如相對(duì)于車身被夾住，則通過 防夾系統(tǒng)將傷害風(fēng)險(xiǎn)降至最低。在這種被夾情形(Einklemmfall)下， 必須快速切斷驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以便防止受傷。為此要求閉合系統(tǒng)識(shí)別被 夾本身，并因此停止驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
為了確定被夾情形，可以設(shè)置傳感器元件，該傳感器元件例如采 集不允許的壓力上升。但在此存在以下問題由于受傷風(fēng)險(xiǎn)，必須保 證對(duì)被夾情形的安全檢測。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是保證尤其是對(duì)于被夾情形的安全而 可靠的檢測。
根據(jù)本發(fā)明，該技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求1的特征的傳感器系
6統(tǒng)解決。
其中，傳感器系統(tǒng)具有光學(xué)壓力傳感器以及與光學(xué)壓力傳感器并 行的電的、尤其是電容式的傳感器。光學(xué)壓力傳感器以及電容式傳感
器和它們的結(jié)構(gòu)都是公知的。從而，例如在WO03/069294A1中描述 了一種光學(xué)壓力傳感器，其優(yōu)選被用在這里描述的傳感器系統(tǒng)中。
因此，傳感器系統(tǒng)包括兩個(gè)平行且相鄰設(shè)置的傳感器單元，在單 獨(dú)考察的情況下每個(gè)傳感器單元都能夠檢測被夾情形。但同時(shí)這兩個(gè) 傳感器單元基于不同的分析和采集原理。在此，這兩種不同釆集原理 的優(yōu)點(diǎn)以尤其有利的方式相互補(bǔ)充，從而即使在不利的情況下也可靠 地保證被夾情形的安全和可靠的檢測。
即電傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)電傳感器可以根據(jù)電容式接近傳感器 的方式來實(shí)施，并且因此在物體觸及傳感器本身之前就已經(jīng)可以識(shí)別 該物體。在此尤其是無接觸的傳感器。由此可以及早的、也就是在物 體實(shí)際上被夾之前就切斷驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。但是，在特定情況下用這種電 傳感器不能總是保證可靠的切斷。例如對(duì)于滑動(dòng)門，如果用手握住滑 動(dòng)門的邊緣，并且滑動(dòng)門向著設(shè)置有電傳感器的擋板(Anschlag)移 動(dòng)，則電傳感器無法將手識(shí)別為手。對(duì)于傳感器來說，無法將手與滑 動(dòng)門的真正邊緣區(qū)分開來。因此，傳感器在這種情況下不響應(yīng)。
但是，在這種情況下可以保證光學(xué)壓力傳感器的可靠響應(yīng)，因?yàn)?由于手而在該光學(xué)傳感器上施加了壓力，該壓力被該光學(xué)傳感器快速 而可靠地檢測到，并且導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的切斷。此外，由于光學(xué)原理， 對(duì)于光學(xué)傳感器，不必?fù)?dān)心例如由于電磁不相容性或者由于在時(shí)間流 逝過程中出現(xiàn)的腐蝕問題等所導(dǎo)致的干擾效應(yīng)。為了保證安全的切 斷，通常為兩種傳感器類型設(shè)置學(xué)習(xí)機(jī)制(Einlernen )，以便將正常 運(yùn)行狀態(tài)與物體被夾或?qū)⒁粖A的不正常運(yùn)行狀態(tài)區(qū)分開來。尤其 地，對(duì)于這樣的傳感器系統(tǒng)，通常規(guī)定，采集和識(shí)別電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的閉鎖 元件(Verschliesselement)的當(dāng)前位置，以便能夠確定現(xiàn)在閉合元件 (Schliesselement)自身是否向著擋板移動(dòng)，或者在閉合元件和擋板 之間是否存在物體。
7優(yōu)選的實(shí)施方式和擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中給出。
對(duì)于光學(xué)傳感器，在此優(yōu)選采用具有無鍍層的(claddingfrei) 光纖作為光導(dǎo)元件的光學(xué)傳感器元件。光纖例如是適于光波導(dǎo)傳播的 玻璃纖維或塑料纖維。光導(dǎo)元件一般被優(yōu)選由塑料或橡膠制成的管狀 彈性包封層(Umhuelhmg )包圍。在該包封層中，光纖優(yōu)選松脫地(lose) 設(shè)置。尤其地，包封層必要時(shí)支撐在光纖的若干支撐位置上，使得否 則會(huì)在護(hù)套和光纖之間形成空隙。
無鍍層的光纖與包圍該光纖的彈性包封層一起形成光學(xué)傳感器 元件，如在WO03/069294中描述的。該傳感器元件的作用方式基于 所謂的漸消失場(Evanescent-Feld )的干擾。漸消失場在通過光纖的 光傳播過程中在外部區(qū)域中直接形成在光纖的界面上。常見的光纖通 過導(dǎo)光的芯線(Kern)以及包圍該芯線的鍍層(Cladding)形成，其 中鍍層根據(jù)涂層的方式被涂覆并且作為反射層，以保證在光纖中傳播 的電磁波在芯線和鍍層之間的界面上的盡可能高的反射?，F(xiàn)在，對(duì)于 這里所提出的光學(xué)傳感器元件，重要的是光纖是無鍍層的。即這使得 以下成為可能，即在向外部包封層施加壓力時(shí)，該包封層壓被向光纖， 并由此干擾在外部區(qū)域中形成在光纖的界面上的漸消失場。該干擾被 合適的分析單元采集和分析。這樣的光學(xué)傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于其非?？?速的響應(yīng)，因?yàn)椴恍枰饫w本身的彎曲。相反，通過包封層簡單地接 觸光纖就足以能夠檢測到足夠的信號(hào)變化。
在第一優(yōu)選實(shí)施變形中，包封層由管狀護(hù)套(Mantel)構(gòu)成，其 中護(hù)套具有空腔，光纖松脫地設(shè)置在該空腔中，護(hù)套優(yōu)選被實(shí)施為密 封件，尤其是密封型材(Dichtprofil)，密封型材例如作為車門密封 裝置(Tuerdichtung)被用在汽車中。因此，光纖直接位于密封型材 中。
在一種可選實(shí)施方式中，包封層由穿過護(hù)套的保護(hù)管構(gòu)成。在這 種情況下，光學(xué)傳感器元件優(yōu)選是預(yù)先制成的部件，該部件然后例如 通過擠壓過程(Extrusionsvorgang )或者還通過側(cè)面插入在槽或螺紋 (Einfaedeln )上方而被設(shè)置到護(hù)套中。此外，合適地，至少一條線、優(yōu)選是多條線，或者還有形成編織
層(Geflecht)的線沿著光導(dǎo)元件延伸，并尤其是例如螺旋形地纏繞 在光導(dǎo)元件周圍。這些線或該線編織層(Drahtgeflecht)同時(shí)還構(gòu)成 電傳感器的一個(gè)電極。在此，纏繞光導(dǎo)元件既被理解為在包封層內(nèi)直 接纏繞光纖，也被理解為間接纏繞，即在護(hù)套內(nèi)尤其是保護(hù)管的纏繞。
電極總的來說是電傳感器的重要部件，其中一旦物體進(jìn)入電極附 近并因此干擾或更改電場時(shí)，電傳感器借助于電極采集電場的變化。 電場的這種變化借助于電傳感器以公知的方式被采集和檢測。
物理地，電傳感器是具有至少兩個(gè)電極的多導(dǎo)體系統(tǒng) (Mehrleitersystem )。其中一個(gè)電極通常是地(Masse)，第二電極 是測量電極(接收電極)。在汽車中，地由車體形成，從而在護(hù)套中 引入僅僅一個(gè)電極就足以。當(dāng)物體接近傳感器區(qū)域時(shí)，勢場變化。為 了測量勢場或其變化，具有多個(gè)電極的傳感器是有利的。
用線纏繞光纖具有很多優(yōu)點(diǎn)。 一方面，在此實(shí)現(xiàn)了非常緊湊的結(jié) 構(gòu)，并且同時(shí)保證兩種傳感器類型在例如待監(jiān)控的閉合邊緣的整個(gè)長 度上平行設(shè)置。此外，可以亳無問題以及高速地制造這種由光纖或光 學(xué)傳感器元件以及纏繞在其周圍的線構(gòu)成的組合，并因此可以以傳統(tǒng) 機(jī)器價(jià)格低廉地實(shí)現(xiàn)該制造，如例如在尤其是同軸電纜的線制造中所 采用的機(jī)器。
為了在其中光纖直接設(shè)置在護(hù)套中并且直接被電極包圍的第一 替換方式中保證光學(xué)傳感器的功能能力，規(guī)定在用線編織層纏繞時(shí)保 留有規(guī)律的窗口或區(qū)域，從而在這些區(qū)域中護(hù)套可以被壓向光纖。空 著的區(qū)域在此優(yōu)選形成超過50%的光纖表面。用線螺旋形纏繞光纖的 另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，線同時(shí)還用作護(hù)套的間距保持器。如上所述，對(duì)于 光學(xué)傳感器的功能能力，重要的是在光纖和包圍該光纖的護(hù)套之間設(shè) 置空隙(通常填充以空氣)，從而在施加壓力時(shí)才將護(hù)套壓向光纖的 表面。
優(yōu)選地，設(shè)置第二電極，該第二電極尤其被集成到護(hù)套壁中。這 兩個(gè)電極在此按照行為用作發(fā)射電極和接收電極。其中，接收電極被施加了交流電壓，例如頻率在kHz或Mhz范圍中的交流電壓。相應(yīng) 的波長在此與傳感器元件在一米到幾米的常見長度相比非常長，從而 對(duì)于分析電子裝置來說涉及幾乎穩(wěn)定的狀態(tài)，即在分析電信號(hào)期間可 以將沿著電極的電位視為恒定的。優(yōu)選纏繞光纖的第一電極、以及第 二電極都可以選擇性地用作發(fā)射電極或接收電極。但優(yōu)選地，集成在 護(hù)套壁中的第二電極用作發(fā)射電極，發(fā)射電極被電壓源(晶體管)施 加以交流電壓。然后，在接收電極中產(chǎn)生一種響應(yīng)信號(hào)，該響應(yīng)信號(hào) 被電分析單元分析。如果所形成的電場受到物體干擾，則該響應(yīng)信號(hào) 改變，并且分析單元確定物體的進(jìn)入。
對(duì)于第二電極，在此優(yōu)選采用尤其能非常靈活地彎曲并尤其適于 在傳感器元件中采用的扁平電纜，尤其是扁平的絞合線(FlechtHtze )。 其中，導(dǎo)電的扁平編織層(Flachgeflecht)由銅導(dǎo)材料制成，例如單 獨(dú)銅絞線，但是也可以由導(dǎo)電的塑料織物制成，或通過被噴涂的印制 導(dǎo)線制成。
其中，護(hù)套優(yōu)選通過密封型材或密封裝置形成，該密封裝置被設(shè) 置在閉合元件的邊緣側(cè)面或閉合元件的擋板的邊緣側(cè)面上，或同時(shí)設(shè) 置在這兩者的邊緣側(cè)面上。其中，密封型材例如由橡膠或合適的塑料 制成。
此外，本發(fā)明的技術(shù)問題還通過按照權(quán)利要求18的用于這樣的 傳感器系統(tǒng)的傳感器元件解決。關(guān)于傳感器系統(tǒng)所給出的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)選 的實(shí)施方式以及其它在從屬權(quán)利要求中給出的優(yōu)選實(shí)施方式按意義 也可以轉(zhuǎn)移到傳感器元件。
本方法用于借助傳感器系統(tǒng)針對(duì)閉合機(jī)構(gòu)監(jiān)控物體在閉合機(jī)構(gòu) 的兩個(gè)相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件之間可能的被夾住。其中，閉合機(jī)構(gòu)尤其 是電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的車窗玻璃升降裝置、滑動(dòng)門裝置或其它電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的閉合 系統(tǒng)。在方法中，并行地既借助于光學(xué)傳感器又借助于電的、尤其是 電容式的傳感器監(jiān)控閉合機(jī)構(gòu)。電容式傳感器在被夾之前已經(jīng)對(duì)物 體、如人手的靠近做出反應(yīng)，而光學(xué)的壓力傳感器對(duì)于已經(jīng)相對(duì)于光 學(xué)傳感器元件施加最小的壓力很靈敏。因此，這兩個(gè)傳感器互為補(bǔ)充，
10從而形成可靠的、無差錯(cuò)的防夾系統(tǒng)。
電傳感器在此按照電容式接近開關(guān)的方式工作。 一般地，通過至 少一個(gè)電極在電極周圍產(chǎn)生電場。當(dāng)物體進(jìn)入電極周圍的感應(yīng)區(qū)
(Nahbereich)時(shí)，可以確定電場的變化，該變化可以通過合適的分 析邏輯裝置識(shí)別。因此，通過適當(dāng)?shù)丶?lì)電極，在傳感器之外產(chǎn)生限 定的電場。
由于運(yùn)行中常見的過程、例如閉合過程，電場由于兩個(gè)可相互相 對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而以特征性的方式變化，其中該特征性的方 式可以:故稱為圖式(Signatur )。該圖式例如通過學(xué)習(xí)過程 (Einlernvorgang )而讓分析電子裝置知道。只要外部對(duì)象到達(dá)這兩 個(gè)可相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件之間，該特征性的圖式就:帔干擾。這樣的干 擾尤其是在其超過一定的容差極限(Toleranzgrenze )時(shí)通過分析電 子裝置被識(shí)別為被夾情形。
與此并行地，連續(xù)(不間斷地或者按照周期性的間隔)檢查是否 在光學(xué)壓力傳感器上施加了壓力。只要發(fā)生了光學(xué)傳感器元件的輕微 接觸，彈性包封層、即護(hù)套(密閉型材)或保護(hù)管就被壓向光纖，并 且光纖中的光傳播受到干擾，該干擾被識(shí)別為被夾情況。即使對(duì)于壓 力傳感器也設(shè)置學(xué)習(xí)機(jī)制，以便不會(huì)將正常的閉合過程識(shí)別為被夾情 形，因?yàn)樵趦蓚€(gè)可相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件相遇時(shí)，也就是例如在滑動(dòng)門 朝著框架運(yùn)動(dòng)時(shí)，自然會(huì)在密閉型材上施加壓力。壓力傳感器的分析 電子裝置在此考慮移動(dòng)元件(Verstdlelement)相對(duì)于框架部件的實(shí) 際位置，其中移動(dòng)元件例如是門或玻璃。該相對(duì)位置或者主動(dòng)地通過 合適的傳感器被獲得，或者還通過滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)控制 裝置的分析獲得。這樣獲得的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置數(shù)據(jù)當(dāng)然還可以用于電 子傳感器以及用于分析電信號(hào)。
有利地，對(duì)電傳感器以及光學(xué)壓力傳感器的信號(hào)的分析借助于合 適的分析算法進(jìn)行，以便保證對(duì)被夾情形的可靠的無錯(cuò)的識(shí)別。為此， 為了以分析算法進(jìn)行分析，傳感器信號(hào)以合適的方式被轉(zhuǎn)換或編碼， 使得傳感器信號(hào)能夠由該算法分析。只要具有相應(yīng)分析電子裝置的兩個(gè)傳感器之一識(shí)別出被夾情形， 則從分析電子裝置輸出合適的警報(bào)信號(hào)或停止信號(hào)，并且閉合機(jī)構(gòu)的 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)被停止并在必要時(shí)還補(bǔ)充地反轉(zhuǎn)。在此可以規(guī)定，由分析電 子裝置所輸出的信號(hào)被傳送到中央控制單元、例如控制模塊，然后中 央控制單元促使驅(qū)動(dòng)模塊的停止。
為了保證持續(xù)的可靠且安全的運(yùn)行，合適的是設(shè)置對(duì)這兩個(gè)傳感
器的功能能力(Funktionsfaehigkeit)的連續(xù)檢查。為此，以合適的 方式，或者按照周期性的時(shí)間間隔或者持續(xù)地針對(duì)傳感器檢查其功能 能力。對(duì)該檢查進(jìn)行分析，而且合適的是，當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)(可工作 —不可工作)同樣被轉(zhuǎn)發(fā)到中夾控制單元，如中央的門控制模塊。因
此，中央控制模塊可以隨時(shí)識(shí)別被夾監(jiān)控系統(tǒng)是否能起作用以及可靠 地工作。可替換地，還可以由中央單元查詢各傳感器的狀態(tài)信號(hào)。
下面借助附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的實(shí)施例。其中以示意性和強(qiáng) 烈簡化的表示分別示出
圖l示出了能夠電動(dòng)調(diào)節(jié)的滑動(dòng)門的視圖，
圖2示出其中集成有光纖以及第一和第二電極的密閉型材的橫 截面視圖以及電傳感器的示意性電路圖，
圖3至圖ll示出不同實(shí)施變形中密閉型材的橫截面圖，
圖12示出在光纖的端部區(qū)域中的縱向截面圖，
圖13示出電傳感器的信號(hào)的示例性變化過程。
在附圖中，作用相同的部件具有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式
圖l示出在滑動(dòng)門2的實(shí)施例中的閉合機(jī)構(gòu)，其中滑動(dòng)門2在雙 箭頭的方向上可移動(dòng)地支撐在導(dǎo)軌中，并且能夠向著尤其是汽車車身 的擋板4移動(dòng)到閉合位置。車身6處于地電位7?；瑒?dòng)門2在其朝向 擋板4的前端面上具有傳感器元件8?？商鎿Q地，傳感器元件也可以被設(shè)置在擋板4的相應(yīng)端面上，或者既設(shè)置在滑動(dòng)門2的該端面上又 設(shè)置在擋板的該端面上。傳感器元件8在此由橡膠密閉型材9形成， 其中在密閉型材中集成有光纖10、螺旋形纏繞光纖的第一電極12， 并且優(yōu)選還集成有第二電極14 (為此參見圖2至圖11)。
在圖1的實(shí)施例中，在傳感器元件8的兩個(gè)端部上設(shè)置耦合元件 16，其中電連接導(dǎo)線18通過該耦合元件16導(dǎo)向分析單元20。在耦合 元件16中，借助于未在此詳細(xì)示出的光源(LED)以及未在此詳細(xì) 示出的光傳感器將光耦入或耦出光纖10。同時(shí)，通過耦合元件，實(shí)現(xiàn) 對(duì)這兩個(gè)電極12、 14的供電或連接。耦合元件16在此優(yōu)選按照插塞 連接的方式實(shí)施，其中這里優(yōu)選分別設(shè)置組合的耦合元件16，通過該 組合的耦合元件16將光纖10以及兩個(gè)電極12、 14耦合起來。
分析單元20在此由兩個(gè)子單元構(gòu)成，即電的子分析單元20A以 及光學(xué)的子分析單元20B。電的子分析單元20A用于分析電的子傳感 器元件的電信號(hào)，光學(xué)的子分析單元20B用于分析光學(xué)的子傳感器元 件的信號(hào)。
子傳感器元件在此被理解為那些對(duì)于一方面形成電傳感器而另 一方面形成光學(xué)傳感器所必需的元件。在電的子傳感器元件的情況 下，這在本實(shí)施例中是至少第一電極12，或兩個(gè)電極12、 14。在光 學(xué)的子傳感器元件的情況下，這是具有包圍其的護(hù)套的光纖10,其中 護(hù)套通過密閉型材9形成，其中密閉型材9與光纖10之間包括空隙 或自由空間，該空隙或自由空間通常被填充以空氣。
在耦合元件16中，優(yōu)選設(shè)置合適的半導(dǎo)體器件作為光源以及作 為光傳感器，其中該半導(dǎo)體器件通過相應(yīng)的電控制而發(fā)射光或檢測 光，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)然后通過連接導(dǎo)線18被反饋回光學(xué)的 子分析單元20B。
通過光學(xué)的子分析單元20B、光學(xué)的子傳感器元件以及耦合元件 16形成光學(xué)的壓力傳感器，其中該壓力傳感器基于對(duì)在光纖10中傳 播的漸消失場的干擾或變化的分析。只要在密閉型材9上施加壓力， 密閉型材9就壓向光纖10,由此，漸消失場被干擾，并由此又產(chǎn)生由光學(xué)的子分析單元20B采集的信號(hào)變化。
與光學(xué)的壓力傳感器平行地，在傳感器元件8的整個(gè)長度上^:置
電的、尤其是電容式的傳感器，該傳感器包括兩個(gè)電極12、 14、電的 子分析單元20A以及到子分析單元20A的供電導(dǎo)線18。
尤其是從圖2可以看出，第一電極12通過3條單線(Einzeldraht) 形成，這些單線螺旋形地纏繞在光纖10周圍。這條線一起形成第一 電極12，該第一電極12通過共用的連接導(dǎo)線18與子分析單元20A 連接。在該子分析單元中設(shè)置測量單元22，用于采集位于第一電極 12上的電壓電平和電壓變化過程。第一電極在此形成接收電極。此外， 第二電極14按照編織的絞合線的方式被集成到密閉型材9中，尤其 是通過與密閉型材9 一起共擠壓(Koextrusion)來制造。第二電極 14與子分析單元20A的電壓源24、例如晶體管連接。在子分析單元 20A中還設(shè)置控制單元25A，通過該控制單元25A控制電壓源24，并 且該控制單元25A同時(shí)還分析通過測量單元22測得的第一電極12的 電壓信號(hào)。通過合適的公知的分析方法，由電傳感器確定所形成的電 場是否由于在電極12、 14附近存在物體而發(fā)生改變。這樣的改變?nèi)?后被識(shí)別為物體進(jìn)入電極12、 14的感應(yīng)區(qū)中。
按照與電的子分析單元20A類似的方式，還構(gòu)造光學(xué)的子分析 單元20B，因?yàn)榧词乖谠摴鈱W(xué)的子分析單元20B中也一方面輸出或輸 入電控制信號(hào)用于控制光源，另一方面輸出或輸入光傳感器的電響應(yīng) 信號(hào)。同樣地，在此還設(shè)置控制元件，以便控制光源以及接收光傳感 器的相應(yīng)電信號(hào)，以及尤其是通過將發(fā)送給光源的控制信號(hào)與所接收 的信號(hào)比較來進(jìn)行比較和分析。
在圖3和圖4中示出了只具有笫一電極12的實(shí)施變形，其中在 圖3的情況下僅僅一條線形成電極12。在圖的左半邊，分別示出密閉 型材9的截面，在圖的右半邊，示出具有螺旋形地纏繞在其周圍的第 一電極12的光纖10的在傳感器元件8的傳播方向中延伸的走向 (Verlauf)。為了形成電容式傳感器(電傳感器)，原則上使用電極 12就足夠了。但是，優(yōu)選地，如圖2和圖5所示，采用兩個(gè)電極12、
1414,因?yàn)橛纱烁纳屏遂`敏度。
在圖l所示的實(shí)施變形中，光纖10以及電極12、 14都從傳感器 元件8的一端貫穿到另一端，并且在兩端上分別設(shè)置耦合元件16;作 為圖l所示的實(shí)施變形的替代，也可以按照回路的方式鋪設(shè)光纖10， 從而光僅在一個(gè)耦合元件16上既被耦入又^皮耦出。也就是說，光纖 在傳感器元件8的背向耦合元件16的端上具有反轉(zhuǎn)點(diǎn) (Umkehrppunkt)，并且光纖在傳感器元件8、即在密閉型材9中又 被引導(dǎo)回來。圖6和7以及9和10示出這樣的應(yīng)用情況，其中具有 纏繞在其周圍的第一電極12的光纖10分別按照回路的方式被鋪設(shè)在 密閉型材9中。優(yōu)選地，其中在回路的反轉(zhuǎn)點(diǎn)處將第一電極12電氣 分離。圖6和圖9在此分別示出其中分別只設(shè)置第一電極12的實(shí)施 變形。由此，在電極12尤其是在回路的反轉(zhuǎn)點(diǎn)中電氣分離的情況下， 提供兩個(gè)在傳感器元件8的長度上平行引導(dǎo)的電極12。在圖7和圖 IO的實(shí)施例中，分別又設(shè)置第二電極14，并且大致與按照?qǐng)D2和圖5 的實(shí)施例對(duì)應(yīng)，區(qū)別在于光纖10以回路,皮鋪i殳。
圖9和圖10的實(shí)施例與圖6和圖7的實(shí)施例的不同之處在于， 在圖9和圖10中以回路鋪設(shè)的光纖IO及其兩個(gè)子段在垂直方向上取 向，而不是圖6和圖7中示出的水平方向(相對(duì)于密閉型材9固定在 其上的車身6的傳播方向)。在此，根據(jù)圖9和圖10的垂直方向是 優(yōu)選的，因?yàn)榇怪狈较驅(qū)鈱W(xué)傳感器是有利的。
在根據(jù)圖ll的實(shí)施例中，與前面的實(shí)施例不同，電極12不是直 接圍繞光纖IO延伸地(verlaufend)構(gòu)成。相反，光纖10松脫地延 伸地設(shè)置在保護(hù)管40中。因此，在光纖10和保護(hù)管40的內(nèi)壁之間 形成自由空間。保護(hù)管40由彈性材料制成，并穿過形成護(hù)套的密閉 型材9。密閉型材9為此具有合適的管道(Roehre)。保護(hù)管40又被 包殼類型的編織層包圍，該編織層形成第一電極12。編織層在此按照 屏蔽編織層(Abschirmgeflecht)的方式以乂〉知的方式實(shí)施。在圖11 的實(shí)施例中，光纖10和保護(hù)管40是壓力敏感的光學(xué)傳感器元件，相 反，在前面的實(shí)施例中，壓力敏感的光學(xué)傳感器元件直接由形成護(hù)套成。
補(bǔ)充地，在根據(jù)圖11的實(shí)施變形中還規(guī)定，用于為光學(xué)壓力傳 感器的光源供電的供電導(dǎo)線42也直接在密閉型材9中延伸。作為對(duì) 于供電導(dǎo)線42的附加設(shè)置的替代，例如在圖2-10中所示出的第一電 極12或還有平行的第二電極14也用作用于光源的供電導(dǎo)線。
在圖12中，強(qiáng)烈簡化并且示例性地示出電傳感器的傳感器信號(hào) 的信號(hào)變化過程。而且在此在水平軸(X軸)上給出閉合元件、例如 門或車窗玻璃的移動(dòng)路徑。在垂直軸(Y軸)上繪制電測量信號(hào)或與 電測量信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)。實(shí)線說明正常的運(yùn)行情況，因?yàn)樵诳拷]合 元件時(shí)會(huì)出現(xiàn)電場的改變并因此出現(xiàn)測量信號(hào)的改變。在此，實(shí)線優(yōu) 選在學(xué)習(xí)過程之后被存儲(chǔ)在分析單元20B中，并表征運(yùn)行中常見的過 程，在該過程中還沒有識(shí)別出被夾情形。
利用虛線顯示與根據(jù)實(shí)線的正常信號(hào)變化過程的異常偏差，而且 這對(duì)應(yīng)于外部物體例如進(jìn)入車窗玻璃和窗框之間的情況，從而存在被 夾住的危險(xiǎn)。該附加的外部物體導(dǎo)致與所期望的正常信號(hào)變化過程的 特征性偏差。與正常信號(hào)變化過程(所謂的圖式)的這個(gè)特征性偏差 被識(shí)別為被夾情形。
最后，在圖13中還示出在耦合元件16的范圍中傳感器元件8 的端部的縱向橫截面。而且，在光纖10的端部處，該光纖被所謂的 套圏(Ferrule) 27包圍。 一般將小導(dǎo)管(Ftthrungsriihrcheii)稱為 套圏，該小導(dǎo)管在光波導(dǎo)插件中容納光纖。套圏27在本實(shí)施例中優(yōu) 選由傳導(dǎo)性的材料制成，尤其是由金屬制成。套圏27與由密閉型材9 形成的管狀護(hù)套連接，該護(hù)套在包括空隙29的情況下包圍光纖10。 電極12的各條線與套圏27接觸。套圏的另一端與連接導(dǎo)線18接觸， 從而通過該連接導(dǎo)線18產(chǎn)生電極12與分析單元20的連接。連接導(dǎo) 線18與套圏27的接觸優(yōu)選按照插塞連接的方式進(jìn)行。
此外，從圖ll可以看出，在該實(shí)施例中，連接導(dǎo)線18同時(shí)還用 于為在圖11中示出的光源31供電。因此，在該實(shí)施例中，在分析單 元20和相應(yīng)的耦合元件16之間只需要一個(gè)連接導(dǎo)線。為了在此實(shí)現(xiàn)
16明確的信號(hào)分析，必要時(shí)采用合適的電濾波器或者以合適的方式調(diào)制 信號(hào)。
附圖標(biāo)記列表
2滑動(dòng)門
4擋板
6車身
7地電位
8傳感器元件
9密閉型材
10光纖
12第一電極
14第二電極
16耦合元件
18連接導(dǎo)線
20分析單元
20A電的子分析單元
20B光學(xué)的子分析單元
22測量單元
24電壓源
25A控制元件
27套圈
29空隙
31光源
40保護(hù)管
42供電導(dǎo)線
權(quán)利要求
1. 一種傳感器系統(tǒng)，尤其用于針對(duì)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的閉合機(jī)構(gòu)監(jiān)控物體在所述閉合機(jī)構(gòu)的兩個(gè)相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件之間的被夾情形，所述傳感器系統(tǒng)具有光學(xué)壓力傳感器，所述光學(xué)壓力傳感器具有具有光導(dǎo)元件的光學(xué)傳感器元件，用于將光耦入所述光導(dǎo)元件中的光源，用于采集從所述光導(dǎo)元件耦出的光的光傳感器，用于分析所述耦出的光的第一分析單元，其中還設(shè)置電傳感器，所述電傳感器具有與電壓源連接的電極，以及用于分析電壓信號(hào)的第二分析單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述光學(xué)傳感器元 件與所述電極一起被設(shè)置在管狀護(hù)套中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述光學(xué)傳感 器元件由所述光導(dǎo)元件構(gòu)成，所述光導(dǎo)元件是無鍍層的并且與所述護(hù) 套間隔開。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述光學(xué)傳感 器元件由所述光導(dǎo)元件和保護(hù)管構(gòu)成，其中所述光導(dǎo)元件松脫地在所 述保護(hù)管中延伸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述電極沿著 所述光導(dǎo)元件延伸。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述電極纏繞在所述光導(dǎo)元件周圍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器系統(tǒng)，其中直接在所述光導(dǎo)元 件周圍設(shè)置形成電極的編織層，所述編織層使所述光導(dǎo)元件的表面區(qū) 域有規(guī)律地不被覆蓋。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述電極形成 所述光導(dǎo)元件和所述護(hù)套之間的間距保持器。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述電極與 所述光學(xué)傳感器元件端部處的套圏接觸。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器系統(tǒng)，其中設(shè)置第二電 極，所述第二電極作為發(fā)射電極與電壓源連接并且設(shè)置在所述第一電 極對(duì)面，所述第一電極形成接收電極并與所述第二分析單元連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器系統(tǒng)，其中這兩個(gè)電極中的 一個(gè)被集成在管狀護(hù)套的壁中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器系統(tǒng)，其中這兩個(gè)電極被集 成在所述護(hù)套的壁中，并且光學(xué)傳感器元件穿過所述護(hù)套中的空腔。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述電極通 過共擠壓而被嵌入護(hù)套中。
14. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述光學(xué)元 件按照回路的方式被鋪設(shè)在所述護(hù)套中。
15. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器系統(tǒng)，其中在所述護(hù)套中同時(shí)還集成用于所述光源的供電導(dǎo)線。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述用于所述光源的供電導(dǎo)線還形成所述電極。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述光導(dǎo)元件由傳導(dǎo)性的材料制成，并同時(shí)形成所述電極。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述護(hù)套由傳導(dǎo)性的材料制成，并同時(shí)形成所述電極。
19. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述護(hù)套是用于閉合元件的密封件，所述閉合元件例如是門。
20. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述護(hù)套是用于車門的密閉型材，并且在所述護(hù)套中嵌入保護(hù)管，其中光纖作為光導(dǎo)元件在所述保護(hù)管中松脫地延伸，其中所述電極沿著所述保護(hù)管延伸。
21. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器系統(tǒng)，其中所述傳感器系統(tǒng)被構(gòu)造為用于所述閉合機(jī)構(gòu)的防夾裝置，其中所述分析單元被配置為使得在識(shí)別出被夾情形時(shí)產(chǎn)生用于所述閉合機(jī)構(gòu)的停止信號(hào)。
22. —種用于根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器系統(tǒng)的傳感器元件，包括光學(xué)壓力傳感器的在管狀護(hù)套中延伸的光學(xué)傳感器元件、以及電傳感器的在所述管狀護(hù)套方向上延伸的電極。
23. —種用于借助于按照權(quán)利要求1至21之一所述的傳感器系;牛之間的可能的被夾情形的方法:其中并行地既借助于光學(xué)壓力傳i器又借助于電傳感器監(jiān)控所述閉合機(jī)構(gòu)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中借助于分析算法就被夾情形分析分別由所述傳感器所采集的信號(hào)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中在由所述傳感器所采集的信號(hào)之一的被朱集的信號(hào)變化過程偏離期望的信號(hào)變化過程時(shí)，識(shí)別出被夾情形。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中在識(shí)別出被夾情形的情況下，至少停止所述閉合機(jī)構(gòu)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23至26之一所述的方法，其中連續(xù)地檢查所述光學(xué)壓力傳感器和所述電傳感器的功能能力。
全文摘要
為了在電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的閉合機(jī)構(gòu)中、尤其是在電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的車窗玻璃升降系統(tǒng)中可靠地檢測物體在兩個(gè)相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件之間的被夾情形，規(guī)定傳感器系統(tǒng)具有光學(xué)壓力傳感器以及附加的電的電容式傳感器。光學(xué)壓力傳感器包括光導(dǎo)元件、用于將光耦入光導(dǎo)元件中的光源、以及用于采集耦出的光的光傳感器。電傳感器包括與電壓源連接的電極。兩個(gè)傳感器分別被分配給用于分析相應(yīng)信號(hào)的分析單元。
文檔編號(hào)E05F15/00GK101501466SQ200780025745
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2007年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者C·威斯, G·考德爾, G·賴辛格, K·A·沃斯伯格, M·尤格, M·弗龍貝格爾 申請(qǐng)人:萊尼股份公司