DE10205810B4

DE10205810B4 - Vorrichtung zum Öffnen und Schliessen einer Öffnung mit einer Befestigungsvorrichtung für einen Lichtwellenleiter

Info

Publication number: DE10205810B4
Application number: DE10205810.5A
Authority: DE
Inventors: Achim Neubauer; Holger Pruessel; Juergen Steinbrunn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: DE10205810A1

Abstract

Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Öffnung (18) mittels eines motorisch angetriebenen, beweglichen Teils (10), mit einer Einklemmschutzvorrichtung (12), die eine Befestigungsvorrichtung (32) für einen Lichtwellenleiter (14) an einem eine Lichtquelle (28) und/oder einen Detektor (29) aufnehmenden Gehäuse (34) aufweist, wobei der Lichtwellenleiter (14) mittels eines einteilig ausgebildeten Verbindungselements (42) direkt am Gehäuse (34) fixierbar ist, und das Gehäuse (34) eine Leiterplatte (36) aufnimmt, auf der die Lichtquelle (28) und/oder der Detektor (29) angeordnet ist, und das Gehäuse (34) einen als Führung (46) zur radialen Positionierung, ausgebildeten Dichtkonus (66) für das Verbindungselement (42) oder den Lichtwellenleiter (14) aufweist, und die Führung (46) des Gehäuses (34) als konusförmige Vertiefung (65) im Gehäuse (34) ausgeführt ist, gegen die eine konische Mantelfläche (66) des Verbindungselements (42) bei der axialen Montage gepresst wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Öffnung mit einer Befestigungsvorrichtung für einen Lichtwellenleiter nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
Die DE 3809957 A1 zeigt einen Lichtwellenleiter-Sensor für eine Einklemmschutzfunktion, mit einer flexiblen Umhüllung, und dieser Lichtwellenleiter-Sensor mit miniaturisierten elektrischen Anschlussteckern zur Verbindung mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger ausgebildet ist.
In der US 4919508 A ist ein Kupplungselement zwischen einer Laser-Quelle und einem Glasfaserkabel beschrieben. Das Kupplungselement ist hierbei in Art eines gewöhntlichen Steckers mit einem männlichen und einem weiblichen Steckerteil ausgebildet.
Die US 6163080 A beschreibt ein Eigenschutzsystem für ein Fensterheber, bei dem ein Lichtwellenleiter mehrerer Schleifen entlang des Rahmens einer Öffnung ausbildet. Der Lichtwellenleiter ist mit einer Elektronikeinheit verbunden, die das ankommende Lichtsignal bezüglich eines Einklemmereignisses auswertet.
Mit der DE 44 23 104 A1 ist eine Sensorvorrichtung bekannt geworden, die einen Lichtwellenleiter zur Erfassung einer Druckbeanspruchung aufweist. Dabei wird an einem Ende des Lichtwellenleiters Licht eingespeist und das austretende Licht von einer Erfassungseinrichtung erfasst, wobei das erfasste Licht ein auswertbares Maß für die Druckbeanspruchung ist.
Für die Ankopplung des Lichtwellenleiters an ein Steuergerät, bzw. an die Lichtquelle oder die Erfassungseinrichtung werden gewöhnlich handelsübliche, optomechanische Halterungen verwendet. Solche Halterungen, an die aufgrund der Anwendung für die Datenübertragung mittels Lichtwellenleiter hohe Anforderungen an die Dämpfungsqualität und die Montagetoleranzen gestellt werden, sind normalerweise direkt auf der Leiterplatte angeordnet. Daher werden zur exakten Fixierung des Lichtwellenleiters in der Regel mehrteilige Systeme mit Schraubgewinde oder Steckverbindung verwendet, die relativ teuer und recht aufwendig in der Handhabbarkeit sind.
Vorteile der Erfindung
Die erfindergemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass mit dem einteilig ausgebildeten Verbindungselement, das den Lichtwellenleiter direkt am Gehäuse fixiert, eine einfache und kostengünstige Befestigungsvorrichtung geschaffen ist, die alle Erfordernisse für die Anwendung in einer Einklemmschutzvorrichtung erfüllt. Durch die einteilige Ausführung des Verbindungselements ist eine schnelle und einfache Montage mittels eines Schnellverschlusses möglich, die den Lichtwellenleiter in einer definierten Position fixiert. Ist innerhalb des Gehäuses eine Leiterplatte angeordnet, auf der die Lichtquelle oder der Detektor oder andere elektronische Bauelemente befestigt sind, so kann mit dieser erfindergemäßen Vorrichtung der Lichtwellenleiter sehr schnell und einfach gegenüber der Bauelemente auf der Leiterplatte exakt positioniert werden. Zur radialen Positionierung des Verbindungselements weist die Gehäusewand eine Führung auf, die das Verbindungselement oder direkt den Lichtwellenleiter beim axialen Einführen in oder auf das Gehäuse radial fixiert. Diese Führung ist als Konus mit integrierter Dichtfläche ausgebildet, wodurch eine einfachere Montage, eine höhere Positioniergenauigkeit und eine bessere Dichtheit erzielt wird.
Besonders günstig ist es, wenn das Verbindungselement mittels Rastelementen an der Gehäusewand fixiert wird, da die Rastelemente in einem Arbeitsgang mit dem Verbindungselement oder mit dem Gehäuse ausgeformt werden können. Dabei greifen beispielsweise die radialen Ausformungen der Rastelemente des Verbindungselements in entsprechende radiale Gegenausformungen am Gehäuse, wodurch eine zuverlässige axiale Fixierung des Verbindungselements erzielt wird. Ebenso ist es möglich, dass am Gehäuse angeformte beweglichen Rastelemente in Gegenausformungen des Verbindungselements greifen. Dabei werden für die Montage des Lichtwellenleiter keinerlei Werkzeuge benötigt, da dieser einfach von Hand in das Verbindungselement, und dieses von Hand auf das Gehäuse angedrückt werden kann. Durch die Verwendung von Rastelementen kann die Verbindung auch zerstörungsfrei wieder gelöst und für eine anschließende Verbindung wieder benutzt werden.
Dabei können die Bauelemente auf der Leiterplatte wie beispielsweise eine Halterung der Lichtquelle oder des Detektors einen Anschlag aufweisen, gegen den der Lichtwellenleiter anliegt und dessen axiale Lage exakt festlegt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist ein axialer Anschlag direkt an die Gehäusewand angeformt, was beispielsweise bei einer Fertigung des Gehäuses mittels Spritzgussverfahren praktisch keine zusätzlichen Kosten verursacht. Auch hierbei ist ein definierter Abstand zwischen dem Ende des Lichtwellenleiters und einem elektronischen Bauteil auf der Leiterplatte gewährleistet.
Weist das Verbindungselement mindestens ein Dichtungselement auf, das das Verbindungselement sowohl gegenüber dem Lichtwellenleiter als auch gegenüber dem Gehäuse abdichtet, so wird sowohl das Eindringen von Schmutz und Wasser, als auch von Streulicht in das Gehäuse zuverlässig verhindert. Dadurch wird ein störungsfreier Betrieb für Schiebedach- oder Fensterheber-Anwendungen ermöglicht. Dabei kann das Dichtungselement beispielsweise einstückig oder als zwei separate Dichtringe ausgebildet sein.
Durch einen am Verbindungselement angeordneten Mitnehmer für den Lichtwellenleiter wird sichergestellt, dass beim Verrasten des Verbindungselements mit dem Gehäuse der Lichtwellenleiter immer vollständig gegen den axialen Anschlag gepresst wird.
Von Vorteil ist es, wenn der Mitnehmer als Dichtungselement ausgeführt ist, da dann keine weitere radiale Dichtung zwischen Lichtwellenleiter und Verbindungselement notwendig ist.
Wird mindestens eine Dichtung an das Verbindungselement oder an die Gehäusewand angespritzt, müssen keine separaten Dichtungselemente montiert werden, was die Montage des Lichtwellenleiters deutlich vereinfacht und Dichtigkeitsprobleme durch nicht korrekt sitzende Dichtringe verhindert.
Werden alternativ separate Dichtungselemente in das Gehäuse oder das Verbindungselement eingelegt, können hierbei kostengünstige Standarddichtungen verwendet werden.
Besonders günstig ist die Verwendung der Lichtwellenleiter-Halterung für eine Einklemmschutz-Vorrichtung einer verschließbaren Öffnung, bei der sich beim Ausüben eines Drucks auf den Lichtwellenleiter die Intensität, die Frequenz oder die Laufzeit des eingespeisten Signals ändert. Dadurch wird eine zuverlässige und kostengünstige Signalankopplung zwischen Lichtwellenleiter und Lichtquelle und/oder Detektor realisiert.
Für eine zuverlässige Detektion eines Hindernisses in der Fenster- bzw. Dachöffnung ist es günstig, den Lichtwellenleiter entlang des Rahmens der Öffnung anzuordnen. Wird das eine Ende des Lichteinleiters verspiegelt, so können Lichtquelle und Detektor auf der anderen Seite nebeneinander angeordnet werden, wodurch der Verkabelungsaufwand verringert wird. Aufgrund des zweifachen Laufwegs des reflektierten Signals verdoppelt sich auch in etwa dessen Änderung durch das Einwirken eines Drucks auf den Lichtwellenleiter.
Zeichnung
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:
1 den schematischen Schnitt durch eine Einklemmschutzvorrichtung,
2 den vergrößerten Ausschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung und
3 eine Ansicht der Befestigungsvorrichtung von 2 gemäß III-III.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Seitenscheibe 10 im Kraftfahrzeug mit einer Einklemmschutzvorrichtung 12. Diese weist einen Lichtwellenleiter 14 auf, der entlang eines Rahmens 16 einer Fensteröffnung 18 angeordnet ist. Die Scheibe 10, als bewegliches Teil 10, kann mittels eines nicht näher dargestellten Motors und einer Antriebsmechanik entlang der Bewegungsrichtung 20 auf und ab bewegt werden. Befindet sich nun ein Objekt 22 im Schließweg des Teils 10, wird ein äußerer Druck 24 auf den Lichtwellenleiter 14 ausgeübt. Dadurch wird der Umfang des Lichtwellenleiters 14 verformt, so dass sich dessen Reflexionseigenschaften ändern. An einem Ende 26 des Lichtwellenleiters 14 wird mittels einer Lichtquelle 28, beispielsweise einer Diode, Licht in den Lichtwellenleiter 14 eingespeist, das an einem Spiegelelement 30 am anderen Ende 27 des Lichtwellenleiters 14 reflektiert wird. In diesem Falle befindet sich ein hier nicht näher dargestellter Detektor 29 am gleichen Ende 26 wie die Lichtquelle 28, wobei das reflektierte Lichtsignal beispielsweise mittels eines Prismas ausgekoppelt und mit dem Detektor gemessen wird. Wird auf den Lichtwellenleiter 14 ein äußerer Druck 24 ausgeübt, ändert sich durch den sogenannten Mikrobending-Effekt beispielsweise die Intensität des detektierten Lichtsignals, was die Einklemmschutzvorrichtung als Einklemmfall erkennt, und die Bewegung der Scheibe 10 stoppt oder reversiert. Alternativ kann auch eine Frequenz oder Laufzeitänderung des detektierten Lichtsignals als Auslösekriterium für den Einklemmschutz verwendet werden.
Zur Ein- und Auskopplung des Lichts ist das eine Ende 26 des Lichtwellenleiters 14 mittels einer Befestigungsvorrichtung 32 mit einem Gehäuse 34 verbunden, in dem auf einer Leiterplatte 36 verschiedene Bauteile wie die Lichtquelle 28, der Detektor 29 oder eine Auswerteeinheit 38 des Lichtsignals angeordnet sind. Das Gehäuse 34 umschließt beispielsweise auch eine Steuereinheit 40 des motorisch bewegten Teils 10, so dass die Auswerteeinheit 38 des Lichtsignals integraler Bestandteil der Steuereinheit 40 des Fensterheberantriebs ist.
Die Befestigungsvorrichtung 32 weist ein einteiliges Verbindungselement 42 auf, das den Lichtleiter 14 aufnimmt, und mittels eines Schnellverschluss 44 direkt am Gehäuse 34 befestigt wird. Hierzu ist an dem Gehäuse 34 einstückig mit diesem eine Führung 46 angeformt, auf die das Verbindungselement 42 axial in Pfeilrichtung 48 aufgeschoben wird. Zur Verrastung weist das Verbindungselement 42 axiale Aussparungen 50 auf, in die beweglich an der Führung 46 angeordnete Gegenausformungen 52 eingreifen. Das Verbindungselement 42 wird so einerseits durch die Rastelemente 50, 52 des Schnellverschlusses 44 axial und durch die Führung 46 des Gehäuses 34 radial fixiert. Das Verbindungselement 42 weist des weiteren einen Mitnehmer 54 auf, der den Lichtwellenleiter 14 entsprechend der Montagerichtung 48 mitnimmt und ihn gegen einen definierten Anschlag 56 presst. Im Ausführungsbeispiel ist der Mitnehmer 54 gleichzeitig als Radialdichtung 58 ausgeführt, die den Lichtwellenleiter 14 gegenüber dem Verbindungselement 42 schmutz-, wasser- und lichtdicht abdichtet. Zur weiteren Abdichtung des Verbindungselements 42 gegenüber der Führung 46 des Gehäuses 34 ist ein weiteres Dichtungselement 60 angeordnet, das beispielsweise als separater Dichtring 60 ausgeführt ist, der in eine Vertiefung des Verbindungselements 42 eingelegt ist. Das Dichtungselement 58 ist im Ausführungsbeispiel an das Verbindungselement 42 angespritzt, um die Montage des Lichtwellenleiters 14 zu vereinfachen.
Zur Montage des Lichtwellenleiters 14 an das Gehäuse 34 wird das Verbindungselement 42 auf denselben aufgeschoben, oder vorzugsweise auf der Führung 46 positioniert. Danach wird der Lichtwellenleiter 14 entlang der Montagerichtung bis zum Anschlag 56 in das Verbindungselement 42 eingeführt. Im Ausführungsbeispiel wird der Anschlag 56 direkt von der Lichtquelle 28, die auf der Leiterplatte befestigt ist, gebildet. Anschließend wird das Verbindungselement 42 wieder entsprechend der Montagerichtung 48 über die Führung 46 geschoben, bis die Rastelemente 50, 52 einrasten. Hierbei wird der Lichtwellenleiter 14 durch den Mitnehmer 54 mittels Reibung mitgeführt und fest und definiert gegen den Anschlag 56 gepresst. Da die Leiterplatte 36 mit den darauf befestigten Bauelementen 28, 29, 38 40 mit geringen Toleranzen gegenüber dem Gehäuse 34 angeordnet ist, wird aufgrund der radialen und axialen Fixierung des Lichtwellenleiters 14 am Gehäuse 34 durch das Verbindungselement 42 eine einfache optische Ankopplung geschaffen, die den Zwecken einer Einklemmschutzvorrichtung genügt.
In 2 ist in vergrößerter Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Befestigungsvorrichtung 32 für einen Lichtwellenleiter 14 an einem Gehäuse 34 dargestellt. Das Verbindungselement 42 weist radial bewegliche Rasthaken 44 mit radial nach außen gerichteten Ausformungen 50 auf. Diese greifen in montierten Zustand hinter radial nach innen gerichtete Gegenausformungen 52 des Gehäuses 34. Dabei liegt die radiale Schulter der Ausformung 50 an der radialen Schulter der Gegenausformung 52 an, wodurch das Verbindungselement 42 axial fixiert wird. Als Mitnehmer 54 und gleichzeitig als Radialdichtung 58 ist am Verbindungselement 42 einstückig mit diesem eine umlaufende Kante 62 angeformt, die sich in den Lichtwellenleiter 14 festkrallt und bei Montage in Bewegungsrichtung 48 den Lichtwellenleiter 14 gegen den Anschlag 56 presst. Der Anschlag 56 ist hier als Fortsatz 64 am Gehäuse 34 einstückig mit demselben angeformt, so dass der Lichtwellenleiter 14 den auf der Leiterplatte 36 angeordneten Detektor 29 nicht berührt. Die Führung 46 des Gehäuses 34 zur radialen Positionierung des Verbindungselements 42 ist hier als konusförmige Vertiefung im Gehäuse 34 aufgeführt. Das Verbindungselement 42 weist daher ebenfalls eine konische Mantelfläche 66 auf, die bei der Montage gegen den Konus 65 der Führung 46 gepresst wird. Dies erlaubt eine exaktere radiale Positionierung des Lichtwellenleiters 14 und bewirkt gleichzeitig eine Abdichtung 60 gegenüber dem Eindringen von Wasser, Schmutz und Licht in das Gehäuse 34. Zusätzlich kann optional ein zusätzliches Dichtungselement 60 zwischen Gehäuse 34 und Verbindungselement 42 eingelegt werden. Zur einfacheren Einführung des Lichtwellenleiters in das Verbindungselement 42 ist an diesem eine Phase 68 angeformt.
3 zeigt eine Ansicht gemäß III-III des gleichen Ausführungsbeispiels. Das Gehäuse 34 weist als Anschläge 56 drei als Winkelsegmente ausgeformte Fortsätze 64 auf, gegen die der Lichtwellenleiter 14 gepresst wird. Es sind ebenfalls drei Rasthaken 44, 50 des Verbindungselements 42 dargestellt, die in die Gegenausformungen 52 des Gehäuses 34 eingreifen. Des weiteren ist der Lichtwellenleiter 14 als Hohlwellenleiter ausgeführt, der als optisches Medium eine Schlauchwand 72 aus Kunststoff (PUR) oder Glasfaser aufweist, die von einer Schutzhülle 74 aus einem optisch dichteren Medium umgeben ist. Der Außendurchmesser 76 des Lichtwellenleiters 14 beträgt typischerweise 2 bis 5 mm, insbesondere etwa 3 mm, so dass dieser auch einfach in eine Dichtung einer Fensteröffnung integriert werden kann.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Detektor 29 auch am anderen Ende 27 des Lichtwellenleiters 14 angeordnet sein, der dann wiederum an beiden Enden mittels der erfindergemäßen Befestigungsvorrichtung jeweils mit einem Gehäuse 34 verbunden ist. Dabei befindet sich beispielsweise in einem Gehäuse 34 keine Leiterplatte 36, sondern lediglich der Detektor 29 mit den entsprechenden Versorgungsleitungen. Das detektierte Signal wird dann an eine Steuereinheit 40 in einem Elektronikgehäuse weitergeleitet. In einer Variation kann das Gehäuse 34 auch ein Steckergehäuse 34 sein, das direkt an ein anderes Gehäuse angesteckt wird. Die erfindergemäße Vorrichtung kann auch für andere Anwendungen eingesetzt werden, bei denen Lichtwellenleiter 14 mit geringen Übertragungsqualitäten verwendet werden.
Die Befestigungsvorrichtung 32 kann auch anstatt am Gehäuse 34 direkt auf einer Leiterplatte 36 angeordnet sein, um eine noch exaktere Justierung des Lichtwellenleiters 14 gegenüber optischen Bauteilen 28, 29 zu erzielen. Dies gilt besonders für Anwendungen, bei denen keine so hohe Ansprüche an die Dichtigkeit gegenüber Wasser und Schmutz gestellt werden.

Claims

Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Öffnung (18) mittels eines motorisch angetriebenen, beweglichen Teils (10), mit einer Einklemmschutzvorrichtung (12), die eine Befestigungsvorrichtung (32) für einen Lichtwellenleiter (14) an einem eine Lichtquelle (28) und/oder einen Detektor (29) aufnehmenden Gehäuse (34) aufweist, wobei der Lichtwellenleiter (14) mittels eines einteilig ausgebildeten Verbindungselements (42) direkt am Gehäuse (34) fixierbar ist, und das Gehäuse (34) eine Leiterplatte (36) aufnimmt, auf der die Lichtquelle (28) und/oder der Detektor (29) angeordnet ist, und das Gehäuse (34) einen als Führung (46) zur radialen Positionierung, ausgebildeten Dichtkonus (66) für das Verbindungselement (42) oder den Lichtwellenleiter (14) aufweist, und die Führung (46) des Gehäuses (34) als konusförmige Vertiefung (65) im Gehäuse (34) ausgeführt ist, gegen die eine konische Mantelfläche (66) des Verbindungselements (42) bei der axialen Montage gepresst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (42) mittels radiale Ausformungen (50) aufweisenden Rastelementen (44) am Gehäuse (34) fixierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (44) beweglich am Verbindungselement (42) oder am Gehäuse (34) angeordnet sind und in Gegenausformungen (52) am Gehäuse (34) oder am Verbindungselement (42) greifen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (34) ein Elektronik- oder Steckergehäuse (34) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (36) ein Bauelement (28, 29, 38) angeordnet ist, das einen axialen Anschlag (56) für den Lichtwellenleiter (14) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (34) zur axialen Positionierung des Lichtwellenleiters (14) mindestens einen axialen Anschlag (56) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (42) mindestens ein Dichtungselement (58, 60, 62) aufweist, das das Verbindungselement (42) gegenüber dem Lichtwellenleiter (14) und dem Gehäuse (34) abdichtet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (42) einen Mitnehmer (54) aufweist, der das Verbindungselement (42) auf dem Wellenleiter (14) fixiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (54) als Dichtungselement (58, 60, 62) ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dichtungselement (58, 60, 62) am Verbindungselement (42) oder am Gehäuse (34) angespritzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Dichtungselement (58, 60, 62) als Einlegeteil in das Verbindungselement (42) oder das Gehäuse (34) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (28) Licht in den Lichtwellenleiter (14) einspeist und das Einwirken eines äußeren Drucks (24) auf den Lichtwellenleiter (14) an diesem eine Mikroverformung bewirkt, die die Intensität und/oder die Frequenz und/oder die Laufzeit des eingespeisten Lichts beeinflusst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Teil an einem Fahrzeug angeordnet ist, und der Lichtwellenleiter (14) entlang eines Rahmens (16) der Öffnung (18) angeordnet ist.