DE3724942C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für Schließvorrichtungen
von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Bei einer bekannten Sicherheitsvorrichtung dieser Art
(DE-OS 33 25 311) hat der Tastsensor als Tragkörper ein leitfähiges
Elastomer, das auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit
Kontaktelektroden versehen ist. Das leitfähige Elastomer besteht
beispielsweise aus einem Leitgummi, dem zur Herstellung
einer elektrischen Leitfähigkeit Graphit beigemengt ist. Dieser
Tastsensor ist so ausgebildet, daß er auf Druckbeanspruchung mit Widerstandsänderungen
reagiert. Bei Druckbeanspruchung werden die im Elastomer enthaltenen
elektrisch leitfähigen Partikel gegeneinander verschoben,
wodurch der elektrische Widerstandswert verringert
wird. Sobald die Widerstandsänderung einen vorgegebenen Wert
erreicht, erhält die Auswerteschaltung ein Signal, wodurch
der Motor angehalten oder dessen Drehrichtung geändert wird.
Diese Tastsensoren sind teuer in der Herstellung.
Es ist auch eine Sicherheitsvorrichtung bekannt (DE-OS 27 27 518),
bei der ein piezoelektrischer Kraftfühler vorgesehen ist. Er
ist so innerhalb der Vorrichtung angeordnet, daß er nicht die
Klemmkraft, sondern die Schließkraft des Fensters ermittelt.
Das Kraftmeßglied erfaßt während der Schließbewegung über eine
definierte Zeit bzw. einen definierten Weg ständig die Schließkraft.
Bei ihrer Erfassung werden auch die Reibkräfte und Beschleunigungskräfte
erfaßt. Dadurch wird es schwierig, einen Einklemmfall
zu erkennen. Die Sicherheitsvorrichtung muß einerseits so wenig
empfindlich ausgebildet sein, daß sie nicht schon durch die beim
Hochfahren des Fensters auftretenden Reibkräfte anspricht.
Der Kraftanstieg ist beim Einklemmen beispielsweise eines
Fingers verhältnismäßig gering, so daß das Kraftmeßglied die
Erhöhung der Schließkraft nicht sofort bemerkt und daher die
Vorrichtung nicht augenblicklich anspricht.
Schließlich ist aus der DE-OS 33 20 705 eine Sicherheitsvorrichtung
mit einem pyroelektrischen Sensor bekannt, der auf Wärmestrahlung
von Warmblütern anspricht. Der empfindliche Bereich
des Sensors ist im Brennpunkt eines Parabolspiegels angeordnet,
wodurch die Wärmestrahlung auf diesen empfindlichen Bereich
hin abgelenkt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung findet
keine Berührung bzw. Druckbeanspruchung des Tastsensors statt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß
der Tastsensor einfach und preisgünstig hergestellt und montiert
werden kann und bei einem Einklemmfall augenblicklich
anspricht.
Diese Aufgabe wird bei einer Sicherheitsvorrichtung der gattungsbildenden
Art mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung wird durch den Tastsensor
nicht die Schließkraft, deren Kenntnis nicht interessant
ist, sondern das Auftreten von Hindernissen erfaßt. Die Klemmkraft
wird dadurch festgestellt, daß der Tastsensor durch das Hindernis
beansprucht wird, wodurch eine Ladungstrennung erfolgt, die zu
einem Spannungsimpuls führt. Bei dem piezoelektrischen Tragkörper
tritt die Ladungstrennung bei einer dynamischen Druckänderung
auf, wenn also ein Körperteil eingeklemmt wird. Bei einer statischen
Druckbeanspruchung des piezoelektrischen Tastsensors,
wie sie beispielsweise durch Materialeigenspannungen, Schrumpfen
oder Altern des Materials auftreten kann, findet keine Ladungstrennung
sondern vielmehr ein Ladungsausgleich statt. Darum kann
der piezoelektrische Tastsensor ohne schaltungstechnischen Aufwand
genau unterscheiden, ob eine dynamische oder eine statische Beanspruchung
vorliegt. Dadurch hat die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung
einen schaltungstechnisch äußerst einfachen
und damit auch wenig störanfälligen Aufbau. Bei einem pyroelektrischen
Tragkörper wird durch Wärmezufuhr oder -abfuhr
die Ladungstrennung bewirkt. Kurzfristige Temperaturänderungen
der Beschichtung bzw. elektrisch leitenden Schicht erfolgen
dann, wenn ein Körperteil zwischen dem bewegten und
feststehenden Fahrzeugteil eingeklemmt ist. Der pyroelektrische
Tragkörper ist so empfindlich, daß er bereits durch das Berühren
mit einem Körperteil anspricht. Langsame Temperaturänderungen,
wie sie z. B. bei Sonneneinstrahlung auftreten,
haben keine Wirkung, d. h. der pyroelektrische Tastsensor
spricht in diesem Fall nicht an. Somit ist auch beim pyroelektrischen
Tastsensor gewährleistet, daß die erfindungsgemäße
Sicherheitsvorrichtung einen sehr einfachen und wenig störanfälligen
Aufbau hat. Wenn sowohl pyro- als auch piezoelektrische
Sensoren verwendet werden, kann durch die hohe Empfindlichkeit
und die unterschiedliche elektrische Charakteristik
ein sicheres Ansprechen auch bei gegenläufigem Effekt
gewährleistet werden, z. B. bei gleichzeitiger Abkühlung des
Sensors und Druckerhöhung. In diesem Fall ist eine einwandfreie
sichere Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei
einfacher Ausbildung gewährleistet.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den
Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher
beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Sensor einer erfindungsgemäßen
Sicherheitsvorrichtung im
Querschnitt,
Fig. 2 einen Teil einer Kraftfahrzeugtür
mit einem am Türrahmen vorgesehenen
Dichtprofil in dem ein Tastsensor
untergebracht ist,
Fig. 3 einen in ein Dichtprofil eingelegten
Tastsensor, der am Rand eines
Fensterrahmens eines Kraftfahrzeuges
befestigt ist,
Fig. 4
und 5 jeweils einen in ein Dichtprofil
eingelegten Tastsensor, der
vom Dichtprofil vollständig
umgeben ist.
Fig. 1 zeigt einen Sensor 1, der mit einem Dichtprofil 2
(Fig. 2) verbunden wird und mit diesem längs einer
Innenseite eines Türrahmens eines Kraftfahrzeuges
vorgesehen wird. Das Dichtprofil 2 ist dann mit dem
(in Fig. 2 dargestellten) Sensor 1 dem oberen Rand 5
einer in der den Rahmen 4 aufweisenden Türe 7
verschiebbar geführten Fensterscheibe 6 zugewandt, die
elektrisch betätigt wird. Der Sensor 1 erstreckt sich
vorzugsweise über die ganze Länge der Rahmeninnenseite 3,
wobei vorzugsweise der Sensor 1 über die ganze Länge
des Dichtprofiles 2 vorgesehen ist. Der Sensor kann
nicht nur an der Kraftfahrzeugtüre 7, sondern auch bei
Schiebedächern und automatischen Türschließeinrichtungen
von Kraftfahrzeugen vorgesehen sein. In allen Fällen
verhindert der Sensor eine Gefährdung der Fahrzeuginsassen
durch Einklemmen von Körperteilen zwischen einem
feststehenden und einem bewegbaren Fahrzeugteil.
Der Sensor 1 hat einen aus pyro- oder piezoelektrischem
Material bestehenden folienförmigen Tragkörper 8, der
an mindestens einer Außenseite 9, 10, vorzugsweise
jedoch an beiden Seiten, mit einer elektrisch
leitfähigen metallischen Schicht 11, 12 versehen ist.
Als piezoelektrisches Material eignet sich insbesondere
gerecktes, polarisiertes Polyvinylidenfluorid. Solche
Tragkörper mit metallischen Oberflächen sind als
dünne Folien bekannt und werden z.B. als Schalter in
Tastaturen industriell eingesetzt. Besonders
vorteilhaft für ihre Anwendung als Einklemmschutz ist
ihre Eigenschaft, nur bei dynamischen Druckänderungen
eine Ladungstrennung zu bewirken, so daß an den
elektrisch leitenden Schichten 11, 12 ein
Spannungsimpuls entsteht. Er wird, wie unten noch näher
erläutert werden soll, dazu ausgenutzt, den Motor zum
Antrieb des Fensters zu unterbrechen bzw. umzukehren.
Bei statischer Belastung bzw. durch
Materialeigenspannungen, Schrumpfen oder Alterung,
findet im Foliensensor 1 und durch den Eigenwiderstand
einer Auswerteschaltung, an welche der Sensor
angeschlossen ist, ein Ladungsausgleich statt. Im
Gegensatz zu bekannten Sensoren benötigt daher die
Auswerteschaltung kein Differenzierglied, um solche
statischen Lastsignale zu unterdrücken. Die
Auswerteschaltung kann dadurch einfach ausgebildet
werden.
Als pyroelektrisches Material eignet sich ebenfalls
eine Polyvinylidenfluoridfolie (PVDF-Folie) mit einer
elektrisch leitfähigen Beschichtung auf wenigstens
einer, vorzugsweise auf beiden Außenseiten 9, 10 des
Tragkörpers 8. Das pyroelektrische Material zeichnet
sich dadurch aus, daß bei Wärmezufuhr oder -abfuhr
eine Ladungstrennung erfolgt. Eine kurzfristige
Temperaturänderung der Folie tritt immer dann auf, wenn
die Folie durch Körperteile berührt wird. Die
Körperwärme reicht schon aus, am Sensor 1 einen elektrischen Span
nungsimpuls zu erzeugen. Der pyroelektrische Sensor 1 hat
eine hohe Empfindlichkeit, die ein sicheres Ansprechen
auch bei einem sehr geringen Wärmefluß zwischen der
Folie und dem berührenden Gegenstand garantiert. Ähnlich
wie beim piezoelektrischen Sensor wirkt sich eine
langsame Temperaturänderung, beispielsweise durch
Sonneneinstrahlung, nicht aus. Der Einklemmschutz mit
dem pyroelektrischen Sensor 1 wird darum nur wirksam,
wenn ein Gegenstand zwischen dem beweglichen und dem
unbeweglichen Teil eingeklemmt wird.
Als Tragkörper für die piezo- und pyroelektrischen Sensoren
kommen weitere pyro- und piezoelektrische Kunststoffe in
Betracht: Copolymere des PVDF, z.B. Poly (Vinylidenfluorid/
Trifluorethylen) - Copolymer, Poly (Vinylidenfluorid/
Tetrafluorethylen) - Copolymer oder Poly (Vinylidenfluorid/
Methylmetacrylat) - Copolymer und Copolymere des Vinyliden
cyanid/Vinylacetat: p (VDCN/VAC). Schließlich eignen sich
auch Polyvinylchlorid, Nylon 11 (γ-Phase), die piezo-/
pyroelektrische Eigenschaften haben. Weiter sind als Trag
körper für die piezo- und pyroelektrischen Sensoren
anorganische Materialien, wie Bariumtitanat (BaTiO3)
Bleizirkonat, Zinkoxid, Bleititanat, lanthandotiertes
Zirkonat, Blei-Zirkon-Titanat (PZT), lanthandotiertes PZT
oder Quarz geeignet. Vorteilhafterweise werden jedoch
Polyvinylidenfluorid bzw. Copolymere mit Polyvinyliden
fluorid verwendet.
Der Sensor 1 wird durch Aufkleben oder Einlegen oder
auch durch eine geeignete, an sich bekannte
Ummantelungstechnik direkt im Dichtprofil 2 befestigt,
wobei sich der Sensor über mindestens die Länge des zu
überwachenden Bereiches, vorzugsweise über die ganze
Länge des die Türrahmeninnenseite 3 abdeckenden
Dichtprofiles erstreckt, so daß dadurch der gesamte zu
überwachende Bereich mit der Sicherheitsvorrichtung 1, 2
versehen wird. Das Dichtprofil 2 mit dem Sensor 1 wird
an der Rahmeninnenseite 3 oder einem anderen
feststehenden Karosserieteil, je nach Einsatzort, durch
Kleben oder dgl. befestigt.
Gem. Fig. 3 ist der Sensor 1a in eine U-förmige
Ausnehmung 13 des Dichtprofiles 2a eingesetzt und dort
vorzugsweise durch Kleben befestigt. Die so gebildete
Sicherheitsvorrichtung 1a, 2a wird so an die
Rahmeninnenseite 3a des Fensterrahmens 4a geklebt, daß
der Sensor direkt an der Rahmeninnenseite anliegt. Der
Sensor liegt benachbart zu einer im Querschnitt
U-förmigen Rinne 14, in die die Fensterscheibe 6a in
Schließstellung mit ihrem oberen Rand 5a eingreift.
Die beiden elektrisch leitfähigen Schichten 11, 12 des
Tragkörpers 8 sind an eine Auswerteschaltung bzw. -elektronik 15
angeschlossen, die mit einem Antriebsmotor 16 in
Verbindung steht, mit dem die Fensterscheibe 6a
angehoben und abgesenkt wird. Die Auswerteelektronik 15
besteht vorzugsweise aus einem nicht dargestellten
Feldeffekttransistor, dessen "Gate"-Anschluß mit der
einen elektrisch leitenden Schicht 11 und dessen
"Source"-Anschluß mit der anderen elektrisch leitenden
Schicht 12 des Sensors 1a verbunden ist. Der
Feldeffekttransistor wird durch den beschriebenen
Spannungsimpuls bei Druckerhöhung, beispielsweise durch
ein zwischen der Fensterscheibe 6a und dem
Fensterrahmen 4a eingeklemmtes Körperteil, auf den
Sensor 1a leiten. Dieser verstärkte Impuls am "Drain"-
Anschluß des Feldeffekttransistors schaltet den
Antriebsmotor 16 aus oder bewirkt über ein (nicht
dargestelltes) Zeit-Umschaltrelais einen kurzen
Öffnungsweg der Fensterscheibe.
Als weitere Auswerteverstärker eignen sich auch
C-MOS-IC′s, Ladungsverstärker oder Operationsverstärker.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich
dadurch von der zuvor beschriebenen Ausführungsform, daß
der Sensor 1b in das Dichtprofil 2b eingelegt ist, so
daß er vom Dichtprofil vollständig umgeben ist. Das
Dichtprofil 2b ist am Fensterrahmen 4b vorzugsweise
angeklebt. Zum Einlegen des Sensors 1b kann das
Dichtprofil 2b längs einer Trennfuge 18 geöffnet werden,
so daß sich der Sensor leicht in eine Aufnahme bzw.
Ausnehmung 17 des Dichtprofiles einsetzen läßt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Sensor 1c
durch Ummantelung mit dem Dichtprofil 2c in dieses
eingebettet.
Die piezo- und die pyroelektrischen Eigenschaften
können auch kombiniert eingesetzt werden. So können die
Sensoren Tragkörper haben, die aus piezo- und
pyroelektrischem Material bestehen. Es können
beispielsweise auch abwechselnd piezoelektrische und
pyroelektrische Sensoren längs des Fensterrahmens
hintereinander angeordnet sein. Bei dieser kombinativen
Anwendung kann durch die hohe Empfindlichkeit und die
unterschiedlich elektrische Charakteristik des Sensors
ein sicheres Ansprechen auch bei gegenläufigem Effekt
gewährleistet werden, z.B. bei gleichzeitiger Abkühlung
der Folie und Druckerhöhung.
Die Sensoren können auch am Rand der Fensterscheibe oder
an geeigneten Karosserieteilen angebracht sein. Die
beschriebene Anordnung im Dichtprofil hat aber den
Vorteil, daß der Sensor geschützt und ortsfest
untergebracht ist, so daß insbesondere die elektrische
Verbindung mit der Auswerteelektronik einfach geschaltet
sein kann.
Claims (7)
1. Sicherheitsvorrichtung für Schließvorrichtungen von Kraftfahrzeugen,
insbesondere für elektrisch betätigbare Fensterheber,
Schiebedächer, automatische Schließvorrichtungen
und dgl., mit mindestens einem zwischen einem
feststehenden und einem gegenüber diesem beweglichen
Teil angeordneten, zum Erkennen eines dazwischen befindlichen
Hindernisses vorgesehenen Tastsensor, der aus
einem Tragkörper und mindestens einer, vorzugsweise zwei an
seinen Außenseiten vorgesehenen elektrisch leitfähigen
Schichten besteht und der an eine Auswerteschaltung angeschlossen
ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tastsensor (1, 1a bis
1c) bei dynamischer Beanspruchung einen durch eine Ladungstrennung
bewirkten Spannungsimpuls erzeugt, welcher
der Auswerteschaltung (15) zuführbar ist, und daß der
Tragkörper (8) aus einem piezo- und/oder pyroelektrischen
Werkstoff besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tastsensor (1, 1a bis
1c) in einem Dichtteil (2, 2a bis 2c) untergebracht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der Tastsensor (1, 1a
bis 1c) im wesentlichen mindestens über die Länge des
zu überwachenden Bereiches erstreckt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tastsensor (1b) in eine
Ausnehmung (17) des Dichtteiles (2b) eingelegt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tastsensor (1c) mit einem
Dichtteil (2c) ummantelt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8) des Tastsensors
(1, 1a) aus Kunststoff, vorzugsweise aus gerecktem,
polarisiertem Polyvinylidenfluorid, Copolymere
des Vinylidencyanids und Polyvinylazetats, Polyvinylchlorid,
Nylon 11 (γ-Phase) besteht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8) des Tastsensors
(1, 1a bis 1c) aus anorganischem Material, vorzugsweise
Bariumtitanat oder Quarz besteht.
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