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Die
Erfindung betrifft eine Abtastanordnung zum Abtasten eines Körperteils
in einer Öffnung, wie beispielsweise einer Fensteröffnung
eines Fahrzeugs.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung das Überprüfen des Betriebes
der Abtastanordnung.
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US 2004/0172879 offenbart
eine Objektabtastanordnung mit zwei Elektroden, bei welcher die Elektroden
durch einen Steuerwiderstand verbunden sind und die Systemintegrität
durch das Anlegen einer Prüfspannung an die Elektroden
geprüft wird. Der Steuerwiderstand führt während
des Betriebes der Abtastanordnung keine andere Funktion aus.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung eine Objektabtastanordnung zu liefern,
bei welcher das elektrische Bauteil zum Verbinden der Sensoren der
Anordnung und dadurch zum Gewährleisten der Systemdurchgängigkeit
auch zum Erzeugen des elektrischen Feldes verwendet wird, welches
beim Erfassen von Körperteilen in Fahrzeugöffnungen
verwendet wird.
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Nach
der Erfindung ist eine Abtastanordnung zum Abtasten eines Körperteils
in einer Fahrzeugöffnung geliefert, wobei die Abtastanordnung
Folgendes aufweist: ein flexibles Dichtungselement, welches adaptiert
ist angrenzend an die Öffnung positioniert zu werden; ein
erstes elektrisch leitendes Element innerhalb des flexiblen Dichtungselementes; ein
zweites elektrisch leitendes Element innerhalb des flexiblen Dichtungselementes,
welches vom ersten elektrisch leitenden Element getrennt ist; einen Oszillator
zum Anlegen eines Schwingsignals bzw. Schwingungssignals an das
erste und zweite elektrisch leitende Element zum Erzeugen eines
elektrischen Feldes in der Nähe der Fahrzeugöffnung;
und eine Erfassungsschaltung zum Erfassen einer Kapazitätsveränderung
des ersten und zweiten elektrisch leitenden Elementes aufgrund des
Vorhandenseins eines Körperteils im elektrischen Feld,
wobei zumindest ein Teil des Oszillators das erste und zweite elektrisch
leitende Element elektrisch miteinander verbindet und ermöglicht,
dass die elektrische Durchgängigkeit des ersten und zweiten
elektrisch leitenden Elementes geprüft wird.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun nur mittels eines Beispiels in Bezug auf
die beiliegenden, schematischen Zeichnungen beschrieben werden,
in welchen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs ist;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie II-II der 1 des
Fensterrahmens mit einer Dichtung und einer Führungsleiste
ist, welche eine Anordnung nach der Erfindung zeigt;
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3 eine
Darstellung einer Verbindung zwischen den elektrisch leitenden Elementen
und dem Oszillator ist.
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4 ein
Blockschaltplan für die in den 2 und 3 gezeigte
Abtastanordnung ist; und
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5 ein
Schaltplan des Oszillators G in 3 ist.
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In
den Zeichnungen wurden ähnliche Elemente im Allgemeinen
mit ähnlichen Bezugsnummern gekennzeichnet.
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1 zeigt
ein Kraftfahrzeug 5 mit einer Vordertür 6 mit
einem durch Leistung angetriebenen bzw. motorisch betriebenen Fenster 8,
welches zur Klarheit schraffiert dargestellt ist.
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Das
motorisch betriebene Fenster 8 wird mittels eines geeigneten
Motors, normalerweise ein Elektromotor, unter Steuerung von Schaltern
angehoben und gesenkt, welche zur Verwendung durch den Fahrer oder
Fahrgast innerhalb des Fahrzeugs positioniert sind. Alle oder einige
der anderen Seitenfenster im Fahrzeug können auch motorisch
betrieben sein.
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Der
Fensterrahmen 10, welcher einen Teil der Fahrzeugtür
bildet, enthält eine Fensterführungsnut 12,
von welcher eine Form in 2 gezeigt ist. Die Fensterführungsnut
weist extrudiertes Kunststoff- oder Gummimaterial auf, welches einen
eingebetteten Metallkern oder Träger 18 aufweist.
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Der
Träger 18 kann eine geeignete Form aufweisen.
Beispielsweise kann er eine einfache Metallnut aufweisen. Die Nut
könnte zum Erhöhen der Flexibilität derselben
zudem mit Aperturen gebildet sein. Stattdessen könnte der
Träger aus U-förmigen Metallelementen bestehen,
welche nebeneinander angeordnet sind, um die Nut zu definieren,
und entweder durch kurze, flexible Verbindungsgelenke miteinander
verbunden oder völlig getrennt voneinander sind. Das Metall
könnte beispielsweise Stahl oder Aluminium sein.
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Stattdessen
könnte der Träger aus einem Metalldraht bestehen,
welcher hin und her gewunden ist, um die Nut zu definieren.
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Der
Träger 18 ist vorteilhafter Weise durch ein bekanntes
Querspritzkopf-Extrusionsverfahren im Extrusionsmaterial enthalten.
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In
dieser Ausführungsform ist der Träger 18 C-förmig,
wobei sich ein Fortsatzstück 28 von einem der
Arme der C-förmigen Nut nach unten erstreckt. Zwischen
dem Fortsatzstück 28 und der Seitenwand 44 befindet
sich ein Hohlraum 46. Vorteilhafter Weise ist der Metallträger 18 innerhalb
der Fensterführungsnut 12, in welcher er entlang
eines oberen Teils 10C des Fensterrahmens verläuft
(1), in den Teilen der Fensterführungsnut 12 vom
Metallträger 18 getrennt, welche an den Teilen 10A und 10B des Fensterrahmens
befestigt sind.
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Das
extrudierte Material definiert eine Lippe 40, welche von
einer Seitenwand der Nut 12 nach außen hervorsteht,
eine Lippe 62, welche von der Seitenwand 44 der
Nut nach innen gerichtet ist, und eine ähnliche Lippe 38 auf
der gegenüberliegenden Seite der Nut, aber von kleinerem
Ausmaß.
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Die
Fläche 14 zwischen dem Fenster 8 und der
Lippe 38 der Nut 12 ist eine Nut 14 zum
Aufnehmen eines Glases.
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Der
Fensterrahmen 10 (1) kann
die Form einer Metallnut annehmen, welche zugeschnitten ist, um
die Fensterführungsnut 12 aufzunehmen, wie in 2 gezeigt.
Wenn die Nut innerhalb dieses Rahmens in Position eingepasst ist, überlappen
die Lippen 24 und 26 (2) die Außenseiten
des Fensterrahmens 10 und greifen dieselben, wobei insbesondere
die Lippen 24 die Platte 22 des Fensterrahmens 10 berühren.
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Die
Fensterführungsnut 12 erstreckt sich um die Seiten
und Oberseite des Rahmens 10 herum. Folglich erstreckt
sie sich nach oben zum Teil 10A des Rahmens entlang der „A"-Säule
des Fahrzeugs, entlang der Oberseite 10C des Rahmens und
nach unten zu dem Teil 10B des Rahmens, welcher der „B"-Säule
entspricht. An der Stelle, wo sich das Fensterglas bzw. die Fensterscheibe 8 in
den und aus dem unteren Teil 5A der Tür 5 schieben
lässt, ist eine Mittelteildichtung (nicht gezeigt) auf
beiden Seiten des Schlitzes vorgesehen.
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Die
Oberflächen der Fensterführungsnut 12 und
der Mittelteildichtung, welche das Schiebeglas berühren,
sind vorteilhafter Weise mit einem Beflockungsmaterial oder anderem
geeigneten Material bedeckt, um eine im Wesentlichen wasserfeste
Oberfläche mit einer geringen Reibung zu liefern.
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Die
Fensterführungsnut 12 weist auch einen Abschnitt 30 auf,
welcher in den Fensterrahmen 10C geklemmt wird und die
Fensterführungsnut auch in Position hält. Die
Lippen 32 und 31 berühren Teile des Fensterrahmens 10C,
um die Fensterführungsnut 12 in Position zu halten.
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Wie
in 2 gezeigt, enthält die Fensterführungsnut 12 ein
Dichtungselement 52 und eine Dichtungslippe 50 auf
der Außenseite des Fensterrahmens. Das Dichtungselement 52 und
die Dichtungslippe 50 nehmen den Rahmen der Türöffnung
in Eingriff, wenn die Tür 5 geschlossen ist, um
eine Dichtung um die Kante der Tür 5 herum zu
liefern.
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Die
Fensterführungsnut 12 enthält auch ein flexibles
Dichtungselement 60. Dieses kann aus dem gleichen extrudierten
Kunststoff- oder Gummimaterial wie die Fensterführungsnut 12 oder
einem anderen Material gebildet sein. Es kann mit der Fensterführungsnut 12 einstückig
oder als getrenntes Element gebildet sein, um mit der Fensterführungsnut 12 verbunden
zu werden. Das Dichtungselement 60 kann während
der Formgebungsoperation, welche die Fensterführungsnut 12 bildet,
mit der Fensterführungsnut 12 verbunden werden
oder sie können durch das Auftragen eins Klebstoffs verbunden
werden.
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Die
Verbindung zwischen der Fensterführungsnut 12 und
dem Dichtungselement 60 ist kein wesentliches Merkmal der
Erfindung. Das flexible Dichtungselement 60 befindet sich
innerhalb des Autos in einem Abstand vom Fenster 8 auf
der Unterseite des Fensterrahmens 10.
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Im
Dichtungselement 60 sind ein äußeres, elektrisch
leitendes Element 72 und ein inneres, elektrisch leitendes
Element 66 eingebettet. Das innere und äußere,
elektrisch leitende Element sind durch einen Hohlraum 70 voneinander
getrennt. Das äußere, elektrische leitende Element 72 enthält
einen Draht 74, welcher sich innerhalb der Länge
des äußeren, elektrisch leitenden Elementes 72 befindet und
entlang derselben verläuft, und das innere, elektrisch
leitende Element 66 enthält einen Draht 68, welcher
sich innerhalb der Länge des inneren, elektrisch leitenden
Elementes 66 befindet und entlang derselben verläuft.
Ein Ende des Drahtes 68 ist mit einem Steuerkreis 300 verbunden
(siehe 4) und ein Ende des Drahtes 74 ist geerdet.
Natürlich können diese Verbindungen auch andersherum
bestehen. Die anderen Enden der Drähte 74 und 68 sind durch
einen Oszillator 106 miteinander verbunden, wie schematisch
in 3 gezeigt. Eine Versorgungsspannung Ub wird über
ein Tiefpassfilter, welches durch einen Kondensator 372 und
eine Spule 375 gebildet ist (siehe 4), entlang
des Drahtes 68 im inneren, elektrisch leitenden Element 66 und über
ein zweites Tiefpassfilter, welches durch eine Spule 242 und
einen Kondensator 208 gebildet ist, an den Oszillator 106 angelegt.
Die Spule 242 und der Kondensator 208 sind Teile
des Oszillators 106 (siehe 5).
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Vorzugsweise
bestehen die inneren und äußeren, elektrisch leitenden
Elemente 72, 66 aus elektrisch leitendem Gummi.
Das übrige flexible Dichtungselement 60 besteht
vorzugsweise aus Isoliergummi. Vorzugsweise sind die Drähte 74 und 68 Metalldrähte.
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In
dieser Ausführungsform der Erfindung weist das äußere,
elektrisch leitende Element 72 einen Hauptkörperabschnitt 78 und
Seitenabschnitte 76 auf, welche sich vom Hauptkörperabschnitt 78 weg
zum inneren, elektrisch leitenden Element 66 erstrecken.
Das äußere, elektrisch leitende Element 72 ist
folglich im Wesentlichen nutförmig und das innere, elektrisch
leitende Element 66 befindet sich auf der gegenüberliegenden
Seite des Hohlraums 70 innerhalb der durch das äußere,
elektrisch leitende Element 72 definierten Nut und erstreckt
sich der Länge derselben nach. Andere Anordnungen für
das innere und äußere, elektrisch leitende Element
können in Erwägung gezogen werden und die Erfindung
ist nicht auf elektrisch leitende Elemente mit den oben beschriebenen
Formen beschränkt.
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Es
ist klar, dass das extrudierte Kunststoff- oder Gummimaterial des
flexiblen Dichtungselementes 60 das innere und äußere,
elektrisch leitende Element 66 und 72 von der
Fahrzeugkarosserie elektrisch isoliert.
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Das
flexible Dichtungselement 60 weist auch einen Dichtungsbereich 80 auf,
welcher sich zwischen dem Hauptkörperabschnitt 78 und
dem Fensterrahmen 10C befindet. Der Dichtungsbereich 80 berührt
den Fensterrahmen 10C. Auf der gegenüberliegenden
Seite des Dichtungselementes 60 erstreckt sich eine Dichtungslippe 64 vom
Dichtungselement 60 weg zum Fenster 8, welche
den Fensterrahmen 10C in Eingriff nimmt.
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Das
Dichtungselement 60 enthält auch einen Vorsprung 82,
welcher sich auf der Unterseite des flexiblen Dichtungselementes 60 unter
dem inneren, elektrisch leitenden Element 66 befindet.
Der Vorsprung 82 ist durch einen Teil des Körpers
des flexiblen Dichtungselementes 60 vom inneren, elektrisch leitenden
Element 66 getrennt.
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Wenn
ein Fahrer oder Fahrgast des Fahrzeugs ein Fenster anheben oder
senken möchte, betätigen sie auf übliche
Weise einen angemessenen Schalter, um den Motor zu betätigen,
und die Fensterscheibe bewegt sich entweder nach oben oder nach
unten (wie erwünscht) innerhalb der Führungsnut 12.
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Das
System, welches nun zu beschreiben ist, dient zum Abtasten eines
Körperteils (z. B. eine Hand), welcher innerhalb eines
Spaltes zwischen der Fensterscheibe 8 und dem Fensterrahmen 10 platziert
worden sein kann. Das System wird solch ein Hindernis erfassen,
wenn es innerhalb eines vorbestimmten Abstands des flexiblen Dichtungselementes 60 gerät.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der die Fensterscheibe
antreibende Motor die Bewegung des Fensters anhalten und/oder umkehren,
um zu verhindern, dass der Körperteil in dem Bereich zwischen
der Oberseite der Fensterscheibe 8 und dem Fensterrahmen 10C gefangen
bzw. eingeklemmt (und möglicherweise verletzt) wird.
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Wie
oben erwähnt wurde, erstreckt sich der Draht 68 durch
die Länge des inneren, elektrisch leitenden Elementes 66.
Ein Ende des Drahtes 68 ist durch eine Verbindung bzw.
einen Anschluss 340 mit einer Leitung 330 im Schaltkreis 300 (siehe 4) verbunden.
Das gegenüberliegende Ende des Drahtes 68 ist
durch den Anschluss 102 an einer Seite des Oszillators 106 angeschlossen.
Die andere Seite des Oszillators 106 ist durch einen Anschluss 104 an
einem Ende des Drahtes 74 angeschlossen. Wie zuvor erwähnt
wurde, verläuft der Draht 74 durch das äußere,
elektrisch leitende Element 72. Das andere Ende des Drahtes 74 ist
durch den Anschluss 350 geerdet.
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5 zeigt
verschiedene elektronische Bauteile, welche den Oszillator 106 bilden.
Wie gezeigt, besteht der Oszillator aus Kondensatoren 200, 202, 204, 206 und 208,
Widerständen 220, 222, 224, 226, 228 und 230,
Spulen 240, 242 und einem Transistor 250.
Der Aufbau und Betrieb des Oszillators ist allgemein bekannt und
wird hierin nicht detailliert beschrieben werden. Wie zuvor beschrieben
wurde, bilden der Kondensator 208 und die Spule 242 zusammen
ein Tiefpassfilter für die Versorgungsspannung Ub des Oszillators 106.
Der Widerstand 220 wirkt als Dämpfer für
die Spule 242.
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Der
elektronische Schaltkreis, welcher den Oszillator 106 bildet,
ist vorzugsweise durch Eingießen (overmoulding) eingekapselt.
Dieser Schaltkreis kann vom Dichtungselement getrennt oder durch Ausweiten
des Dichtungselementes 60 zum Bedecken des Schaltkreises
eingegossen werden.
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Wenn
der Draht 68 im inneren, elektrisch leitenden Element 66 durch
den Oszillator 106 betätigt wird, wird ein elektrisches
Feld ausgestrahlt und ist innerhalb der Nähe des Fensterrahmens 10 vorhanden.
Das Verhältnis zwischen der Anordnung der zwei elektrisch
leitenden Elemente 66, 72 in dieser Ausführungsform
ist derart, dass elektrische Feldlinien in der Nähe der
Fensteröffnung konzentriert sind. Dies ist, da die inneren
und äußeren, elektrisch leitenden Elemente 66, 72 erheblich
verschieden geformt sind. Genauer sind in dieser Ausführungsform die
Seitenabschnitte 76 des äußeren, elektrisch
leitenden Elementes 72 zum inneren, elektrisch leitenden
Element 66 gerichtet, um eine Nut zu definieren, und das
innere, elektrisch leitende Element 66, welches relativ
flach ist, erstreckt sich der Länge der Nut nach, in diesem
Beispiel völlig innerhalb der Nut.
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Die
elektrischen Feldlinien, welche durch diese Anordnung erzeugt werden,
sind durch die Pfeile E in 2 dargestellt.
Wie in dieser Figur gezeigt, sind die Feldlinien in der Nähe
der Fensteröffnung konzentriert und anderswo, beispielsweise
außerhalb der Fensteröffnung oder innerhalb des
Fahrzeuginneren, sind die Feldlinien weitaus weniger dicht.
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Die
Konzentration der Feldlinien in der Nähe der Fensteröffnung
verleiht der Abtastanordnung eine höhere Empfindlichkeit
auf das Vorhandensein eines Körperteils, wie beispielsweise
eine Hand, innerhalb der Öffnung.
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4 zeigt
eine Erfassungsschaltung 300 zum Betätigen eines
Motors 322 zum Anheben oder Senken der Fensterscheibe 8.
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Der
Motor 322 zum Antreiben der Fensterscheibe 8 nach
oben und unten ist mit einer Mikrosteuerung 312 in der
Schaltung 300 verbunden. Die Schalter 316 und 318 zum
Bewegen des Fensters nach oben bzw. unten sind auch jeweils mit
der Mikrosteuerung 312 verbunden. Die Mikrosteuerung 312 enthält
auch einen A/D-Wandler 324.
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Die
Erfassungsschaltung 300 weist einen ersten Oszillator 308 auf,
welcher quarzstabilisiert ist und eine Ausgangsfrequenz (in diesem
Beispiel) von 4 MHz aufweist. Der Ausgang des Oszillators 308 geht
auf der Leitung 334 zum Phasendetektor 304. Üblicherweise
sind der Quarzoszillator 308 und der Phasendetektor 304 integrale
Bauteile eines elektrischen Chips, wie beispielsweise ein Chip MC145155-2
von Motorola (Motorola CMOS application specific digital analogue
integrated circuits 5-53, MC145151-2 Reihe, Seite 9).
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Die
Ausgangsfrequenz des Oszillators 106 wird auch entlang
der Leitung 330 am Phasendetektor 304 empfangen.
Die Ausgangsfrequenz des Oszillators 308 wird mit der Ausgangsfrequenz
des Oszillators 106 im Phasendetektor 304 verglichen.
Als Ergebnis des Vergleiches wird eine Steuerspannung Ur für
den Oszillator 106 vom Phasendetektor 304 entlang
der Leitung 358 ausgegeben. Der Phasendetektor 304 enthält
einen Teiler (nicht gezeigt), welcher durch die Mikrosteuerung 312 derart
eingestellt wird, dass der Ausgang der anfänglichen Steuerspannung für
den Phasendetektor 304 1 Volt beträgt.
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Der
Ausgangswert der Steuerspannung Ur wird über die Leitung 336 auch
an die Mikrosteuerung 312 angelegt, wo er als Bezugswert
für die Steuerspannung gespeichert wird.
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Die
Steuerspannung Ur, welche vom Phasendetektor 304 ausgegeben
wird, geht entlang der Leitung 358 über die Verbindungsstelle
eines Widerstands 360 und Kondensators 362, welche
als Tiefpassfilter wirken, zum Oszillator 106.
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Eine
Vorrichtung mit einer variablen Kapazität in Form eines
Varaktors 370 ist mit der Leitung 358 an der Verbindungsstelle
des Widerstands 376 und Kondensators 374 verbunden.
Dieser Varaktor 370 wird zum Abstimmen der Ausgangsfrequenz
des Oszillators 106 gemäß der Steuerspannung
Ur verwendet. Die Ausgangsfrequenz des Oszillators 106 hängt
von der Kapazität des Kondensators, welcher durch die zwei
elektrisch leitenden Elemente 66, 72 gebildet
ist, und der Kapazität des Varaktors 370 ab.
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Es
wird offensichtlich sein, dass der Oszillator 106 und Varaktor 370 als
spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) arbeiten, welcher auf die
Steuerspannung Ur anspricht.
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Es
wird auch offensichtlich sein, dass der Phasendetektor 304 und
der spannungsgesteuerte Oszillatorschaltkreis einen Phasenregelkreis
(PLL) bilden. Die Steuerspannung Ur wird durch den Phasendetektor 304 über
ein Schleifenfilter (Tiefpassfilter) an den Varaktor 370 angelegt,
welches durch den Widerstand 360 und Kondensator 362 gebildet
ist, um den Oszillator 106 abzustimmen.
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Bei
geöffnetem Fenster wird der Schließschalter 316 verursachen,
dass das Fenster durch den Motor 322 automatisch angehoben
wird. Während der nach oben gerichteten Bewegung des Fensters
wird die momentane Frequenz des Oszillators 106 kontinuierlich
am Phasendetektor 304 erfasst und mit dem Bezugsausgang
vom quarzstabilisierten Oszillator 308 verglichen. Die
Steuerspannung Ur, welche sich aus dem Vergleich ergibt, wird entlang der
Leitung 336 an die Mikrosteuerung 312 ausgegeben,
um mit dem gespeicherten Bezugswert der Steuerspannung verglichen
zu werden.
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Wenn
der Unterschied zwischen der momentanen Steuerspannung Ur und dem
gespeicherten Bezugswert unterhalb einer bestimmten, im Voraus eingestellten
Schwelle liegt, wird sich das Fenster weiter nach oben bewegen.
Die Schwelle wird eingestellt, von der Position des Fensters in
der Fensteröffnung abhängig zu sein, und ist derart,
dass sich das Fenster, selbst wenn es nass ist, schließen
wird, wenn keine Hindernisse mit einer hohen Dielektrizitätskonstante
innerhalb der Nähe des elektrischen Feldes in der Öffnung
vorhanden sind.
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Wenn
sich ein Hindernis mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstante,
z. B. ein menschlicher Körperteil, innerhalb der Nähe
des elektrischen Feldes in der Fensteröffnung befindet,
wird dies eine Veränderung der Kapazität des Kondensators
verursachen, welcher durch das äußere und innere,
elektrisch leitende Element gebildet ist.
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Diese
Veränderung der Kapazität wird zu einer Veränderung
der Frequenz des Oszillators 106 führen. Die geänderte
Frequenz wird entlang der Leitung 330 am Phasendetektor 304 empfangen,
wo sie mit der Bezugsfrequenz vom Quarzoszillator 308 verglichen
wird.
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Die
Steuerspannung Ur, welche sich aus dem Vergleich ergibt, wird an
die Mikrosteuerung 312 ausgegeben und der Wert der Steuerspannung
Ur wird mit dem gespeicherten Bezugswert verglichen. Wenn der Unterschied
zwischen den zwei Spannungswerten die gleiche voreingestellte Schwelle überschreitet,
zeigt dies an, dass sich die Ausgangsfrequenz des Oszillators 106 ausreichend
verändert hat, um das Vorhandensein eines Körperteils
in der Nähe des elektrischen Feldes in der Fensteröffnung anzuzeigen.
In diesem Fall wird die Mikrosteuerung 312 das Fenster
anhalten und vorzugsweise umkehren, um einen Schaden am Körperteil
in der Öffnung zu verhindern.
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Das
System ist derart eingestellt, dass das sich erhöhende
Fenster angehalten wird bevor die Hand oder ein anderer Körperteil
die Oberseite 10C des Fensterrahmens (ein berührungsloser
Modus) oder das flexible Dichtungselement 60 tatsächlich berührt.
Es kann auch derart eingestellt sein, dass das Fenster anhält,
wenn sich die Hand oder ein anderer Körperteil in tatsächlichem
Kontakt mit der Oberseite 10C des Fensterrahmens 10 befindet, aber
bevor das Anheben des Fensters eine größere Kraft
als eine vorbestimmte und unschädliche Kraft an die Hand
oder den anderen Körperteil anlegt (z. B. 100 N).
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Die
sich erhöhende Fensterscheibe selbst (d. h., wenn keine
menschliche Hand oder ein anderer Körperteil im Spalt zwischen
dem Glas und der Oberseite 10C des Fensterrahmens vorhanden
ist) wirkt sich selbst nicht erheblich auf den Ausgang des Oszillators 106 aus.
Dies ist, da die Dielektrizitätskonstante der Fensterscheibe
um ein Vielfaches geringer als die einer menschlichen Hand oder
eines anderen Körperteils ist.
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Das
System kann auch für rahmenlose Fenster adaptiert werden.
In diesem Fall gibt es keinen separaten Fensterrahmen. Die sich
erhöhende und senkende Fensterscheibe lässt sich
in Bezug auf eine Dichtung oder eine Nut verschieben, welche durch
den Rahmen auf der Fahrzeugkarosserie getragen wird, innerhalb welcher
sich die Tür befindet. Diese Nut oder Dichtung (wie z.
B. eine Türdichtung) wird normalerweise auch innere und äußere,
elektrisch leitende Elemente 66, 72 enthalten,
welche folglich verbunden sein können, um den Ausgang des
Oszillators 106 auf eine bereits erläuterte Weise zu
empfangen.
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Umgebungsveränderungen,
wie beispielsweise Regen, können auch eine kleine Veränderung der
Kapazität der Kondensators verursachen, welcher durch das
innere und äußere, elektrisch leitende Element 66, 72 gebildet
ist. In diesem Fall wird die kleine Veränderung der Kapazität
eine Veränderung der Frequenz des Oszillators 106 verursachen,
welche durch den Phasendetektor 304 erfasst wird. Wie oben
beschrieben wurde, führt der Phasendetektor 304 einen
Frequenzvergleich durch und gibt eine momentane Steuerspannung Ur
aus. Wie oben beschrieben wurde, wird ein Vergleich des Wertes der momentanen
Steuerspannung und des gespeicherten Wertes in der Mikrosteuerung 312 durchgeführt. Das
Ergebnis des Vergleiches wird nachstehend die Schwelle sein und
die Bewegung des Fensters wird infolge der Umgebungszustände
nicht angehalten oder gesperrt werden. Die momentane Steuerspannung
Ur wird entlang der Leitung 358 auch zum Oszillator 106 geliefert
und dazu neigen, die Veränderung der Kapazität
durch angemessenes Einstellen der Frequenz des Oszillators 106 zu
kompensieren.
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Die
Verbindung des Oszillators 106 zwischen dem inneren und äußeren,
elektrisch leitenden Element 66, 72 ermöglicht
die Prüfung der Durchgängigkeit der elektrischen
leitenden Elemente.
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Wie
zuvor beschrieben wurde, wird die Versorgungsspannung Ub über
ein inneres, elektrisch leitendes Element 66 an den Oszillator 106 angelegt. Der
Oszillator 106 ist über ein äußeres,
elektrisch leitendes Element 72 an Masse 350 angeschlossen. Bei
dieser Anordnung wird ein Mangel an elektrischer Durchgängigkeit
des inneren und/oder äußeren, elektrisch leitenden
Elementes 66, 72 die Versorgung des Oszillators 106 mit
der Versorgungsspannung Ub unterbrechen oder verändern.
Solch ein Mangel an Durchgängigkeit kann beispielsweise
durch einen Bruch oder Defekt im inneren und/oder äußeren, elektrisch
leitenden Element 66, 72 erzeugt werden, welche
die Drähte 74 und 68 enthalten, welche
Teil des inneren, elektrisch leitenden Elementes 66 und äußeren,
elektrisch leitenden Elementes 72 sind.
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Der
Mangel an Versorgungsspannung Ub am Oszillator 106 aufgrund
eines Mangels an elektrischer Durchgängigkeit wird verursachen,
dass der Oszillator 106 nicht länger funktioniert,
und daher wird das elektrische Feld in der Fensteröffnung
nicht erzeugt werden. Wenn kein Feld erzeugt wird, dann wird keine
Frequenz vom Oszillator 106 am Phasendetektor 304 erfasst
werden. Der Vergleich beim Phasendetektor 304 wird zwischen
der Bezugsfrequenz und Nullfrequenz des Oszillators 106 sein. Das
Ergebnis des Vergleiches wird vom Phasendetektor 304 als
momentane Steuerspannung Ur an die Mikrosteuerung 312 ausgegeben.
Aufgrund des Mangels an Durchgängigkeit überschreitet
diese Steuerspannung Ur einen maximalen Schwellenwert. Die Mikrosteuerung 312 erkennt,
dass die Ur die Schwelle überschritten hat (beispielsweise
durch Vergleichen des Wertes der Ur mit dem gespeicherten Bezugswert)
und dies zeigt an, dass ein Mangel an elektrischer Durchgängigkeit
im inneren und äußeren, elektrisch leitenden Element
besteht.
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Sobald
die Mikrosteuerung den Durchgängigkeitsmangel erfasst hat,
wird sie den Motor abschalten, welcher die Fensterscheibe antreibt, und/oder
ein Warnsignal erzeugen.
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Wie
nun kurz beschrieben werden wird, kann die Abtastanordnung auch
in einem Berührungsmodus zum Erfassen eines Objekts in
der Öffnung arbeiten, welches das flexible Dichtungselement 60 berührt.
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Bei
dem System der 2 befindet sich der Vorsprung 82 derart
auf der Unterseite des flexiblen Dichtungselementes 60,
dass ein Körperteil auf der ansteigenden Kante der Fensterscheibe 8 den
Vorsprung 82 schließlich berührt, da
sich die Fensterscheibe in die geschlossene Stellung derselben erhöht.
Der Kontakt zwischen einem Körperteil und dem Vorsprung 82 wird
eine Verformung des flexiblen Dichtungselementes 60 verursachen
und das innere, elektrisch leitende Element 66 wird zum äußeren, elektrisch
leitenden Element 72 bewegt werden. Diese Bewegung des
inneren, leitenden Elementes 66 wird eine Kapazitätsveränderung
des durch die zwei elektrisch leitenden Elemente 66 und 72 definierten Kondensators
verursachen, wenn sie durch den Oszillator 106 betätigt
werden. Wie beim berührungslosen Erfassungsmodus, welcher
zuvor beschrieben wurde, wird diese Kapazitätsveränderung
eine Veränderung der Frequenz verursachen, welche auf der Leitung 330 zum
Phasendetektor 304 erfasst wurde, welche zu einer Veränderung
der Steuerspannung Ur führen wird. Diese Veränderung
der Steuerspannung wird wieder durch die Mikrosteuerung 312 erfasst werden
und verursachen, dass der Motor 322 abgeschaltet werden
wird, wie oben beschrieben wurde, und dadurch die ansteigende Fensterscheibe
sofort anhalten.
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Es
ist auch möglich, dass die Bewegung des inneren, elektrisch
leitenden Elementes derart groß sein kann, dass es sich
durch den Hohlraum 70 bewegt und das äußere,
elektrisch leitende Element 72 physisch berührt.
In diesem Fall wird elektrischer Kontakt zwischen den zwei elektrisch
leitenden Elementen 66, 72 bestehen, und wenn
dieselben betätigt werden, wird dies einen Kurzschluss
verursachen. Dieser Kurzschluss verursacht, dass die Versorgungsspannung
für den Oszillator 106 weniger als 0,5 V beträgt
und es wird kein elektrisches Feld mit einer hohen Frequenz durch
den Oszillator 106 erzeugt werden. Dieser Mangel an einem
Feld wird erfasst, wie oben in Bezug auf die Durchgängigkeitsprüfung
durch die Erfassungsschaltung 300 beschrieben wurde, und
wird verursachen, dass der Motor 322 abgeschaltet wird,
wie oben beschrieben wurde, und dadurch die sich erhöhende
Scheibe sofort anhalten, wenn sie aus irgendeinem Grund noch nicht
angehalten wurde.
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Zusammenfassung
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Eine
Abtastanordnung zum Abtasten eines Körperteils in einer
Fahrzeugöffnung wird beschrieben. Die Anordnung enthält
ein flexibles Dichtungselement mit zwei separaten, elektrisch leitenden
Elementen. Die zwei elektrisch leitenden Elemente sind durch einen
elektrischen Oszillator miteinander verbunden, welcher ein elektrisches
Feld in der Fahrzeugöffnung erzeugt. Die Anordnung enthält
auch eine Erfassungsschaltung zum Erfassen einer Kapazitätsveränderung
des elektrischen Feldes, wenn sich der Körperteil in der
Nähe der Öffnung befindet, und zum Erfassen einer
elektrischen Durchgängigkeit des ersten und zweiten elektrisch
leitenden Elementes.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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