DE3724942C2 - - Google Patents

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.