DE60115320T3

DE60115320T3 - Einklemmschutz

Info

Publication number: DE60115320T3
Application number: DE60115320T
Authority: DE
Inventors: Anthony Bledin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2021-05-12
Also published as: US6337549B1; DE60115320D1; EP1154110A3; ES2256111T3; EP1154110A2; ES2256111T5; ATE311511T1; EP1154110B1; EP1154110B2; DE60115320T2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einklemmschutz zum Erfassen des Vorhandenseins eines Objekts in einem Abtastbereich. Der Einklemmschutz umfasst einen Körperabschnitt, wenigstens eine Masseelektrode und wenigstens eine Sensorelektrode, die beabstandet von der Masseelektrode angeordnet ist und in den Körperabschnitt eingebettet ist. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Steuerung eines mit einem Motor betriebenen Fensters, das den Einklemmschutz und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Eingangssignalen, die an die Sensorelektrode angelegt werden sollen, und zum Empfangen von Ausgangssignalen von der Sensorelektrode umfasst.
Die Anzahl an Fahrzeugen, die mit einem mit einem Motor betriebenen Fenster oder Schiebedach ausgerüstet sind, das die Antriebskraft eines Motors verwendet, wodurch eine leichte Berührung eines Betätigungsschalters ein leichtes Öffnen und Schließen des Fensters oder des Schiebedaches erlaubt, steigt ständig. Aber es besteht die Gefahr, dass ein Fremdkörper oder ein Körperteil zwischen der oberen Kante des Fensters und dem Fensterrahmen beim Schließen eingeklemmt wird, was infolgedessen zu Verletzungen führt. Der 'National Highway Traffic Safety Administration Standard 118' (Vorschrift 118 der Fahrzeugsicherheitsbehörde der U. S. A.) enthält Richtlinien zur Sicherstellung des sicheren Betriebs von Fenstern mit elektrischen Scheibenhebern.
Mehrere Lösungswege sind bereits ergriffen worden, um solche Verletzungen zu vermeiden. Die US 5,459,962 offenbart einen Einklemmschutz, der zwei gegeneinander beabstandete elektrische Leiter aufweist, die einen Schaltvorgang einer Antriebseinheit initiieren, wenn sie in Kontakt gebracht werden. Die US 5,754,017 , die US 5,932,931 und die US 5,966,071 lehren ein mit einem Motor betriebenes Fenster, das eine Lasterfassungseinrichtung zum Erfassen der Antriebslast des Motors, der das Fenster antreibt, umfasst. Ferner offenbart die EP-A-0 856 425 ein Dichtungsprofil, das mit einem Einklemmschutz ausgestattet ist. Der Einklemmschutz umfasst zwei elektrische Leiter, die in dem Dichtungsprofil eingebettet sind und voneinander durch einen Zwischenraum beabstandet sind. Der Einklemmschutz ist mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden, die eine Kapazitätsänderung erfasst, die sich aus einer Verschiebung oder Verformung eines der Leiter ergibt. Zu diesem Zweck ist wenigstens einer der elektrischen Leiter als eine metallische Schraubenfeder konfiguriert, die teilweise auseinandergezogen ist, damit sie gleichzeitig sowohl zusammendrückbar als auch dehnbar ist. Demgemäss wird eine Veränderung der neutralen Faser des Dichtungsprofils vermieden.
Diese Einklemmschutzvorrichtungen benötigen physischen Kontakt und bewirken ein beträchtliches Quetschen eines Körperteils, das zwischen der oberen Kante des Fensters und dem Fensterrahmen eingeklemmt ist. Die geänderte Vorschrift 118 legt fest, dass die maximale Kraft, die während des Schließens zulässig ist, weniger als 100 Newton auf einen Vollzylinder mit einem Durchmesser von zwischen vier und 200 Millimeter zu betragen hat.
Es sind Einklemmschutzvorrichtungen vorgeschlagen worden, die keinen physischen Kontakt benötigen und demgemäss kein Einquetschen bewirken. Die US 4,453,112 und die US 5,621,290 oder die EP-B-0 648 628 , deren Offenbarung durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Patentanmeldung gemacht wird, lehren kapazitive Sensoren. An einem Fensterrahmen ist wenigstens eine Sensorelektrode angeordnet, an die ein Wechselstrom angelegt wird. Sobald sich ein elektrisch leitendes Medium wie etwa ein menschliches Körperteil in der Nähe dieser Sensorelektrode befindet, ändert sich die Kapazität zwischen der Sensorelektrode und einer Masseelektrode. Die Kapazitätsänderung ändert die Frequenz eines Ausgangssignals der Sensorelektrode. Diese Änderung wird mit einem Referenzpegel verglichen, und der Motor für das Fenster wird gestoppt oder reversiert, wenn die Änderung den Schwellwert überschreitet. Diese kapazitiven Sensoren können nur dielektrische Materialien erfassen. Holz, Kunststoff oder jedes andere nichtleitende Material kann nicht erfasst werden, da sie keine Kapazitätsänderung hervorrufen.
Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Einklemmschutz bereitzustellen, der die Fähigkeit besitzt, elektrisch leitende Objekte ohne physischen Kontakt mit diesen Objekten zu erfassen, und gleichzeitig die Fähigkeit besitzt, Objekte aus nichtleitenden Materialien zu erfassen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Einklemmschutz bereitzustellen, der die Fähigkeit besitzt, Objekte aus elektrisch nichtleitendem Material zu erfassen, wobei er diese Objekte nur minimal quetscht.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein System zur Steuerung eines mit einem Motor betriebenen Fensters bereitzustellen, das Verletzungen während des Schließens des Fensters vermeidet.
Diese Aufgaben werden von einem Einklemmschutz mit dem Merkmalen von Anspruch 1 erzielt.
Der Einklemmschutz gemäß der vorliegenden Erfindung kann vor allem für Fahrzeugtüren verwendet werden. Der Fensterrahmen kann entweder an der Tür oder an der Fahrzeugkarosserie befestigt werden.
Jedes Objekt aus dielektrischem Material, das in den Abtastbereich kommt, wird aufgrund einer Kapazitätsänderung zwischen der Sensorelektrode und der Masseelektrode ohne einen physischen Kontakt erfasst werden. Die Kapazität wird beim Vorhandensein dieses Objekts in dem Abtastbereich ansteigen. Auf die Erfassung hin wird ein Motor, der das Fenster antreibt, gestoppt oder reversiert. Jedes Objekt aus einem nichtleitenden Material wird keine Kapazitätsänderung hervorrufen und folglich wird der Motor nicht gestoppt. Deshalb wird das Objekt in Kontakt mit dem Körperabschnitt des Einklemmschutzes gedrückt, wodurch eine Verschiebung der beiden Elektroden in Bezug zueinander bewirkt wird. Diese Verschiebung kann aufgrund der Zone mit verringerter Steifigkeit, die zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist, mit einer minimalen Kraft und einem minimalen Quetschen herbeigeführt werden. Die Verschiebung der Elektroden in Bezug zueinander führt zu einer Kapazitätsänderung, die erfasst wird und bewirkt, dass der Motor stoppt oder reversiert wird.
Die Zone mit verringerter Steifigkeit kann als ein Luftspalt oder ein Hohlraum oder als ein Material mit einer höheren Elastizität als der Körperabschnitt, nämlich als Schaumgummi, konfiguriert sein. Sowohl ein Luftspalt als auch ein Schaumgummi werden gemeinsam mit dem Körperabschnitt extrudiert, was eine problemlose und einfache Herstellung erlaubt. Die Sensorelektrode kann in dem Körperabschnitt nahe bei der weichen Stelle eingebettet werden.
Vorzugsweise ist der Körperabschnitt als ein Dichtungsprofil für ein Fenster mit elektrischem Scheibenheber ausgelegt. Die Masseelektrode ist in dem Körperabschnitt eingebettet, was ein leichteres Zusammenbauen ermöglicht.
Die Große und die Ausrichtung des Abtastbereichs kann durch eine geeignete Formgestaltung und/oder Anordnung der Sensorelektrode und der Masseelektrode in Bezug zueinander und durch das Ändern der Anzahl an Sensorelektroden und/oder Masseelektroden geändert werden.
Der Körperabschnitt des Einklemmschutzes ist wenigstens teilweise aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt, um die Sensorelektrode gegenüber der Masseelektrode zu isolieren. Aber der Körperabschnitt umfasst einen oder mehrere elektrisch leitende Bereiche. Diese Bereiche umgeben die Sensorselektrode und die Masseelektrode, wodurch deren Querschnitt vergrößert wird und ihre Form verändert wird. Der vergrößerte Querschnitt stellt eine höhere Ansprechempfindlichkeit bereit, während die Änderung der Elektrodenform die Änderung der Größe und der Ausrichtung des Abtastbereichs erlaubt. Die elektrisch leitenden Bereiche können gemäß der schwebenden US-Patentanmeldung 09/315,795 bereitgestellt werden, die der WO 98/25780 entspricht, deren Offenbarung durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Patentanmeldung gemacht wird.
Es können mehrere Verfahren verwendet werden, um ein Objekt in dem Abtastbereich zu erfassen. Es wird gegenwärtig bevorzugt, Zufalls-Burst-Signale an der Sensorelektrode anzulegen, die diese auf ein festes Potential laden. Dann wird die Ladung der Sensorelektrode zu einem Ladungsdetektor übertragen, der einen bekannten Kondensator umfasst. Die Kapazität der Sensorelektrode kann dann problemlos bestimmt werden. Der erhaltene Wert wird mit einem vorgegebenen Referenzpegel verglichen, und der Motor für das mit einem Motor betriebene Fenster wird in Abhängigkeit von den Ergebnissen des Vergleichs gestoppt oder reversiert. Die Abtastzeit und die Abtastperiode sowie auch die Frequenz der angelegten Signale können variiert werden. Aber es ist auch möglich, ein Verfahren zu verwenden, wie es in der US 4,453,112 oder in der US 5,621,290 beschrieben ist.
Beigefügt sind schematische Zeichnungen, in denen
1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges ist,
2 eine Querschnittansicht entlang der Linie II von 1 ist,
3 bis 10 unterschiedliche Ausführungsbeispiele des Ausschnitts X von 2 sind, wobei jedoch nur 7 eine erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt,
11 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems zur Steuerung eines mit einem Motor betriebenen Fensters ist,
12 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Systems zur Steuerung eines mit einem Motor betriebenen Fensters ist, und
13 eine vergrößerte schematische Seitenansicht einer Fahrzeugtüre ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, das eine Vordertüre 11 mit einem von einem Motor betriebenen Fenster 12 besitzt, das aus Gründen der Klarheit schraffiert dargestellt ist. Das mit einem Motor betriebene Fenster 12 wird mit Hilfe eines geeigneten Motors 36, der für gewöhnlich ein Elektromotor ist, der mit Schaltern gesteuert wird, die in dem Fahrzeug zur Verwendung durch den Fahrer und/oder die Passagiere angeordnet sind, in der Richtung 13 hochgefahren und abgesenkt. Es können alle oder einige der anderen Seitenfenster in dem Fahrzeug sowie auch ein Schiebedach mit einem Motor betrieben werden. Um die Öffnung des Fensters 12 herum ist ein Fensterrahmen 14 angeordnet, der an der Tür 11 oder alternativ dazu an der Karosserie des Fahrzeugs 10 befestigt sein kann.
2 zeigt einen Querschnitt durch den Fensterrahmen 14 entlang einer Linie 11 in 1, wobei ein Einklemmschutz, der nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, genauer gezeigt wird. Der Fensterrahmen 14 ist aus einem elektrisch leitenden Material wie zum Beispiel Stahl hergestellt. An dem Fensterrahmen 14 ist ein Dichtungsprofil 15 angebracht, das aus Gummi oder aus einem anderen geeigneten nichtleitenden Material hergestellt ist. Das Anbringen des Dichtungsprofils 15 an dem Fensterrahmen 14 wird durch einen Flansch 19 des Dichtungsprofils 15 erzielt, der in einen Kanal 18 des Fensterrahmens 14 hineinragt. Zur Verstärkung der Befestigung ist der Flansch 19 mit Nasen 20 versehen. Das Dichtungsprofil 15 dient als ein Körperabschnitt für den Einklemmschutz.
Außerdem ist das Dichtungsprofil 15 mit einem Hohlraum 16 und einer Nase 17 zum Anliegen an dem Fenster 12 versehen. Das Dichtungsprofil 15 weist außerdem eine zusätzliche Nase 20 auf, die den Fensterrahmen 14 abdeckt.
Nahe dem Fenster 12 angeordnet ist eine Sensorelektrode 22 vorgesehen, die in dem Dichtungsprofil 15 eingebettet ist. Der Fensterrahmen 14 ist als eine Masseelektrode konfiguriert. Zwischen der Sensorelektrode 22 und dem Fensterrahmen 14 ist ein Luftspalt oder ein Hohlraum 23 angeordnet. Der Hohlraum 23 verringert die Steifigkeit des Dichtungsprofils 15. Ein elektrisches Signal, das unten noch genauer beschrieben werden wird, wird an die Sensorelektrode 22 angelegt und lädt diese auf. Wenn sich ein Objekt aus einem dielektrischen Material, zum Beispiel ein Körperteil wie etwa eine Hand, der Sensorelektrode 22 nähert, wird der Motor 36 zum Antreiben des Fensters 12 gestoppt oder reversiert. Die Erfassung eines solchen Objekts tritt in einem Abtastbereich 34 auf, der schematisch mit gestrichelten Linien dargestellt ist.
Ein Objekt aus einem elektrisch nichtleitenden Material, z. B. Kunststoff, kann nicht erfasst werden, wenn es den Abtastbereich 34 betritt. Aber wenn der Motor 36, der das Fenster 12 antreibt, betätigt wird, wird das Objekt in Kontakt mit dem Dichtungsprofil 15 gedrückt, wodurch das Dichtungsprofil 15 schließlich deformiert wird und die Sensorelektrode 22 in Bezug zu dem Fensterrahmen 14 verschoben wird. Diese Verschiebung aktiviert den Einklemmschutz und stoppt oder reversiert den Motor 36. Die Kraft, die zur Deformierung und Verschiebung notwendig ist, ist aufgrund des Hohlraums 23 oder aufgrund des Wirkens als eine weiche Stelle und des Bereitstellens einer Zone mit verringerter Steifigkeit wesentlich reduziert.
Alternative Ausführungsbeispiele des Einklemmschutzes welche nicht der vorliegenden Erfindung entsprechen sind in 3 bis 6 und 8 bis 10 gezeigt. Nur 7 zeigt eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. In 3 ist der Hohlraum 23 durch ein Schaumgummimaterial 24 ersetzt, das eine höhere Elastizität als das Dichtungsprofil 15 besitzt. Das Schaumgummimaterial 24 hat einen etwa U-förmigen Querschnitt, wobei die Sensorelektrode 22 zwischen zwei Schenkeln 35, 36 des Schaumgummimaterials 24 eingebettet ist. Der Fensterrahmen 14 wird als die Masseelektrode verwendet.
4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem sowohl eine Masseelektrode 25 als auch eine Sensorelektrode 22 in dem Dichtungsprofil 15 eingebettet sind. Die Elektroden 22, 25 sind durch einen Hohlraum 23 getrennt. Die Ausführungsbeispiele von 5 und 6 weisen ebenfalls eine Sensorelektrode 22 und eine Masseelektrode 25 auf. Hier werden die Elektroden 22, 25 durch ein Schaumgummimaterial 24 mit entweder einem Querschnitt ähnlich der Form des Hohlraums 23 oder mit einer doppelten U-Form getrennt. Im letzteren Fall sind die Elektroden 22, 25 zwischen den jeweiligen Schenkeln 35, 36 des Schaumgummimaterials eingebettet.
Es sei angemerkt, dass die weiche Stelle in Form eines Luftspalts oder eines Hohlraums 23 oder des Schaumgummimaterials 24 immer zwischen den Elektroden 22, 25 oder der Sensorelektrode 22 und dem Fensterrahmen 14, der als Masseelektrode dient, angeordnet sind. Wenn beide Elektroden 22, 25 in dem Dichtungsprofil 15 eingebettet sind, ist die Masseelektrode 25 von dem Fensterrahmen 14 beabstandet nahe der Außenfläche des Dichtungsprofils angeordnet. Die Sensorelektrode 22 wird dann zwischen der weichen Stelle und dem Fensterrahmen 14 angeordnet.
Die Positionen der Sensorelektrode 22 und der Masseelektrode 25 können ausgetauscht werden, wie in 7 gezeigt ist. Diese Änderung erlaubt eine Änderung in der Größe und der Ausrichtung des Abtastbereichs 34, der von der Masseelektrode 25 begrenzt wird. Im Vergleich zu 2 stellt das Ausführungsbeispiel von 6 einen Abtastbereich 34 bereit, der sich nach innen und nach außen, aber kaum nach unten erstreckt.
7 zeigt gemäß der vorliegenden Erfindung einen Körperabschnitt 15, der mit zwei elektrisch leitenden Bereichen 40 versehen ist, die die Sensorelektrode 22 und die Masseelektrode 25 umgeben. Diese Bereiche 40 sind durch einen Luftspalt oder einen Hohlraum 23 voneinander getrennt. Die Bereiche 40 vergrößern den Querschnitt der Elektroden 22, 25 und ändern deren Form. Folglich ist die Ansprechempfindlichkeit des Einklemmschutzes höher, während der Abtastbereich 34 bezüglich Größe und Ausrichtung geändert werden kann.
8 zeigt die Verwendung von zwei Sensorelektroden 22a, 22b zusammen mit einer gemeinsamen Masseelektrode 25. Die Masseelektrode 25 begrenzt effektiv den Abtastbereich 34. Demgemäss erstreckt sich der Abtastbereich 34 nach innen und nach außen, wie mit 34a, 34b angezeigt ist, aber in der Mitte nahe der Masseelektrode 25 kaum nach unten.
Es ist auch möglich, zwei Sensorelektroden 22a, 22b zusammen mit zwei Masseelektroden 25a, 25b zu benutzen, wie in 9 gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel sieht eine effektive Trennung der beiden Bereiche 34a, 34b des Abtastbereichs 34 vor.
10 zeigt die Änderung des Abtastbereichs 34 in Abhängigkeit von der Ladung, die an die Sensorelektrode 22 angelegt wird. Der erste Abtastbereich, der mit gestrichelten Linien gezeigt ist, zeigt eine Ladung von 4 Volt an. Die äußere, gepunktete Linie gibt den Abtastbereich mit einer Ladung von 10 Volt an.
Deshalb kann die Größe und die Ausrichtung des Abtastbereichs 34 in Abhängigkeit von den Anforderungen geändert werden.
11 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Anordnung eines Systems zur Steuerung eines mit einem Motor betriebenen Fensters 12. Dieses System umfasst eine Sensorelektrode 22 und eine Masseelektrode 25 sowie eine Steuerung 26. Die Steuerung 26 ist imstande, Eingangssignale zu erzeugen, die an die Sensorelektrode 22 angelegt werden sollen, und Ausgangssignale von der Sensorelektrode 22 zu empfangen. Des weiteren führt sie eine Überprüfung der Ausgangssignale durch, um zu bestimmen, ob sich ein Objekt in der Nähe der Sensorelektrode 22 befindet oder zwischen dem Fenster 12 und dem Fensterrahmen 14 eingeklemmt ist.
Die Sensorelektrode 22 bildet eine Schleife und ist mit ihren beiden Enden mit der Steuerung 26 über ein Versorgungskabel 27 und ein Verbindungsstück 28 verbunden. Die Masseelektrode 25 ist in der Nähe der Sensorelektrode 22 angeordnet. Obwohl die beiden Elektroden 22, 25 so gezeigt sind, dass sie sich parallel zueinander erstrecken, kann jede andere geeignete Anordnung ausgewählt werden, solange der Abstand zwischen den Elektroden 22, 25 einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet.
Die Sensorelektrode 22 wird mit einem Zufalls-Burst-Signal geladen, das schematisch bei 29 gezeigt ist. Die Abtastzeit und die Abtastperiode sowie auch die Frequenz des Signals 29 können gemäß den Anforderungen variiert werden. Vorzugsweise wird die Frequenz an die Länge der Sensorelektrode 22 angepasst, so dass die Gesamtlänge der Sensorelektrode 22 viel kleiner als die Wellenlänge des Signals 29 ist. Diese Beziehung wird ungeachtet der Änderungen bei der Länge der Sensorelektrode 22 für eine beinahe konstante Ansprechempfindlichkeit sorgen.
Das Signal 29 lädt die Sensorelektrode 22 auf. Der Betrag an Ladung, der gespeichert wird, hängt von der Kapazität zwischen der Sensorelektrode 22 und der Masseelektrode 25 ab. Die Ladung wird dann zu einem Kondensator mit einer bekannten Kapazität (nicht gezeigt) in der Steuerung 26 übertragen. Deshalb kann die Kapazität der Sensorelektrode 22 problemlos bestimmt und mit einem vorgegebenen Referenzpegel verglichen werden. Der Motor 36, der das Fenster 12 antreibt, wird in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs gestoppt oder reversiert. Die Verbindung zwischen der Steuerung 26 und dem Motor 36 wird durch ein geeignetes Kabel 37 erzielt. Die Ladung, die zu dem bekannten Kondensator übertragen wird, ist das Ausgangssignal des Einklemmschutzes.
Die Kapazität der Sensorelektrode 22 ändert sich, wenn ein Objekt aus einem dielektrischen Material in dem Abtastbereich 34 vorhanden ist. Deshalb kann das Vorhandensein dieses Objektes erfasst werden. Ein Objekt aus einem nichtleitenden Material wird die Sensorelektrode 22 in Bezug auf die Masseelektrode 25 während des Schließens verschieben und folglich eine Kapazitätsänderung hervorrufen.
Die Sensorelektrode 22 wird überwacht, um das korrekte Funktionieren des Einklemmschutzes zu gewährleisten. Ein schwaches Gleichstromsignal, das schematisch als 30 gezeigt ist, wird an ein Ende der Sensorelektrode 22 angelegt und wandert entlang der Elektrode 22, wie mit den Pfeilen 32 gezeigt ist. Wenn die Sensorelektrode 22 unbeschädigt ist, wird das Signal 30 an dem anderen Ende der Sensorelektrode 22 registriert. Wenn die Sensorelektrode 22 aus irgendwelchen Gründen durchtrennt ist, kommt das Signal 30 nicht am anderen Ende an. Das Fehlen des Signals 30 löst eine Warnung aus, die anzeigt, dass der Einklemmschutz eventuell nicht funktionsfähig ist. Es sei angemerkt, dass der Einklemmschutz aber in dem Bereich zwischen dem Kontakt 28 und der Position der Durchtrennung voll funktionsfähig ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel des Systems zur Steuerung eines mit einem Motor betriebenen Fensters 12, das in 12 gezeigt ist, verwendet eine Sensorelektrode 22, die an einem Ende mit einer Steuerung 26 verbunden ist, während ihr anderes Ende 35 frei ist. Das Laden der Sensorelektrode 22 und das Auswerten des Ausgangssignals wird durchgeführt, wie dies oben in Verbindung mit 7 beschrieben worden ist. Die Sensorelektrode 22 wird überwacht, indem ein bekanntes Signal angelegt wird, das schematisch bei 31 gezeigt ist. Das Signal 31 wird vorzugsweise für eine sehr kurze Zeitspanne angelegt, z. B. als ein Summen (ping). Dann wandert das Signal 31 entlang der Sensorelektrode 22, wird an ihrem freien Ende 35 reflektiert und wandert dann zurück zu dem Verbindungsstück 28. Der Signalweg ist mit dem Pfeil 32 angezeigt. Die Länge der Sensorelektrode 22 kann dann auf der Basis der Laufzeit des Signals 31 berechnet werden.
Die 11 und 12 offenbaren zwei Methoden zur Gewährleistung der Unversehrtheit der Sensorelektrode 22 und stellen deshalb einen Ausfallsicherheitsmechanismus für den Einklemmschutz gemäß der Erfindung bereit. Eine dritte Methode besteht darin, die Kapazität der Sensorelektrode 22 oder der Masseelektrode 25 zu überprüfen. Wenn eine oder beide der Elektroden 22, 25 durchtrennt sind, wird die Kapazität abnehmen. Diese Verringerung der Kapazität kann gemessen werden und löst eine Warnung aus, die anzeigt, dass der Einklemmschutz eventuell nicht vollständig funktionsfähig ist.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die Steuerung 26 so gezeigt, dass sie mit der Masseelektrode 25 verbunden ist und selber bei 33 geerdet ist. Es sei angemerkt, dass das Verbinden der Steuerung 26 mit der Masseelektrode 25 und das Erden der Steuerung 26 nicht notwendigerweise für das korrekte Funktionieren des Einklemmschutzes benötigt wird. Solange das Massepotential des bekannten Kondensators in der Steuerung 26 und das Potential der Masseelektrode 25 konstant bleiben, vorzugsweise auf dem gleichen Pegel, muß die Masseelektrode 25 nicht mit der Steuerung 26 verbunden sein.
Aber das Potential der Masseelektrode 25 kann sich ändern. Es ist allgemein bekannt, dass sich Fahrzeuge während der Benutzung aufladen können. Diese Ladung wird normalerweise auf den Fahrer übertragen, wenn er die Türe öffnet oder schließt. Diese Potentialänderung kann sich auf den Betrag an Ladung auswirken, der an der Sensorelektrode 22 gespeichert werden kann, und kann zu Funktionsstörungen bei dem Einklemmschutz führen. Deshalb wird es bevorzugt, die Steuerung 26 und die Masseelektrode 25 zu verbinden. Das Erden wird durchgeführt, um einen unnötigen und möglicherweise nachteiligen Aufbau an Spannung zu vermeiden. Die Masseelektrode 25 kann aber mit der Steuerung 26 ohne Erdung zur Ladung auf ein vorgegebenes Potential verbunden sein, um den Abtastbereich 34 zu formen.
13 ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht einer Fahrzeugtür 11, die einen Fensterrahmen 40 umfasst, der mit einem Dichtungsprofil 15 versehen ist. In dem Dichtungsprofil 15 ist eine Sensorelektrode 22 eingebettet. Die Sensorelektrode 22 ist mit einer Steuerung 26 verbunden, die ebenfalls in dem Dichtungsprofil 15 eingebettet ist. Das Einbetten sowohl der Steuerung 26 als auch der Sensorelektrode 22 in dem Dichtungsprofil 15 erlaubt ein leichtes Zusammenbauen der Fahrzeugtür 11.
Die Steuerung 26 ist mit einer einzigen Leitung 39 versehen, die mit dem Motor 36 verbunden ist, um das Fensterglas 12 anzuheben und abzusenken. Die Leitung 39 ist auch mit einer Batterie 38 verbunden, die den notwendigen Strom für die Steuerung 26 und den Motor 36 liefert. Demgemäss führt die Leitung 39 den notwendigen Strom zu der Steuerung 26 zu und transportiert Signale von der Steuerung 26 zu dem Motor 36 und möglicherweise anderen elektrischen oder elektronischen Bauteilen, die nicht im Einzelnen gezeigt sind. Deshalb ragt nur die Leitung 39 aus dem Dichtungsprofil 15 hervor, so dass das Zusammenbauen der Fahrzeugtür 11 noch weiter vereinfacht wird.
In Abhängigkeit von der Konstruktion des Dichtungsprofils 15 sind die Steuerung 26, die Sensorelektrode 22 und die Leitung 39 entweder in dem Dichtungsprofil 15 eingebettet oder daran befestigt. Wenn das Dichtungsprofil 15 einen starren äußeren Rahmen umfasst, der mit einem Extrudat verstärkt ist, können die Steuerung 26, die Sensorelektrode 22 und die Leitung 39 an dem starren äußeren Rahmen befestigt werden und dann mit den restlichen Teilen des Dichtungsprofils 15 abgedeckt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Einklemmschutz sowie ein System zur Steuerung eines mit einem Motor betriebenen Fensters 12 bereit, die die Erfassung von elektrisch leitenden Objekten ohne physischen Kontakt erlauben. Die Erfassung von Objekten aus elektrisch nichtleitendem Material wird aufgrund der weichen Stelle in der Form des Hohlraums 23 oder des weichen Materials 24 zwischen der Sensorelektrode 22 und der Masseelektrode 25 mit einem minimalen Quetschen erzielt.

Claims

Einklemmschutz, der die Fähigkeit besitzt, das Vorhandensein eines Objekts in einem Abtastbereich (34) zu erfassen, umfassend: a) mindestens einen Körperabschnitt (15); b) mindestens eine Masseelektrode (25), die in dem Körperabschnitt (15) eingebettet ist; c) mindestens eine Sensorelektrode (22), die beabstandet von der Masseelektrode (25) angeordnet ist und in den Körperabschnitt (15) eingebettet ist, wobei die Sensorelektrode (22) und die Masseelektrode (25) auf unterschiedliche elektrische Potentiale geladen werden; d) wobei der Körperabschnitt (15) zumindest teilsweise aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt ist, um die Sensorelektrode (22) im Bezug zu der Masseelektrode (25) zu isolieren; e) eine Zone mit verringerter Steifigkeit (23, 24), die zwischen der mindestens einen Masseelektrode (25) und der mindestens einen Sensorelektrode (22) vorgesehen ist; wobei die Zone mit verringerter Steifigkeit (23, 24) in dem Körperabschnitt (15) angeordnet ist und zusammen mit dem Körperabschnitt (15) coextrudiert wird, die Zone mit verringerter Steifigkeit (23) in Form eines Luftspalts in dem Körperabschnitt (15) oder in Form eines Material mit höherer Elastizität als dasjenige des Körperabschnitts (15) vorgesehen ist, wobei das Material mit höherer Elastizität aus Schaumgummi hergestellt ist; f) wobei der Körperabschnitt (15) einen elektrisch leitenden Bereich (40), der die Sensorelektrode (22) umgibt, und einen elektrisch leitenden Bereich (40) umfasst, der die Masseelektrode (25) umgibt, g) eine Vorrichtung (26) zum Erstellen von Eingangssignalen, die an der Sensorelektrode (22) angelegt werden, und zum Empfangen von Ausgangssignalen von der Sensorelektrode (22), h) die Vorrichtung (26) zum Empfangen beider Ausgangssignale imstande ist, wobei sich die Ausgangssignale in Abhängigkeit von einer Kapazitätsänderung zwischen der Sensorelektrode (22) und der Masseelektrode (25) im Falle des Vorhandenseins eines dielektrischen Objekts in dem Abtastbereich (34) ändern, und sich die Ausgangssignale in Abhängigkeit von einer Kapazitätsänderung zwischen der Sensorelektrode (22) und der Masseelektrode (25) im Falle des Vorhandenseins eines nichtleitenden Objekts aufgrund einer Änderung der gegenseitigen Position der Sensorelektrode (22) und der Masseelektrode (25) ändern.
Einklemmschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektrode (22) in der Form einer Schleife vorliegt.
Einklemmschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektrode (22) ein erstes Ende und ein zweites Ende besitzt, wobei das erste Ende und das zweite Ende mit der Vorrichtung (26) verbunden sind.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Körperabschnitt (15) als ein Dichtungsprofil für ein mit einem Motor betriebenes Fenster (12) ausgelegt ist.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastbereich (34) durch Formgestaltung, Anordnen oder Ändern der Anzahl an Sensorelektroden (22) oder Masseelektroden (25) definiert wird.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Antriebseinheit (36), wobei die Vorrichtung (26) einen Schaltvorgang der Antriebseinheit (36) in Abhängigkeit von einer Änderung der Ausgangssignale initiiert.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (26) imstande ist, ein schwaches Gleichstromsignal auszusenden.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (26) elektrisch mit der Masseelektrode (25) verbunden ist.
Einklemmschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (26) und die Masseelektrode (25) geerdet sind.