KR20090037924A - 센서 시스템, 센서 소자, 그리고 폐쇄 메커니즘을 모니터링하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

모터에 의해 구동되는 폐쇄 메커니즘에서, 특히 전동기에 의해 구동되는 윈도우 리프터 시스템에서 서로 상대적으로 움직이는 2개의 부품 사이에 물체가 끼어 있는 상태를 확실하게 검출할 수 있기 위하여, 센서 시스템이 광학 압력 센서 그리고 추가로 용량성 전기 센서를 구비하는 것이 제안된다. 광학 압력 센서는 광을 가이드 하는 소자, 광을 가이드 하는 소자 안으로 광을 주입하기 위한 광원 그리고 추출된 광을 검출하기 위한 광센서를 포함한다. 전기 센서는 전압원에 연결된 전극을 포함한다. 2개의 센서는 개별 신호를 평가하기 위하여 각각 하나의 평가 유닛에 할당되어 있다.

Description

센서 시스템, 센서 소자, 그리고 폐쇄 메커니즘을 모니터링 하기 위한 방법 {SENSOR SYSTEM, SENSOR ELEMENT, AND METHOD FOR MONITORING A CLOSING MECHANISM}

본 발명은 센서 시스템 그리고 이와 같은 센서 시스템을 위한 센서 소자와 관련이 있으며, 이 경우 센서 시스템은 특히 폐쇄 메커니즘의 서로 상대적으로 움직이는 2개의 부품 사이에 물체가 끼어 있는 상태(jammed)와 관련해서 모터에 의해 구동되는 폐쇄 메커니즘을 모니터링 하기 위하여 사용된다. 본 발명은 또한 폐쇄 메커니즘을 모니터링하기 위한 방법과도 관련이 있다.

특히 자동차 산업에서 예를 들어 전동기에 의해 작동되는 윈도우 리프터, 슬라이딩 도어, 뒷문(rear door), 슬라이딩 루프 등으로 사용되는 것과 같은 모터에 의해 구동되는 폐쇄 메커니즘에서는 여러 가지 안전의 이유에서 끼임 방지 장치가 제공되어야만 한다. 끼임 방지-시스템에 의해서는 모터에 의해 구동되는 폐쇄 소자, 예컨대 창유리 또는 도어 등이 통과하는 경로에 사람의 신체 부위가 의도치 않게 들어가서 예를 들어 차체에 대하여 끼는 경우에 상해 위험이 최소로 된다. 이와 같은 끼임의 경우에는 상해를 예방하기 위하여 구동 모터의 신속한 스위치-오프가 이루어져야만 한다. 이 목적을 위해서는 폐쇄 시스템이 끼임 상태를 스스로 인 식한 후에 구동 모터를 정지할 필요가 있다.

끼임 상태를 검출하기 위하여 예를 들어 허용되지 않는 압력 상승을 검출하는 센서 소자가 제공될 수 있다. 하지만, 이 경우에는 상해 위험 때문에 끼임 상태의 확실한 검출이 보장되어야만 한다는 문제점이 존재한다.

본 발명의 과제는 특히 끼임 상태의 확실하고도 신뢰할만한 검출을 보장해주는 것이다.

상기 과제는 본 발명에 따른 특허 청구항 1의 특징들을 갖는 센서 시스템에 의해서 해결된다.

본 발명에서 센서 시스템은 광학 압력 센서 그리고 상기 압력 센서와 평행한 전기, 특히 용량성 센서를 구비한다. 광학 압력 센서뿐만 아니라 용량성 센서 그리고 상기 센서들의 구조도 공지되어 있다. 따라서, 예를 들어 WO 03/069294 A1호에서는 바람직하게 본 출원서에 기술된 센서 시스템에 사용되는 광학 압력 센서가 기술된다.

상기 간행물에 따르면 센서 시스템은 병렬로 그리고 연속으로 사용되는 2개의 센서 유닛을 포함하며, 상기 센서 유닛들 각각은 자체적으로 끼임 상태를 검출할 수 있다. 하지만, 그와 동시에 2개의 센서 유닛은 상이한 평가- 및 검출 원리들을 토대로 한다. 이 경우에는 두 가지 상이한 검출 원리들의 장점들이 특히 바람직한 방식으로 보완됨으로써, 바람직하지 않은 상황들에서도 끼임 상태의 확실하고도 신뢰할만한 검출이 보장된다.

다시 말해 전기 센서의 장점은, 상기 센서가 용량성 근사값 센서의 방식으로 형성될 수 있기 때문에 물체가 센서 자체에 접촉하기 전에 미리 상기 물체를 인식할 수 있다는 것이다. 이 경우에는 특히 무접촉 방식의 센서가 사용된다. 이와 같은 무접촉 방식의 센서에 의해서는 조기에, 다시 말해 이미 물체가 실제로 끼이기 전에 구동 모터를 스위치-오프할 수 있는 가능성이 존재한다. 하지만, 특정 상황에서는 신뢰할만한 스위치-오프가 상기와 같은 전기 센서에 의해서 항상 보장되지는 않는다. 예를 들어 슬라이딩 도어의 경우에 사람이 한 손으로 슬라이딩 도어의 에지를 잡고 전기 센서가 배치되어 있는 스토퍼를 향해 슬라이딩 도어를 이동시키면, 상기 센서가 손 자체를 인식할 수는 없다. 센서는 사람의 손을 슬라이딩 도어의 고유한 에지와 구분하지 못한다. 결과적으로 이 경우에는 센서가 반응하지 않는다.

하지만, 상기와 같은 경우에 광학 압력 센서의 신뢰할만한 반응은 보장되는데, 그 이유는 손에 의해서 압력이 광학 센서에 가해지고, 압력이 상기 센서에 의해서 신속하고도 신뢰할만하게 검출되어 구동 모터의 스위치-오프를 야기하기 때문이다. 또한, 광학 센서에서의 광학적 원리를 근거로 할 때 예를 들어 전자기적인 양립성(compatibility)으로 인한 또는 시간 흐름에 따라 발생하는 부식 등의 문제로 인한 방해 효과들을 염려할 필요도 없다. 확실한 스위치-오프를 보장하기 위하여 통상적으로는 물체가 끼었거나 또는 끼게 되는 비정상적인 작동 상태와 정상적인 작동 상태를 구분하기 위해서 두 가지 타입의 센서를 위해 한 가지 학습(teaching)이 제공된다. 특히 이와 같은 유형의 센서 시스템들을 위해서는 통상적으로 폐쇄 소자 자체가 스토퍼를 향해 이동하는지 아니면 물체가 폐쇄 소자와 스토퍼 사이에 존재하는지의 여부를 결정할 수 있기 위하여 모터에 의해 구동되는 폐쇄 소자의 현재 위치가 검출되어 공지된다.

바람직한 실시예들 및 개선예들은 종속 청구항에 기재되어 있다.

본 발명에서는 바람직하게 광학 센서를 위하여 클래딩(cladding)이 없는 광학 섬유를 갖춘 광학 센서 소자가 광을 가이드 하는 소자로서 사용된다. 광학 섬유는 예를 들어 유리 섬유이거나 또는 광파를 가이드 하기에 적합한 플라스틱-섬유일 수도 있다. 광 가이드 소자는 일반적으로 바람직하게 플라스틱 또는 고무로 이루어진 튜브 형태의 탄성적인 커버에 의해서 둘러싸여 있다. 상기 커버 내에서 광학 섬유는 바람직하게 풀어진 상태로 놓여 있다. 특히 커버가 어떤 경우에도 광학 섬유에 있는 소수의 지지 장소에 지지가 됨으로써, 결과적으로 그 밖의 경우에는 외피와 광학 섬유 사이에 중간 챔버가 형성된다.

클래딩이 없는 광학 섬유는 상기 섬유를 둘러싸는 탄성 커버와 함께 WO 03/069294호에 기술된 바와 같은 광학 센서 소자를 형성한다. 상기 센서 소자의 작용 방식은 전술된 소산장(消散場: Evanescent-Field)의 방해를 근거로 한다. 소산장은 외부 영역에 있는 광학 섬유를 통해 광이 확산되는 경우에 상기 광학 섬유의 경계면에서 직접 형성된다. 통상적인 광학 섬유는 광을 가이드 하는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 클래딩에 의해서 형성되며, 상기 클래딩은 광학 섬유 내에서 확산되는 전자기파의 클래딩과 코어 사이의 경계면에서 가급적 높은 반사율을 보장하기 위하여 코팅의 형태로 도포되어 반사 층으로서 작용한다. 본 발명에서 제시되는 광학 센서 소자의 경우에는 광학 섬유에 클래딩이 없다는 사실이 중요하다. 다시 말해 이와 같은 사실에 의해서는 외부 커버에 압력이 가해질 때에 상기 커버가 광학 섬유를 향해 프레스 됨으로써 외부 영역의 광학 섬유 경계면에서 형성되는 소산장을 방해할 수 있다. 상기 방해 작용은 적합한 평가 유닛에 의해서 검출되고 평가된다. 이와 같은 유형의 광학 센서의 장점은 반응이 매우 신속하다는 것인데, 그 이유는 광학 섬유 자체를 구부릴 필요가 없기 때문이다. 오히려 커버에 의한 광학 섬유의 간단한 접촉만으로도 이미 신호 변동을 검출하기에 충분하다.

바람직한 제 1 변형 실시예에서는 커버가 튜브 형태의 외피에 의해서 형성되며, 상기 튜브 형태의 외피는 공동부를 갖고, 상기 공동부 내에서 섬유는 풀어진 상태로 놓여 있다. 외피는 바람직하게 밀봉 소자, 특히 밀봉 프로파일로서 형성되며, 상기 밀봉 프로파일은 예를 들어 자동차에서 도어 밀봉부로 사용된다. 다시 말해 광학 섬유는 직접 밀봉 프로파일 안에 놓여 있다.

한 대안적인 실시예에서 커버는 보호용 튜브에 의해서 형성되며, 상기 보호용 튜브는 외피를 통과한다. 이 경우 광학 센서 소자는 바람직하게 미리 제조된 구성 유닛이며, 상기 구성 유닛은 나중에 예를 들어 압출 과정에 의해서 또는 슬롯을 통한 측면 삽입에 의해서도 외피 안에 제공된다.

또한, 목적에 부합하게는 적어도 하나의 와이어, 바람직하게는 다수의 와이어 또는 편물을 형성하는 와이어가 광 가이드 소자를 따라 진행하고, 특히 상기 광 가이드 소자 둘레에 예를 들어 나선형으로 감겨 있다. 상기 와이어 또는 상기 와이어 편물은 동시에 전기 센서를 위한 하나의 전극을 형성한다. 이 경우 광 가이드 소자의 둘레 감기(wrapping)란 커버 내부에서 이루어지는 광학 소자의 직접적인 둘레 감기를 의미할 뿐만 아니라 간접적인 둘레 감기, 다시 말해 특히 외피 내부에서 이루어진 보호용 튜브의 둘레 감기를 의미하기도 한다.

전극은 일반적으로 전기 센서의 중요한 구성 부품으로서, 상기 전기 센서는 물체가 전극 근처에 도달하여 전기장을 방해하거나 또는 변경하자마자 전극을 이용해서 전기장의 변경을 검출한다. 이와 같은 전기장 변경은 전기 센서에 의해서 공지된 방식으로 검출된다.

물리적으로 볼 때 전기 센서로서는 2개 이상의 전극을 갖는 다중 도체 시스템이 사용된다. 하나의 전극은 일반적으로 접지이고, 제 2 전극은 측정 전극(수신 전극)이다. 자동차의 경우에는 접지가 차체에 의해서 형성됨으로써, 결과적으로는 단 하나의 전극이 외피 내에서 가이드 되는 것으로 이미 충분하다. 물체가 센서 영역 안으로 접근하면 전위 필드가 변경된다. 전위 필드 또는 상기 전위 필드의 변경을 측정하기 위해서는 다수의 전극을 갖는 센서가 장점이 될 수 있다.

와이어로 광학 섬유 둘레를 감는 것은 다수의 장점들을 갖는다. 이 경우 한 편으로는 매우 콤팩트한 구조가 얻어지고, 그와 동시에 두 가지 타입의 센서가 예를 들어 모니터링 할 폐쇄 에지의 전체 길이에 걸쳐서 평행하게 뻗는 것이 보장된다. 또한, 광학 섬유 또는 광학 센서 소자와 상기 광학 섬유 또는 광학 센서 소자 둘레에 감긴 와이어로 이루어진 조합을 만드는 것도 아무런 문제가 없고, 예를 들어 특히 동축 케이블의 와이어를 제조할 때에 사용되는 것과 같은 종래의 기계로도 상기와 같은 조합은 고속으로 그리고 그와 더불어 경제적으로 만들어질 수 있다.

광학 섬유가 외피 안에 직접 삽입되어 전극에 의해서 직접 둘러싸여 있는 제 1의 대안에서는 광학 센서의 효율을 보장하기 위하여 와이어 편물로 둘레를 감을 때에 윈도우 또는 영역들이 규칙적으로 비워짐으로써, 결과적으로 상기 영역들에서는 외피가 광학 섬유를 향해 프레싱 될 수 있다. 이 경우 개방된 영역들은 바람직하게 광학 섬유의 50% 이상의 표면을 형성한다. 광학 섬유 둘레를 와이어로 나선형으로 감는 것의 추가의 장점은 와이어가 동시에 외피를 위한 간격 유지 부재로서 작용한다는 것이다. 이미 언급된 바와 같이, 광학 섬유의 기능을 위해서는 광학 섬유와 상기 광학 섬유를 둘러싸는 외피 사이에 중간 챔버(통상적으로는 공기로 채워짐)을 배치하는 것이 중요하며, 이와 같은 배치의 결과로 외피는 압력이 가해지는 경우에 비로소 광학 섬유의 표면을 향해 프레싱 된다.

바람직하게는 특히 외피의 벽 안에 통합된 제 2 전극이 제공된다. 이 경우 2개의 전극은 송신 전극 및 수신 전극의 형태로 작용한다. 이때 송신 전극에는 교류 전압, 예를 들어 kHz 또는 MHz-범위 안에 있는 주파수가 공급된다. 이 경우에는 해당 파장들의 길이가 1 내지 소수 미터의 범위 안에 있는 센서 소자의 통상의 길이에 비해서 매우 길기 때문에, 결과적으로 전기적인 평가 전자 장치를 위해서는 준 정적인 상태가 이용되는데, 다시 말하자면 전기 신호의 평가 중에는 전위가 전극을 따라서 일정한 것으로 간주될 수 있다. 바람직하게 광학 섬유 둘레에 감긴 제 1 전극뿐만 아니라 제 2 전극도 송신 전극 혹은 수신 전극으로 선택적으로 사용될 수 있다. 하지만, 바람직하게는 외피의 벽 안에 통합된 제 2 전극이 송신 전극으로서 이용되며, 상기 송신 전극에는 전압원(트랜지스터)에 의해서 교류 전압이 공급된다. 그에 따라 수신 전극 내에서는 일종의 응답 신호가 설정되며, 상기 응답 신호는 전기적인 평가 유닛에 의해서 평가된다. 자체적으로 형성되는 전기장이 물체에 의해서 방해를 받으면, 상기 응답 신호가 변경되고, 평가 유닛은 물체의 침입을 검출하게 된다.

이 경우 제 2 전극을 위해서는 바람직하게 평탄 케이블, 특히 평탄하게 꼬아진 와이어 로프가 사용되며, 상기 꼬아진 와이어 로프는 특히 매우 유연하게 휘어지고 특히 센서 소자에 사용하기에 적합하다. 이때 전도성 평탄 편물은 구리 전도성 재료, 예를 들어 소수의 구리 와이퍼 로프로 이루어지지만, 전도성 플라스틱 직물로부터 형성되거나 또는 사출 성형된 스트립 도체에 의해서도 형성될 수 있다.

이 경우 외피는 바람직하게 밀봉 프로파일 또는 밀봉부에 의해서 형성되며, 상기 밀봉부는 폐쇄 부재의 한 에지 측에 혹은 폐쇄 부재를 위한 스토퍼의 한 에지 측에 배치되거나 또는 양측에 배치된다. 이때 밀봉 프로파일은 예를 들어 고무 또는 적합한 플라스틱으로 이루어진다.

본 발명은 또한 청구항 18에 따른 상기와 같은 센서 소자를 위한 센서 소자에 의해서도 해결된다. 센서 시스템과 관련하여 제시된 장점들 및 바람직한 실시예들 그리고 종속 청구항들에 기재된 바람직한 실시예들은 센서 소자에도 적절하게 전용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 서로 상대적으로 움직이는 폐쇄 메커니즘의 2개의 부품 사이에 물체가 끼일 수 있는 상황과 관련하여 센서 시스템을 이용해서 폐쇄 메커니즘을 모니터링 하기 위해서 이용된다. 이 경우 폐쇄 메커니즘은 특히 모터에 의해 구동되는 윈도우 리프트 장치, 슬라이딩 도어 장치 또는 모터에 의해 구동되는 그 밖의 폐쇄 시스템이다. 이 방법에서 폐쇄 메커니즘은 광학 압력 센서에 의해서뿐만 아니라 특히 용량성 전기 센서에 의해서도 동시에 모니터링 된다. 용량성 센서는 예를 들어 사람 손과 같은 물체가 끼일 수 있는 부분에 접근할 때에 이미 반응하는 한편, 광학 압력 센서는 광학 센서 소자에 최소의 압력이 가해질 때에 이미 그 압력을 감지한다. 따라서 2개의 센서가 상호 보완적으로 작용함으로써, 에러 없는 신뢰할만한 끼임 방지 시스템이 형성된다.

이 경우 전기 센서는 용량성 접근 스위치의 방식으로 동작한다. 일반적으로 적어도 하나의 전극에 의해서는 전극 둘레에 전기장이 발생한다. 물체가 전극 둘레의 가까운 영역에 침투하는 경우에는 전기장의 변경이 확인될 수 있으며, 이와 같은 전기장 변경은 적합한 평가 로직에 이해서 식별될 수 있다. 그렇기 때문에 전극의 적절한 여기에 의해서는 센서 외부에서 규정된 전기장이 발생하게 된다.

예를 들어 폐쇄 과정과 같은 통상적인 작동 과정들의 결과로서, 서로 상대적으로 움직이는 2개의 부품이 서명(signature)으로서 언급될 수 있는 특징적인 방식으로 연속 동작함으로써 전기장이 변경된다. 상기 서명은 예를 들어 학습 과정에 의해서 공지된 상태로 평가 전자 장치에 제공된다. 외부 물체가 서로 상대적으로 움직이는 2개의 부품 사이에 도달하자마자, 상기와 같은 특징적인 서명이 방해를 받게 된다. 이와 같은 방해는 특히 소정의 허용 한계를 초과한 경우에 평가 전자 장치에 의해서 끼임 상황으로 식별된다.

이와 동시에 광학 압력 센서에 압력이 가해지는지의 여부가 주기적인 간격을 두고서 또는 중단 없이 연속으로 검사된다. 다시 말하자면 광학 센서 소자에 약간만 접촉하더라도 탄성적인 커버, 즉 외피(밀봉 프로파일) 또는 보호용 튜브는 광학 섬유를 향해 프레싱 되고, 광학 섬유 내에서의 광 확산은 방해를 받게 되고, 이와 같은 방해는 끼임 상황으로 식별된다. 압력 센서의 경우에도 정상적인 폐쇄 과정을 끼임 상황으로 식별하지 않기 위한 학습이 제공되는데, 그 이유는 서로 상대적으로 움직이는 2개의 부품이 상호 충돌하는 경우, 다시 말해 예를 들어 슬라이딩 도어가 프레임을 향해 동작할 때에는 당연히 밀봉 프로파일에 압력이 가해지기 때문이다. 이 경우 압력 센서를 위한 평가 전자 장치는 예를 들어 도어 또는 윈도우와 같은 조정 부재의 프레임 부분에 대한 실질적인 실제-위치를 고려한다. 이와 같은 상대적인 위치는 적합한 센서에 의해서 능동적으로 제시되거나 또는 슬라이딩 메커니즘의 모터식 구동 장치의 모터 제어 장치를 평가함으로써도 제시된다. 이와 같은 방식으로 얻어진 슬라이딩 메커니즘의 위치 데이터는 당연히 전자식 센서 및 전기 신호의 평가를 위해서도 이용될 수 있다.

끼임 상황의 확실하고도 에러 없는 식별을 보장하기 위하여, 전기 센서의 신호의 평가뿐만 아니라 광학 압력 센서의 신호의 평가도 바람직하게는 적합한 평가 알고리즘에 의해서 이루어진다. 평가 알고리즘을 이용한 평가를 위해서 센서 신호들이 적합한 방식으로 변환되거나 코딩됨으로써, 상기 센서 센호들은 알고리즘에 의해서 평가될 수 있다.

해당 평가 전자 장치를 구비한 2개 센서 중 하나의 센서에 의해 끼임 상황이 인식되자마자, 평가 전자 장치에 의해서 적합한 경고 신호 또는 정지 신호가 송출되며, 폐쇄 메커니즘의 모터식 구동 장치는 정지하고, 경우에 따라서는 보완적으로 후진된다. 이 경우에는 평가 전자 장치에 의해서 송출된 신호가 중앙 제어 유닛, 예를 들어 제어 모듈로 전송될 수 있으며, 상기 중앙 제어 유닛은 그 경우에 구동 모듈의 정지를 야기한다.

영구적으로 신뢰할만하고 확실한 작동을 보증하기 위하여 바람직하게는 2개 센서의 성능을 연속으로 통제할 필요가 있다. 이 목적을 위해 센서들은 자체 성능과 관련해서 적합한 방식으로 주기적인 시간격을 두고 또는 지속적으로 검사된다. 이와 같은 검사 결과는 평가되고, 현재의 작동 상태(기능을 할 수 있는가 - 기능을 할 수 없는가)는 목적에 부합하게 마찬가지로 중앙 도어 제어 모듈과 같은 중앙 제어 유닛으로 전달된다. 따라서, 중앙 제어 모듈을 위해서는 언제나 끼임 상황-모니터링 시스템이 작동되는지 그리고 신뢰할만한 수준으로 동작하는지가 검출될 수 있다. 대안적으로 개별 센서에 대한 상태 신호는 중앙 유닛에 의해서도 조회될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 도면들은 각각 개략적으로 도시되었다.

도 1은 모터에 의해서 조정 가능한 슬라이딩 도어의 사시도이고,

도 2는 광학 섬유가 통합되어 있고 전기 센서에 대한 회로도에서 제 1 및 제 2 전극을 구비한 밀봉 프로파일의 횡단면도이며,

도 3 내지 도 11은 상이한 변형 실시예에 대한 밀봉 프로파일의 횡단면도이 고,

도 12는 광학 섬유의 단부 영역을 세로 방향으로 절단하여 도시한 종단면도며,

도 13은 전기 센서의 신호들의 파형을 예로 보여주는 파형도이다.

각 도면에서 동일한 작용을 하는 부품들은 동일한 도면 부호를 갖는다.

도 1은 가이드부 내에 이중 화살표의 방향으로 이동할 수 있도록 지지가 되어 있고 특히 자동차 차체(6)의 스토퍼(4)를 향해 폐쇄 위치로 이동할 수 있는 슬라이딩 도어(2)의 실시예에서 폐쇄 메커니즘을 보여주고 있다. 차체(6)는 접지 전위(7)에 있다. 슬라이딩 도어(2)는 스토퍼(4) 쪽으로 방향 설정된 전방 정면에 센서 소자(8)를 구비한다. 대안적으로 상기 센서 소자는 스토퍼(4)의 상응하는 정면에 배치될 수 있거나, 또는 슬라이딩 도어(2)의 정면에 뿐만 아니라 스토퍼(4)의 정면에도 배치될 수 있다. 이 경우 센서 소자(8)는 고무-밀봉 프로파일(9)에 의해서 형성되며, 상기 밀봉 프로파일 내에는 광학 섬유(10), 상기 광학 섬유 둘레에 나선형으로 감긴 제 1 전극(12) 그리고 바람직하게는 제 2 전극(14)도 통합되어 있다(이에 대해서는 도 2 내지 도 11을 참조할 것).

도 1의 실시예에서 센서 소자(8)의 양쪽 단부에는 커플링 소자(16)가 제공되어 있으며, 상기 커플링 소자를 통해 평가 유닛(20)까지 전기 접속 라인(18)이 연결된다. 커플링 소자(16) 내에는 본 도면에 상세하게 도시되지 않은 광원(LED)에 의해서 그리고 본 도면에 상세하게 도시되지 않은 광센서에 의해서 광이 광학 섬 유(10) 안에 결합하거나 또는 결합 해체된다. 이와 동시에 상기 커플링 소자를 통해서는 2개 전극(12, 14)에 대한 전기 공급 또는 상기 2개 전극의 연결 과정이 실행된다. 이 경우 커플링 소자(16)는 바람직하게 플러그 타입 커넥터로 형성되었으며, 이때에는 각각 조합된 커플링 부재(16)가 제공되는 것이 바람직한데, 이와 같은 조합된 커플링 부재를 통해서는 광학 섬유(10)뿐만 아니라 2개의 전극(12, 14)도 공통으로 커플링 된다.

본 실시예에서 평가 유닛(20)은 2개의 부분 유닛, 즉 전기적인 부분-평가 유닛(20A) 그리고 광학적인 부분-평가 유닛(20B)으로 이루어진다. 상기 전기적인 부분-평가 유닛(20A)은 전기적인 부분-센서 소자의 전기 신호를 평가하기 위해서 이용되고, 상기 광학적인 부분-평가 유닛(20B)은 광학적인 부분-센서 소자의 신호를 평가하기 위해서 이용된다.

본 실시예에서 부분-센서 소자란 한편으로는 전기 센서를 형성하기 위해서 필요하고 다른 한편으로는 광학 센서를 형성하기 위해서 필요한 소자들을 의미한다. 전기적인 부분-센서 소자의 경우에 부분-센서 소자란 본 실시예에서는 적어도 제 1 전극(12) 또는 2개의 전극(12, 14)이다. 광학적인 부분-센서 소자의 경우에 부분-센서 소자란 상기 센서 소자를 둘러싸고 밀봉 프로파일(9)에 의해서 형성된 외피를 갖는 광학 섬유(10)이며, 이 경우 밀봉 프로파일(9)은 광학 섬유(10)에 대하여 중간 챔버 또는 공간을 형성하고, 상기 중간 챔버 또는 공간은 통상적으로 공기로 채워진다.

커플링 소자(16) 내에는 바람직하게 광원으로서 그리고 광센서로서 적합한 반도체-모듈이 제공되며, 상기 반도체-모듈은 상응하는 전기 트리거링 장치를 통해서 광을 방출하거나 또는 광을 검출하여 전기 신호로 변환하며, 이 전기 신호는 나중에 접속 라인(18)을 통해서 광학적인 부분-평가 유닛(20B)으로 역으로 가이드 된다.

광학적인 부분-평가 유닛(20B), 광학적인 부분-센서 소자 그리고 커플링 소자(16)에 의해서 광학 압력 센서가 형성되며, 상기 광학 압력 센서는 장애의 평가 또는 광학 섬유(10) 내에서 확산되는 소산장의 변경을 토대로 한다. 밀봉 프로파일(9)에 압력이 가해지자마자, 밀봉 프로파일(9)은 광학 섬유(10)를 향해 프레싱 되며, 그로 인해 소산장은 방해를 받게 되고, 그로 인해 재차 신호 변경이 발생하며, 이와 같은 신호 변경은 광학적인 부분-평가 유닛(20B)에 의해서 검출된다.

센서 소자(8)의 전체 길이에 걸쳐서 특히 용량성의 전기 센서가 광학 압력 센서와 평행하게 형성되며, 상기 용량성 전기 센서는 2개의 전극(12, 14), 전기적인 부분-평가 유닛(20A) 그리고 부분-평가 유닛(20A)에 대한 전기 공급 라인(18)을 포함한다.

특히 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 제 1 전극(12)은 3개의 개별 와이어에 의해서 형성되며, 상기 3개의 개별 와이어는 광학 섬유(10) 둘레에 나선형으로 감겨 있다. 상기 3개의 와이어는 공동으로 제 1 전극(12)을 형성하며, 상기 제 1 전극은 공통의 접속 라인(18)을 통해 부분-평가 유닛(20A)에 연결된다. 상기 부분-평가 유닛 내에는 제 1 전극(12)에 인가되는 전압 파형 및 전압 레벨을 검출하기 위한 측정 유닛(22)이 제공되어 있다. 이 경우 제 1 전극은 수신 전극을 형성한 다. 그 외에 제 2 전극(14)은 꼬아진 와이어 로프의 형태로 밀봉 프로파일(9) 안에 통합되는데, 특히 공압출 방식에 의해서 밀봉 프로파일(9)과 공동으로 제조된다. 제 2 전극(14)은 전압원(24), 예를 들어 트랜지스터 및 부분-평가 유닛(20A)에 연결되어 있다. 부분-평가 유닛(20A) 내에는 또한 제어 유닛(25A)이 제공되어 있으며, 상기 제어 유닛을 통해 전압원(24)이 트리거링 되고, 그와 동시에 상기 제어 유닛은 측정 유닛(22)을 통해 측정된 제 1 전극(12)의 전압 신호도 평가한다. 전극(12, 14) 근처에 있는 물체 때문에 자체적으로 형성되는 전기장의 변경 여부는 전기 센서에 의해서 그리고 공지된 적합한 평가 방법들에 의해서 검출된다. 이와 같은 변경은 나중에 물체가 전극(12, 14) 부근 영역 안으로 들어온 상태로 인식된다.

광학적인 부분-평가 유닛(20B)도 전기적인 부분 평가 유닛(20A)과 유사한 방식으로 형성되는데, 그 이유는 상기 광학적인 부분-평가 유닛의 경우에도 한편으로는 광원을 트리거링 하기 위한 전기 제어 신호 그리고 다른 한편으로는 전기적인 응답 신호가 광센서로부터 출력되거나 광센서 안으로 입력되기 때문이다. 광학적인 부분-평가 유닛에서도 마찬가지로 광원을 트리거링 하기 위해서 그리고 광센서의 상응하는 전기 신호를 수신하기 위해서 그리고 특히 광원으로 발송된 제어 신호를 수신된 신호와 비교 및 평가하기 위해서 제어 소자가 제공된다.

도 3 및 도 4에는 단지 제 1 전극(12)만을 구비한 변형 실시예가 도시되어 있으며, 이때 도 3의 경우에는 단 하나의 와이어가 전극(12)을 형성한다. 본 실시예에서 도면의 좌측 절반에는 밀봉 프로파일(9)의 단면이 각각 도시되어 있고, 우 측 절반에는 센서 소자(8)의 확산 방향으로 연장되는, 둘레에 나선형으로 감긴 제 1 전극(12)을 구비한 광학 섬유(10)의 파형이 도시되어 있다. 용량성 센서(전기 센서)를 형성하기 위해서는 기본적으로 하나의 전극(12)을 사용하는 것으로 충분하다. 하지만, 바람직하게는 도 2 그리고 재차 도 5에 도시된 바와 같이 2개의 전극(12, 14)이 사용되는데, 그 이유는 2개의 전극을 사용함으로써 민감성이 개선되기 때문이다.

광학 섬유(10) 및 전극(12, 14)이 센서 소자(8)의 한 단부로부터 다른 단부까지 연결되고, 상기 2개의 단부에 각각 커플링 소자(16)가 제공된 도 1에 도시된 변형 실시예의 대안으로서, 광학 섬유(10)를 루프(loop)의 형태로 설치함으로써 단지 커플링 소자(16)에서만 광이 결합할 뿐만 아니라 또한 결합 해체될 수도 있는 가능성이 존재한다. 다시 말하자면, 광학 섬유는 커플링 소자(16)로부터 떨어져서 마주한 센서 소자(8)의 단부에 방향 전환점을 갖고, 센서 소자(8), 다시 말해 밀봉 프로파일(9) 내에서 재차 역으로 가이드 된다. 도 6 및 도 7 그리고 도 9 및 도 10은 광학 섬유(10)가 자신 둘레에 감긴 제 1 전극(12)과 함께 각각 루프의 형태로 밀봉 프로파일(9) 내에 설치된 한 가지 응용예를 보여주고 있다. 이 경우에는 바람직하게 루프의 방향 전환점에서 제 1 전극(12)이 전기적으로 분리된다. 이 경우 도 6 및 도 9는 각각 제 1 전극(12)만 제공된 변형 실시예들을 각각 보여주고 있다. 전극(12)이 특히 루프의 방향 전환점에서 전기적으로 분리된 경우에는, 센서 소자(8)의 길이에 걸쳐서 평행하게 뻗는 2개의 전극(12)이 사용된다. 도 7 및 도 10의 실시예들에서는 각각 재차 제 2 전극(14)이 제공되며, 도 2 및 도 5에 따른 실시예에서는 광학 섬유(10)가 루프 내에 설치되어 있다는 차이점이 있다.

하나의 루프 내에 설치된 광학 섬유(10)의 2개의 부분 섹션이 도 6 및 도 7에 도시된 (밀봉 프로파일(9)이 고정되어 있는 차체(6)의 확산 방향을 기준으로 한) 수평 방향 대신에 수직 방향으로 방향 설정되어 있다는 점에서 도 9 및 도 10에 따른 실시예들은 도 6 및 도 7에 따른 실시예들과 상이하다. 이 경우에는 도 9 및 도 10에 따른 수직 정렬이 바람직한데, 그 이유는 이와 같은 수직 정렬이 광학 센서와 관련하여 장점이 되기 때문이다.

도 11에 따른 실시예에서는 전술된 실시예들과 달리 전극(12)이 직접 광학 섬유(10) 둘레를 감싸도록 형성되지 않았다. 오히려 광학 섬유(10)는 보호용 튜브(40) 안에 느슨하게 풀어진 상태로 배치되어 있다. 그렇기 때문에 광학 섬유(10)와 보호용 튜브(40)의 내벽 사이에는 공간이 형성된다. 보호용 튜브(40)는 탄성 재료로 이루어지고, 외피를 형성하는 밀봉 프로파일(9)을 관통한다. 이 목적을 위하여 밀봉 프로파일(9)은 적합한 파이프를 구비한다. 보호용 튜브(40)는 재차 제 1 전극(12)을 형성하는 코팅 형태의 편물에 의해서 둘러싸여 있다. 이 경우 편물은 차폐 편물의 형태로 공지된 방식으로 형성된다. 도 11의 실시예에서 광학 섬유(10) 및 보호용 튜브(40)는 압력에 민감한 광학 센서 소자이지만, 그와 달리 전술된 실시예들에서는 압력에 민감한 광학 센서 소자가 외피를 형성하는 밀봉 프로파일(9)과 광학 섬유(10)의 조합에 의해서 직접 형성되었다.

보완적으로 도 11에 따른 실시예에서 밀봉 프로파일(9) 내에서는 광학 압력 센서의 광원에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 라인(42)도 직접 뻗는다. 전력 공 급 라인(42)을 추가로 배치하는 방식의 대안으로서, 예를 들어 도 2 내지 도 10에 도시된 제 1 전극(12) 또는 제 2 전극(14)도 광원을 위한 전력 공급 라인으로서 이용된다.

도 12에는 전기 센서의 센서 신호의 신호 파형이 개략적인 예로서 도시되어 있다. 그리고 특히 이 경우에 수평 축(X-축) 상에는 예를 들어 도어 또는 창유리의 개별 폐쇄 소자의 이동 경로가 도시되어 있다. 수직 축(Y-축) 상에는 전기 측정 신호 또는 상기 전기 측정 신호에 상응하는 신호가 도시되어 있다. 실선은 정상적인 작동 상황을 지시하는데, 다시 말하자면 폐쇄 소자에 접근할 때에 전기장의 변경 및 그와 더불어 측정 신호의 변경이 발생하는 경우를 지시한다. 이 경우 실선은 바람직하게 학습 과정 후에 평가 유닛(20B) 내에 저장되고, 아직까지 끼임 상황에서 인식되지 않는 통상적인 작동 과정을 특징짓는다.

파선에 의해서는 실선에 따른 정상적인 신호 파형과 비정상적인 신호 파형 간의 편차가 도시되며, 특히 이와 같은 경우는 외부 물체가 예를 들어 창유리와 윈도우 프레임 사이에 도달하여 끼임의 위험이 존재하는 경우에 해당한다. 이와 같은 추가의 외부 물체는 예상되는 정상적인 신호 파형을 특징짓는 편차를 야기한다. 이와 같은 정상적인 신호 파형으로부터의 특징적인 편차, 소위 서명은 끼임 상황으로서 식별된다.

마지막으로 도 13에는 커플링 소자(16)의 영역에 있는 센서 소자(8)의 한 단부의 종단면도가 도시되어 있다. 그리고 특히 광학 섬유(10)의 단부에서는 상기 광학 섬유가 소위 페룰(27)(ferrule)에 의해서 둘러싸여 있다. 일반적으로는 광파 가이드-플러그 내에 광학 섬유를 수용하는 가이드 튜브가 페룰로서 언급된다. 페룰(27)은 실시예에서 바람직하게 전도성 재료, 특히 금속으로 이루어진다. 페룰(27)에는 밀봉 프로파일(9)에 의해서 형성된 튜브 형태의 외피가 연결되며, 상기 외피는 중간 챔버(29)를 포함해서 광학 섬유(10)를 둘러싼다. 전극(12)의 개별 와이어들이 페룰(27)에 접촉된다. 페룰의 다른 단부에 접속 라인(18)이 접촉됨으로써, 상기 접속 라인을 통해서는 평가 유닛(20)과 전극(12)의 접속이 이루어진다. 페룰(27)과 접속 라인(18)의 접촉은 바람직하게 플러그 커넥팅 방식으로 이루어진다.

또한, 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서는 접속 라인(18)이 동시에 도면에 도시된 광원(31)에 전력을 공급하기 위해서도 제공되었다. 그렇기 때문에 본 실시예에서는 평가 유닛(20)과 그에 상응하는 커플링 소자(16) 사이에 단 하나의 접속 라인만이 필요하다. 본 경우에 확실한 신호 평가를 가능하게 하기 위하여 상황에 따라서는 적합한 전기 필터가 사용되거나 또는 신호들이 적합한 방식으로 변조된다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2: 슬라이딩 도어 4: 스토퍼

6: 차체 7: 접지 전위

8: 센서 소자 9: 밀봉 프로파일

10: 광학 섬유 12: 제 1 전극

14: 제 2 전극 16: 커플링 소자

18: 접속 라인 20: 평가 유닛

20A: 전기적인 부분-평가 유닛

20B: 광학적인 부분-평가 유닛

22: 측정 유닛 24: 전압원

25A: 제어 소자 27: 페룰

29: 중간 챔버 31: 광원

40: 보호용 튜브 42: 전력 공급 라인

Claims (27)

1. 모터에 의해 구동되는 폐쇄 메커니즘에서 상기 폐쇄 메커니즘의 서로 상대적으로 움직이는 2개의 부품 사이에 물체가 끼어 있는 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템으로서,

   상기 센서 시스템은 광학 압력 센서를 구비하고,

   상기 광학 압력 센서는

   - 광 가이드 소자를 구비한 광학 센서 소자,

   - 광을 상기 광 가이드 소자 안으로 결합시키기 위한 광원,

   - 상기 광 가이드 소자로부터 결합 해체되는 광을 검출하기 위한 광센서 그리고

   - 상기 결합 해체된 광을 평가하기 위한 제 1 평가 유닛을 포함하며, 이 경우에는 추가로 전기 센서가 제공되고,

   상기 전기 센서는

   - 전압원에 연결된 전극 그리고

   - 전압 신호를 평가하기 위한 제 2 평가 유닛을 포함하는, 센서 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학 센서 소자가 전극과 공동으로 튜브 형태의 외피 안에 배치되는, 센서 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 광학 센서 소자는 클래딩이 없는 그리고 외피에 대하여 이격 배치된 광 가이드 소자에 의해서 형성되는, 센서 시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 광학 센서 소자는 광 가이드 소자 및 보호용 튜브에 의해서 형성되며, 상기 보호용 튜브 안에서는 광 가이드 소자가 느슨하게 삽입된 상태로 가이드 되는, 센서 시스템.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 전극이 광 가이드 소자를 따라 가이드 되는, 센서 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전극이 광 가이드 소자 둘레에 감기는, 센서 시스템.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 광 가이드 소자의 둘레에 전극을 형성하는 편물이 배치되어 있고, 상기 편물은 규칙적으로 상기 광 가이드 소자의 표면 영역을 노출시키는, 센서 시스템.
8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전극이 광 가이드 소자와 외피 사이에 간격 유지 부재를 형성하는, 센서 시스템.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전극이 광학 센서 소자의 단부에 있는 페룰과 접촉되는, 센서 시스템.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    제 2 전극이 제공되며, 상기 제 2 전극은 송신 전극으로서 전압원에 연결되고 제 1 전극에 마주 놓여 있으며, 상기 제 1 전극은 수신 전극을 형성하고 제 2 평가 유닛에 연결되는, 센서 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 2개의 전극 중에서 하나의 전극이 튜브 모양 외피의 벽에 통합되는, 센서 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,

    두 개의 전극이 외피의 벽에 통합되고, 상기 광학 센서 소자는 외피 내에 있는 중공 챔버를 관통하는, 센서 시스템.
13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 전극이 공압출 방식에 의해서 외피 내에 매립되는, 센서 시스템.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광학 소자가 루프의 형태로 외피 안에 설치되는, 센서 시스템.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 외피 안에는 동시에 광원을 위한 전력 공급 라인도 통합되는, 센서 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 광원을 위한 전력 공급 라인이 전극도 형성하는, 센서 시스템.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 광 가이드 소자가 전도성 재료로 이루어지는 동시에 전극을 형성하는, 센서 시스템.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 외피가 전도성 재료로 이루어지는 동시에 전극을 형성하는, 센서 시스템.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 외피는 예를 들어 도어와 같은 폐쇄 소자를 위한 밀봉 소자인, 센서 시스템.
20. 제 1 항에 있어서,

    상기 외피는 자동차 도어용 밀봉 프로파일이며, 외피 안에는 보호용 튜브가 매립되어 있고, 상기 보호용 튜브 안에서는 광학 섬유가 광 가이드 소자로서 느슨하게 가이드 되며, 전극이 상기 보호용 튜브를 따라 뻗는, 센서 시스템.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

    센서 시스템은 폐쇄 메커니즘을 위한 끼임 방지 장치로서 형성되며, 평가 유닛은 끼임 상황이 인식될 때에 폐쇄 메커니즘을 위한 정지 신호를 발생하도록 형성된, 센서 시스템.
22. 튜브 모양의 외피 안에서 가이드 되는 광학 압력 센서의 광학 센서 소자 그리고 상기 튜브 모양 외피의 방향으로 연장되는 전기 센서의 전극을 포함하는, 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 센서 시스템을 위한 센서 소자.
23. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 센서 시스템을 이용하여, 상기 폐쇄 메커니즘의 서로 상대적으로 움직이는 2개의 부품 사이에 물체가 낄 수 있는 상황과 관련하여 폐쇄 메커니즘을 모니터링 하기 위한 방법으로서,

    광학 압력 센서를 이용해서뿐만 아니라 전기 센서를 이용해서도 상기 폐쇄 메커니즘을 모니터링 하는, 폐쇄 메커니즘의 모니터링 방법.
24. 제 23 항에 있어서,

    센서들에 의해 각각 검출된 신호를 평가 알고리즘을 이용해서 끼임 상황과 관련하여 평가하는, 폐쇄 메커니즘의 모니터링 방법.
25. 제 24 항에 있어서,

    센서들에 의해 검출된 신호들 중에 한 신호의 검출된 신호 파형이 예상되는 신호 파형과 편차를 보일 때에 끼임 상황을 인식하는, 폐쇄 메커니즘의 모니터링 방법.
26. 제 25 항에 있어서,

    끼임 상황이 인식되는 경우에는 폐쇄 메커니즘을 적어도 정지시키는, 폐쇄 메커니즘의 모니터링 방법.
27. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광학 압력 센서 및 전기 센서의 성능을 지속적으로 검사하는, 폐쇄 메 커니즘의 모니터링 방법.

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