(57)【要約】  モータ駆動される閉鎖メカニズムたとえば電動モータ駆動型ウィンドウシステムにおいて、互いに相対的に運動する２つの部材間に物体が挟み込まれた状態を確実に検出できるようにする目的で、センサシステムは光学的圧力センサと、さらにこれに加えて電気的な容量センサを有している。光学的圧力センサには、光導波部材と、光導波部材に光を入射する光源と、出射された光を捕捉する光センサが設けられている。電気的センサには、電圧源と接続された電極が設けられている。これら両方のセンサに対応して、各々の信号を評価するための評価ユニットが設けられている。
2009542489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサシステムたとえばモータ駆動される閉鎖メカニズムを、該閉鎖メカニズムの互いに相対的に運動する部材間における物体の挟み込みについて監視するセンサシステムにおいて、
光導波部材を備えた光学的センサ素子と、該光導波部材へ光を入射する光源と、該光導波部材から出射した光を捕捉する光センサを備えた光学的圧力センサと、
前記出射した光を評価する第１の評価ユニットが設けられており、
電気的センサが付加的に設けられていて、該電気的センサは、電圧源と接続された電極と、電圧信号を評価する第２の評価ユニットを有することを特徴とする、
センサシステム。
【請求項２】
請求項１記載のセンサシステムにおいて、
前記光学的センサ素子は前記電極といっしょにチューブ状の外被内に配置されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項３】
請求項１または２記載のセンサシステムにおいて、
前記光学的センサ素子は、クラッドなく前記外被に対し間隔のおかれた光導波部材により形成されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項４】
請求項１または２記載のセンサシステムにおいて、
前記光学的センサ素子は光導波部材と保護チューブにより形成されており、該保護チューブ内に前記光導波部材が固定されずに封入されて案内されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項５】
請求項３または４記載のセンサシステムにおいて、
前記電極は前記光導波部材に沿って案内されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記電極は前記光導波部材の周囲に巻回されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項７】
請求項３記載のセンサシステムにおいて、
前記光導波部材の周囲にじかに、電極を成す編組部材が配置されており、該編組部材は前記光導波体部材の表面領域を規則的に開放しておくことを特徴とするセンサシステム。
【請求項８】
請求項３または７記載のセンサシステムにおいて、
前記電極は、前記光導波部材と前記外被との間のスペーサを成していることを特徴とするセンサシステム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記電極は前記光学的センサ素子の終端でフェルールと接触接続されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
第２の電極が設けられており、該第２の電極は送信電極として前記電圧源と接続されており、前記第１の電極に対し向き合って配置されており、該第１の電極は受信電極を成し、前記第２の評価ユニットと接続されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１１】
請求項１０記載のセンサシステムにおいて、
前記第１および第２の電極のうち一方の電極は、チューブ状の外被の壁部に組み込まれていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１２】
請求項１１記載のセンサシステムにおいて、
前記第１および第２の電極はともに前記外被の壁部に組み込まれており、前記光学的センサ素子は前記外被内の中空部を案内されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１３】
請求項１０または１１記載のセンサシステムにおいて、
前記電極は同時押出し成形により前記外被に埋め込まれていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記光学的センサ素子はループ状に前記外被に敷設されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記外被に光源のための給電ラインも同時に組み込まれていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１６】
請求項１５記載のセンサシステムにおいて、
前記光源のための給電ラインは電極も成していることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１７】
請求項１記載のセンサシステムにおいて、
前記光導波部材は導電性材料から成り、電極も同時に成していることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１８】
請求項１記載のセンサシステムにおいて、
前記外被は導電性材料から成り、同時に電極も成していることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記外被は閉鎖部材のためのシール部材たとえばドア用シール部材であることを特徴とするセンサシステム。
【請求項２０】
請求項１記載のセンサシステムにおいて、
前記外被は自動車ドア用のシールプロファイルであり、該外被内に保護チューブが埋め込まれており、該保護チューブ内で前記光ファイバが光導波部材として固定されずに案内されており、該保護チューブに沿って前記電極が案内されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記閉鎖メカニズムのための挟み込み保護装置として構成されており、前記評価ユニットは、挟み込み発生状態が識別されると前記閉鎖メカニズムに対する停止信号が形成されることを特徴とするセンサシステム。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか１項記載のセンサシステムのためのセンサ素子において、
チューブ状外被内を案内される光学的圧力センサの光学的センサ素子と、前記チューブ状外被の方向に延在する電気的センサの電極が設けられていることを特徴とするセンサ素子。
【請求項２３】
閉鎖メカニズムの互いに相対的に運動する２つの部材間において生じる可能性のある物体の挟み込みについて、請求項１から２１のいずれか１項記載のセンサシステムを用いて前記閉鎖メカニズムを監視する方法において、
前記閉鎖メカニズムは、光学的圧力センサによっても電気的センサによってもパラレルに監視されることを特徴とする、
閉鎖メカニズムを監視する方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法において、
前記センサによりそれぞれ捕捉された信号は、挟み込み発生状態について評価アルゴリズムを用いて評価されることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法において、
前記センサにより捕捉された信号の捕捉された信号経過特性と挟み込み発生状態で予期される信号経過特性との偏差が識別されることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の方法において、
挟み込み発生状態が識別されると前記閉鎖メカニズムが少なくとも停止されることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２３から２６のいずれか１項記載の方法において、
前記光学的圧力センサおよび前記電気的センサの機能が継続的に検査されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサシステムおよびこの種のセンサシステムのためのセンサ素子に関する。この場合、センサシステムは、たとえばモータ駆動される閉鎖メカニズムを、この閉鎖メカニズムの互いに相対的に動かされる２つの部材間における物体の挟み込みに関して監視するために使用される。さらに本発明は閉鎖メカニズムの監視方法にも関する。
【０００２】
たとえば自動車産業において電動モータにより操作されるウィンドウ昇降装置、スライドドア、テールゲート、サンルーフ等として使用されるようなモータ駆動される閉鎖メカニズムの場合、安全上の理由から挟み込み保護措置をとらなければならない。挟み込み保護システムを用いることで、人の体の一部分がモータ駆動型閉鎖部材たとえば窓ガラスやドア等の走行路に意図せずに入ってしまい、たとえばシャシとの間に挟まれてしまうケースにおいて、怪我の危険が最低限に抑えられる。このようにして挟み込まれるケースでは、怪我防止のために駆動モータの迅速なスイッチオフを行わなければならない。この目的で必要とされるのは、このように挟み込まれたケースを閉鎖システムがきちんと識別し、それに基づき駆動モータを停止させることである。
【０００３】
挟み込まれた状況を捕捉するために、たとえば許容できない圧力上昇を検出するセンサ素子を設けることができる。ただしここで問題となるのは、怪我をしてしまう危険があることから挟み込み状態の確実な検知が保証されていなければならないことである。
【０００４】
本発明の課題は、たとえば挟み込み状態などを確実に高い信頼性で検出できるようにすることである。
【０００５】
本発明によればこの課題は、請求項１記載の特徴を備えたセンサシステムにより解決される。
【０００６】
この場合、センサシステムは、光学的圧力センサおよびこれに対してパラレルに電気的センサたとえば容量センサを有している。光学的圧力センサおよび容量センサならびにそれらの構造はそれ自体知られている。つまりたとえばWO 03/069294 A1には、ここで説明するセンサシステムにおいて使用するのが有利である光学的圧力センサについて述べられている。
【０００７】
このように本発明によるセンサシステムには、パラレルに互いに組み込まれた２つのセンサユニットが含まれており、これらのセンサユニットはそれら自体に着目しても各々挟み込み発生状態を検出することができる。しかしながら同時にこれら双方のセンサユニットは、それぞれ異なる評価原理および検出方式に基づくものである。この場合、それぞれ異なる双方の検出方式の利点が殊に有利なかたちで補い合うことになり、したがって不都合な状況であっても挟み込み発生状態が確実に高い信頼性で安全に検出されるようになる。
【０００８】
つまり電気的なセンサの利点は、このセンサを容量式の近接センサとして構成することができ、したがって物体がセンサ自体に接触する前にその物体を検出できることである。このセンサはたとえば非接触センサである。つまりこれによって、物体が実際に挟み込まれる前にすでに早期に駆動モータを遮断することができる。ただし特定の状況では、この種の電気的センサによっても信頼性の高い遮断が常に保証されるわけではない。たとえばスライドドアにおいて手がスライドドアのエッジを掴んでおり、電気的センサの配置されているストッパに向かってそのドアが走行していくと、手が手であると識別できなくなってしまう。つまりこの場合、センサは手とスライドドアの実際のエッジとを区別できない。したがってセンサはこのような状況では応答しない。
【０００９】
しかしながらこのような状況では、光学的圧力センサの信頼性の高い応答が保証されている。それというのも手によって光学的センサに対し圧力が及ぼされ、この圧力は光学的センサによって迅速かつ高い信頼性で検出され、その結果、駆動モータが遮断されることになる。しかも光学的センサの場合には光学的な方式ゆえに、たとえば電磁的な適合性がないことあるいは時間の経過につれて腐食の問題が発生すること等に起因して妨害作用の発生するおそれがない。確実な遮断を保証する目的で、通常の動作状態と物体が挟み込まれたあるいは挟み込まれる異常な動作状態とを区別するよう、一般に双方のセンサ形式のために学習プロセスが用意されている。たとえばこの種のセンサシステムのために一般に行われているのは、閉鎖部材そのものがストッパに向かって走行しているのか、または閉鎖部材とストッパとの間に物体が存在するのかを判別できるようにする目的で、モータ駆動される閉鎖メカニズムの現在ポジションが捕捉され、そのポジションが既知となっていることである。
【００１０】
従属請求項には有利な実施形態が示されている。
【００１１】
この場合、光学的センサのために、光導波部材としてクラッドのない光ファイバを備えた光学的センサ素子が用いられる。光ファイバはたとえばグラスファイバであり、あるいは光導波に適したプラスチックファイバである。光導波部材は一般に、チューブ状であり弾性の被覆部により取り囲まれており、この被覆部は有利にはプラスチックまたはゴムから成る。有利にはこの被覆部内に、光ファイバが固定されずに封入されている。たとえばこの被覆部は場合によっては光ファイバにおけるいくつかの支持個所で支えられており、したがってそれ以外のところでは外被と光ファイバとの間で中空スペースが形成されている。
【００１２】
クラッドのない光ファイバはそれを取り囲む弾性の被覆部とともに、たとえばWO 03/069294に記載されているような光学的センサ素子を形成している。このセンサ素子の作用は、いわゆるエバネセントフィールドの妨害に基づくものである。エバネセントフィールドは、光ファイバを介して光が伝播するときに光ファイバの界面にじかに接する外部領域において形成される。通常の光ファイバは光を導くコアとコアを取り囲むクラッドから成り、光ファイバ中を伝播する電磁波をコアとクラッドとの間の界面でできるかぎり大きく反射させる目的で、クラッドはコーティング手法で被着されている。本願発明において用いられる光学的センサ素子において重要であるのは、光ファイバにクラッドがないことである。つまりこれによって、外側の被覆部に圧力が加わったときに光ファイバに対してこの圧力が加わるようにし、ひいては外側領域で光ファイバ界面に形成されたエバネセントフィールドに妨害が及ぼされるようにすることができる。この妨害は適切な評価ユニットにより捕捉され評価される。この種の光学的センサの利点とみなせるのは、きわめて高速な応答が得られることである。その理由は、光ファイバが必ずしも曲がらなくてよいからである。被覆部を介して光ファイバに単に触れるだけで、十分な信号変化を検出するのに十分である。
【００１３】
有利な第１の実施形態によれば、被覆部はチューブ状の外被により形成されており、これは中空スペースを有しており、その中にファイバが固定されずに封入されている。外被は有利にはシール部材たとえばシールプロファイルとして形成されており、これはたとえば自動車のドアシールとして使用されるものである。つまり光ファイバはシールプロファイル内にじかに封入されている。
【００１４】
１つの択一的な実施形態によれば被覆部は保護チューブにより形成されており、これは外被の中を案内されている。この実施形態の場合、光学的センサ素子は有利にはまえもって形成されたコンポーネントであり、このコンポーネントがついで外被中にたとえば押出し成形プロセスにより取り込まれ、あるいはスリットを介した側方からの封入または差し込みにより取り込まれる。
【００１５】
さらに目的に適っているのは、少なくとも１本のワイヤ有利には複数のワイヤを、あるいは１つの編組を成す複数のワイヤを、光導波部材に沿って延在させ、たとえば光導波部材の周囲にたとえば螺旋状に巻回することである。これらのワイヤまたはこのようなワイヤ編組は同時に、電気的センサのための電極を成す。ここで光導波部材における巻回とは、被覆部内で光ファイバをじかに巻回することも意味するし、あるいは間接的な巻回すなわちたとえば外被内で保護チューブを巻回することも意味する。
【００１６】
電極は一般に電気的センサの基本構成部分であり、この電気的センサにより電極を介して、電極近傍に物体が達して電界に妨害ないしは変化が及ぼされるとただちに、電界の変化が捕捉される。電界のこのような変化は、電気的センサによって周知のように捕捉され検出される。
【００１７】
物理的にいえば、電気的センサは少なくとも２つの電極を備えたマルチ導体システムである。一方の電極はアースであり、他方の電極は測定電極（受信電極）である。自動車の場合、アースはシャシにより形成されるので、一方の電極を外被内で案内するだけですでに十分である。物体がセンサ領域に近づくと電界が変化する。電界もしくはその変化を測定する目的で、複数の電極を備えたセンサが有利となる可能性がある。
【００１８】
光ファイバをワイヤによって巻回することで複数の利点が得られる。これによれば第１に著しくコンパクトな構造が達成され、それと同時に両方のセンサタイプをたとえば監視すべき閉鎖エッジの全長にわたりパラレルに延在させることができる。さらに光ファイバつまり光学的センサ素子とその周囲に巻回されたワイヤから成るこの種の組み合わせを問題なく高速でつまりは低コストで、たとえば同軸ケーブルなどのワイヤ製造に利用されるような慣用の機械により製造することができる。
【００１９】
光ファイバが外被にじかに封入されており電極によりダイレクトに巻回されている第１の実施形態において、光学的センサの機能を保証する目的で、ワイヤ編組による巻回にあたり規則的に窓または領域が開けられたまま残され、このようにすることでそれらの領域において外被は光ファイバに対し押圧可能となる。この場合に有利であるのは、開放された領域を光ファイバ表面の５０％よりも多く形成することである。光ファイバをワイヤにより螺旋状に巻回することのさらに別の利点とみなせるのは、ワイヤが外被に対するスペーサとして同時に働くことである。既述のように光学的センサの機能にとって重要なことは、光ファイバとそれを取り囲む外被との間に（一般に空気で満たされている）中空スペースが設けられている点であり、このようにすることで圧力が加わったときにはじめて、光ファイバ表面に対し外被が押圧されるようになる。
【００２０】
有利であるのは、たとえば外被の壁部に組み込まれた第２の電極を設けることである。この場合、これら双方の電極は送信電極および受信電極として働く。その際、送信電極には交流電圧が加えられ、たとえばｋＨｚまたはＭＨｚの領域の周波数をもつ交流電圧が加えられる。この交流電圧の波長はセンサ素子の一般的な長さに比べて１〜数メートルの範囲で著しく長く、そのようにすることで電気的な評価電子装置にとってほぼ定常的な状態となり、つまり電気的な信号の評価において、電極に沿った電位は一定であるとみなすことができる。第１の電極有利には光ファイバ周囲に巻回された電極も第２の電極も、選択的に送信電極または受信電極として使用することができる。とはいえ有利であるのは、外被壁部に組み込まれた第２の電極を送信電極として用いることであり、この電極に対し電圧源（トランジスタ）によって交流電圧が加えられる。これに応じて受信電極において一種の応答信号が発生し、この信号が電気的な評価ユニットにより評価される。形成された電界が物体により妨害を受けると、この応答信号が変化し、評価ユニットは物体の侵入を検出する。
【００２１】
この場合に有利であるのは、第２の電極のためにフラットケーブルたとえばフラットな編組リッツ線を使用することであり、これは殊に湾曲に対し著しくフレキシブルであり、センサ素子において使用するのに殊に適している。その際、導電性のフラットな編組は銅線材料たとえば個々の銅リッツ線から成る。ただし導電性のプラスチック組織によって形成することもできるし、あるいは射出された導体路によって形成することもできる。
【００２２】
この場合、外被は有利にはシールプロファイルもしくはシールにより形成されており、これは閉鎖部材もしくは閉鎖部材のためのストッパの周縁側もしくはこれら双方のところに配置されている。その際、シールプロファイルはたとえばゴムあるいは適切なプラスチックから成る。
【００２３】
さらに本発明の課題は、この種のセンサシステムのための請求項２２記載のセンサ素子によって解決される。センサシステムに関して挙げた利点ならびに有利な実施形態ならびに従属請求項記載のさらに別の有利な実施形態は、このセンサ素子にも同様に適用することができる。
【００２４】
本発明による方法は、閉鎖メカニズムの互いに相対的に運動する２つの部材間に物体が場合によっては挟まれる点に関して、既述のセンサシステムを利用して閉鎖メカニズムを監視するために用いられる。この場合、閉鎖メカニズムはたとえばモータ駆動型ウィンドウ昇降装置、スライドドア装置あるいは他のモータ駆動型閉鎖システムである。この方法によれば、閉鎖メカニズムがパラレルに光学的圧力センサによっても電気的センサたとえば容量センサによっても監視される。容量センサがたとえば人間の手のような物体の接近に対し挟み込みの前段階ですでに応答する一方、光学的センサはこのセンサにごく僅かに圧力が加わっただけですでに感応する。したがってこれら双方のセンサは、信頼性の高いエラーのない挟み込み保護システムが形成されるよう、互いに補い合う。
【００２５】
この場合、電気的なセンサは容量式近接スイッチとして動作する。一般に少なくとも１つの電極により、その電極周囲に電界が形成される。電極周囲の近傍領域に物体が侵入すれば電界の変化を検出することができ、この電界変化は適切な評価ロジックによって同定可能である。したがって電極の適切な励起によって、規定の電界がセンサ外部に生成される。
【００２６】
通常の動作プロセスたとえば閉鎖プロセスによれば、互いに相対的に運動する２つの部材が互いに近づく動きに起因して特徴的な形態で電界が変化し、このような特徴的な形態を特性もしくは徴候と呼ぶことができる。このような特性は、たとえば学習プロセスによって評価電子装置へ通知される。互いに相対的に運動する双方の部材間に外部の物体が到達すると、この特性は妨害を受ける。この種の妨害は、それが所定の許容限界を超えると、挟み込み発生状態として評価電子装置により識別される。これに並行して継続的に、中断なくもしくは周期的なインターバルで、圧力が光学的圧力センサに及ぼされたか否かが検査される。つまり光学的センサ素子に物体が軽く触れるとただちに、弾性の被覆部すなわち外被（シールプロファイル）または保護チューブがファイバに対し押圧され、光ファイバ内の光伝播に対し妨害が及ぼされ、この妨害が挟み込み発生状態として識別される。圧力センサの場合にも、通常の閉鎖プロセスが挟み込み発生状態として識別されないよう、学習プロセスが用いられる。なぜならば互いに相対的に変位する部材がぶつかり合うと、つまりたとえばスライドドアがフレームに向かって走行すると、必然的にシールプロファイルに対し圧力が及ぼされるからである。この場合、圧力センサのための評価電子装置は、変位部材たとえばドアまたは窓ガラスの実際のポジションをフレーム部材に対し相対的に考察する。この相対ポジションは適切なセンサによって能動的に、あるいは閉鎖メカニズムのモータ駆動部におけるモータ制御装置の評価により捕捉される。このようにして得られた閉鎖メカニズムのポジションデータを当然ながら電気的なセンサのためにも使用し、電気信号の評価に利用することができる。
【００２７】
挟み込み発生状態を確実にエラーなく識別できるようにする目的で、電気的センサの信号評価も光学的圧力センサの信号評価も、有利には適切な評価アルゴリズムによって行われる。この目的で評価アルゴリズムにおける評価のために、アルゴリズムで評価できるようセンサ信号が適切なやり方で変換され、または符号化される。
【００２８】
これら両方のセンサの一方がそれに属する評価電子装置により挟み込み発生状態を識別すると、適切な警告信号または停止信号が評価電子装置から送出され、閉鎖メカニズムのモータ駆動部が停止され、必要に応じて補足的に反転される。この場合、評価電子装置から送出された信号が中央制御ユニットたとえば制御モジュールへ伝達され、ついでそれによって駆動モジュールを停止させるように構成することができる。
【００２９】
持続的に信頼性が高く確実な動作を保証する目的で好適であるのは、両方のセンサの機能を継続的にコントロールすることである。この目的で、これらのセンサが周期的なタイムインターバルであるいは持続的にそれらの機能について、適切なやり方でチェックされる。このチェックが評価され、目的に適うよう現在の動作状態（機能を果たす能力があるか否か）がドア集中制御モジュールのような中央制御ユニットへ転送される。このようにすることで中央制御モジュールは、挟み込み監視システムがアクティブであり高い信頼性で動作しているか否かを、常に識別することができる。個々のセンサに関する状態信号を、択一的に中央のユニットから問い合わせることもできる。
【００３０】
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。各図面はそれぞれきわめて単純化された概略が描かれている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】モータにより変位可能なスライドドアを示す図
【図２】光ファイバと第１および第２の電極が組み込まれたシールプロファイルを電気的なセンサの回路図とともに示す断面図
【図３】シールプロファイルの１つの実施形態について示す断面図
【図４】シールプロファイルの１つの実施形態について示す断面図
【図５】シールプロファイルの１つの実施形態について示す断面図
【図６】シールプロファイルの１つの実施形態について示す断面図
【図７】シールプロファイルの１つの実施形態について示す断面図
【図８】シールプロファイルの１つの実施形態について示す断面図
【図９】シールプロファイルの１つの実施形態について示す断面図
【図１０】シールプロファイルの１つの実施形態について示す断面図
【図１１】シールプロファイルの１つの実施形態について示す断面図
【図１２】電気的なセンサの信号経過特性を例示した図
【図１３】光ファイバの端部領域を示す長手方向断面図
【００３２】
図１には、スライドドア２に関する実施例として閉鎖メカニズムが示されている。この場合、スライドドア２は双方向矢印の方向においてガイド内でシフトされるように支承されており、たとえば車両シャシ６のストッパ４に向かって閉鎖ポジションまで走行可能である。シャシ６はアース電位７におかれている。スライドドア２は、ストッパ４に向かう方向で前方の端面のところにセンサ素子８を有している。代案として、ストッパの対応する端面のところにセンサ素子を配置することもできるし、あるいはスライドドア２の端面にもストッパ４の端面にもセンサ素子を配置することができる。この場合、センサ素子８はゴム製シールプロファイル９の中に形成されている。シールプロファイル９の中には光ファイバ１０、この光ファイバの周囲に螺旋状に巻回された第１の電極１２が組み込まれており、さらに第２の電極１４も組み込まれていると有利である（これについては図２〜図１１を参照）。
【００３３】
図１の実施例によれば、センサ素子８の両端に結合部材１６が設けられており、これらの結合部材１６を介して電気接続ライン１８が評価ユニット２０まで導かれている。結合部材１６において、ここでは詳しくは説明しない光源（ＬＥＤ）およびここでは詳しくは説明しない光センサによって、光ファイバ１０へ光が供給され、あるいは光ファイバ１０から光が取り出される。これと同時に結合部材を介して、２つの電極１２，１４の給電もしくは接続も行われる。その際に結合部材１６を差し込み接続部材の形式で構成すると有利であり、その場合に有利であるのは、光ファイバ１０も２つの電極１２，１４も共通に結合する組み合わせ型結合部材１６を設けることである。
【００３４】
ここでは評価ユニット２０は２つの部分ユニットから成り、すなわち電気的な部分評価ユニット２０Ａと光学的な部分評価ユニット２０Ｂとから成る。電気的部分評価ユニット２０Ａは電気的センサ素子部分の電気信号を評価する役割を果たし、光学的部分評価ユニット２０Ｂは光学的センサ素子部分の信号を評価する役割を果たす。
【００３５】
ここで部分センサ素子とはそれぞれ、一方では電気的センサを構成するために必要とされ、他方では光学的センサを構成するために必要とされる素子のことである。電気的部分センサ素子であれば、この実施例ではそれは少なくとも第１の電極１２のことであり、あるいは両方の電極１２，１４のことである。光学的部分センサ素子であれば、それは周囲に外被の設けられた光ファイバ１０のことであり、これはシールプロファイル９の中に形成されている。その際、シールプロファイル９には光ファイバ１０のために中間室またはフリースペースが含まれており、これは一般に空気で満たされている。
【００３６】
結合部材１６には有利には光源ならびに光センサとして適した半導体コンポーネントが設けられており、これは相応の電気的な駆動制御によって光を送出し、もしくは光を検出して電気信号に変換し、この電気信号はついで接続ライン１８を介して光学的部分評価ユニット２０Ｂに戻される。
【００３７】
光学的部分評価ユニット２０Ｂと光学的部分センサ素子と結合部材１６とによって光学的圧力センサが形成されており、このセンサは光ファイバ１０内で伝播するエバネセントフィールドの妨害もしくは変化の評価に基づくものである。シールプロプロファイル９に圧力が及ぼされるとただちに、シールプロファイル９は光ファイバ１０を押圧し、これによってエバネセントフィールドが妨害を受け、ひいてはこれによって信号変化が発生し、この変化が光学的部分評価ユニット２０Ｂによって検出される。
【００３８】
光学的圧力センサと並行してセンサ素子８の全長にわたり電気的センサたとえば容量センサが形成されており、これには２つの電極１２，１４と、電気的部分評価ユニット２０Ａと、この部分ユニット２０Ａへ導かれる給電ライン１８が含まれている。
【００３９】
たとえば図２に示されているように、第１の電極１２は３つの個別ワイヤによって形成されており、これらのワイヤは光ファイバ１０の周囲に螺旋状に巻回されている。これら３つのワイヤが全体として第１の電極１２を成しており、第１の電極１２は共通の接続ライン１８を介して部分評価ユニット２０Ａと接続されている。この部分評価ユニット２０Ａには、第１の電極１２に加わる電圧経過特性および電圧レベルを捕捉する測定ユニット２２が設けられている。この場合、第１の電極は受信電極を成している。これに加えて第２の電極１４は、撚り合わせられたリッツ線の形態でシールプロファイル９に組み込まれており、これはたとえば同時押出し成形によりシールプロファイル９といっしょに製造される。第２の電極１４は電圧源２４たとえば部分評価ユニット２０Ａのトランジスタと接続されている。さらに部分評価ユニット２０Ａには制御ユニット２５Ａが設けられており、この制御ユニット２５Ａを介して電圧源２４が駆動制御され、同時にこの制御ユニット２５Ａにより測定ユニット２２を介して測定された第１の電極１２の電圧信号が評価される。それ自体周知の適切な評価方式により電気的なセンサを介して、形成された電界が電極１２，１４付近の物体に起因して変化しているか否かが捕捉される。ついでそのような変化は、電極１２，１４の近傍領域に物体が入ったものとして識別される。
【００４０】
光学的部分評価ユニット２０Ｂも電気的部分評価ユニット２０Ａと同じように形成されている。その理由は光学的部分評価ユニット２０Ｂにも、一方では光源を駆動制御するための電気的制御信号が、他方では光センサの電気的応答信号が、送出ないしは到来するからである。同様にこの場合にも制御素子が設けられており、この制御素子によって、光源を駆動制御し、光センサの対応する電気信号を受信し、たとえば光源に送信された制御信号を受信した信号と比較し評価する。
【００４１】
図３および図４には、第１の電極１２のみが設けられている変形実施形態が示されており、図３の場合には１つのワイヤだけによって電極１２が形成されている。それぞれ図面の左半分にはシールプロファイル９の断面が示されており、図面の右半分にはセンサ素子８の延在方向に延びている光ファイバ１０の延び具合がその周囲に螺旋状に巻回された第１の電極１２とともに示されている。容量センサ（電気センサ）を形成するためには、基本的に１つの電極１２を使用すれば十分である。ただし有利であるのは、センサ感度が向上することから図２に示すように２つの電極１２，１４を使用することであり、この構成については図５にもう一度示しておく。
【００４２】
図１に示したように光ファイバ１０も電極１２，１４もセンサ素子８の一方の端部から他方の端部まで案内し、これら両方の端部のところにそれぞれ結合部材を設けるようにした実施形態に対する代案として、光ファイバ１０をループ状に敷設して、１つの結合部材のところだけで光を入射および出射させるようにすることも可能である。つまり光ファイバは、センサ素子８における結合部材１６とは反対側の端部のところで反転ポイントを有しており、センサ素子８すなわちシールプロファイル９の中を再び戻るように案内される。図６、図７、図９ならびに図１０に示されている実施形態によれば、光ファイバ１０はその周囲に巻回された第１の電極とともに、シールプロファイル９内をそれぞれループ状に敷設されている。この場合に有利であるのは、ループの反転ポイントにおいて第１の電極１２を電気的に分離することである。図６および図９にはそれぞれ、第１の電極１２のみが設けられている実施形態が示されている。電極１２が殊にループの反転ポイントにおいて分離されているならば、センサ素子８の長さ全体にわたって平行に案内された２つの電極を利用することができる。図７および図１０の実施例の場合にはやはり第２の電極１４がそれぞれ設けられており、これらの実施例は図２および図５の実施例にほぼ対応しているけれども、光ファイバ１０がループ状に敷設されている点で異なっている。
【００４３】
図９および図１０の実施例が図６および図７の実施例と異なる点は、それらの実施例ではループ状に敷設されている光ファイバ１０がその２つの部分区間で、（シールプロファイル９が取り付けられているシャシ６の延在方向に関して）図６および図７に示した水平方向ではなく、垂直方向に配向されていることである。この場合、図９および図１０に示されている垂直方向の配向が有利である理由は、この配向が光学的センサに関して好適なことによる。
【００４４】
図１１による実施例によればこれまで説明してきた実施例とは異なり、電極１２が光ファイバ１０の周囲にダイレクトには延在することなく形成されている。むしろこの実施例によれば光ファイバ１０は、保護チューブ４０の中で固定されずに延在するように配置されている。したがってこの場合、光ファイバ１０と保護チューブ４０の内壁との間にフリースペースが形成されている。保護チューブ４０は弾性材料から成り、外被を成すシールプロファイル９の中を貫通して案内されている。シールプロファイル９はそのために適したパイプを有している。そして保護チューブ４０自体は、第１の電極１２を成すカバー状の編組部材により形成されている。この場合、編組部材はそれ自体知られているようにシールド編組部材として形成されている。図１１の実施例の場合、光ファイバ１０と保護チューブ４０が圧力感応形の光学的センサ素子であるのに対し、これまで述べてきた実施例の場合には、外被を成すシールプロファイル９そのものによって光ファイバ１０との組み合わせで光学的な圧力感応形センサ素子が形成されていた。
【００４５】
さらに補足しておくと図１１の実施例によれば、光学的圧力センサの光源に給電を行うための給電ライン４２もシールプロファイル９の中に延在している。給電ライン４２を付加的に配置する形態に対する代案として、たとえば図２〜図１０に示した電極１２を、あるいは第２の電極もパラレルに、光源用の給電ラインとして利用される。
【００４６】
図１２には、電気的センサの信号経過特性がきわめて簡略化されて例示されている。詳しくはこの図では、たとえばドアまたは窓ガラスにおける個々の閉鎖部材の走行路が水平軸（Ｘ軸）上に示されている。垂直軸（Ｙ軸）には、電気的な測定信号あるいはこの電気的な測定信号に対応する信号が書き込まれている。実線によって通常の動作事例が表されており、つまりこの場合、閉鎖部材が近づくにつれて電界すなわち測定信号が変化している。この実線は有利には学習プロセス後に評価ユニット２０ｂに格納され、挟み込み状態がまだ識別されない通常の動作プロセスを表す。
【００４７】
さらにここで破線によって表されているのは、実線で示した通常の信号経過から逸脱した異常な経過であり、つまりこれは外部の物体がたとえば窓ガラスと窓枠との間に達して、挟み込まれる危険が生じたケースに該当する。このような付加的な外部の物体により、予期すべき通常の信号経過特性からの特徴的な偏差が生じることになる。通常の信号経過特性からの特徴的な偏差いわゆる特性ないしは徴候が、挟み込み発生事例として同定される。
【００４８】
さらに図１３には、結合部材１６の領域におけるセンサ部材８の終端部の長手方向断面図が示されている。詳しくは、光ファイバ１０の終端部においてそれがいわゆるフェルール２７により取り囲まれている。一般に、光導波体ソケット内で光ファイバを収容するガイドパイプがフェルールと呼ばれる。フェルール２７はこの実施例では有利には導電性材料たとえば金属から成る。シールプロファイル９の中に形成されたチューブ状の外被がフェルール２７に続いており、この外被は光ファイバ１０を中間スペース２９をもたせて取り囲んでいる。電極１２の個々のワイヤはフェルール２７と接触接続されている。フェルールの他方の端部には接続ライン１８が接触接続されており、この接続ライン１８を介して電極１２と評価ユニット２０との接続が形成されている。接続ライン１８とフェルール２７との接触接続は、有利には差し込み接続の形態で行われる。
【００４９】
さらに図１３に示されているように、この実施例では同時に接続ライン１８が図中に描かれている光源３１を給電するためにも用いられる。したがってこの実施例によれば、評価ユニット２０と対応する結合部材１６との間で１本の接続ラインしか必要とされない。この場合、一義的な信号評価を可能にする目的で、場合によっては適切な電気的フィルタが使用され、もしくは信号が適切なやり方で変調される。
【符号の説明】
【００５０】
２  スライドドア
４  ストッパ
６  シャシ
７  アース電位
８  センサ素子
シールプロファイル
１０  光ファイバ
１２  第１の電極
１４  第２の電極
１６  結合部材
１８  接続ライン
２０  評価ユニット
２０Ａ  電気的部分評価ユニット
２０Ｂ  光学的部分評価ユニット
２２  測定ユニット
２４  電圧源
２５Ａ  制御ユニット
２７  フェルール
２９  中間スペース
３１  光源
４０  保護チューブ
４２  給電ライン
【図１】
2009542489.tif 000003
【図２】
2009542489.tif 000004
【図３】
2009542489.tif 000005
【図４】
2009542489.tif 000006
【図５】
2009542489.tif 000007
【図６】
2009542489.tif 000008
【図７】
2009542489.tif 000009
【図８】
2009542489.tif 000010
【図９】
2009542489.tif 000011
【図１０】
2009542489.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月6日(2008.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
センサシステムたとえばモータ駆動される閉鎖メカニズムを、該閉鎖メカニズムの互いに相対的に運動する部材間における物体の挟み込みについて監視するセンサシステムにおいて、
光導波部材を備えた光学的センサ素子と、該光導波部材へ光を入射する光源と、該光導波部材から出射した光を捕捉する光センサを備えた光学的圧力センサと、
前記出射した光を評価する第１の評価ユニットが設けられており、
電気的な容量センサが付加的に設けられていて、該電気的な容量センサは、電圧源と接続された少なくとも１つの電極と、電圧信号を評価する第２の評価ユニットを有することを特徴とする、
センサシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
請求項１０または１１記載のセンサシステムにおいて、
前記電極のうち少なくとも１つの電極は同時押出し成形により前記外被に埋め込まれていることを特徴とするセンサシステム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１６】
請求項１５記載のセンサシステムにおいて、
前記光源のための給電ラインは前記少なくとも１つの電極も成していることを特徴とするセンサシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月8日(2009.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサシステムたとえばモータ駆動される閉鎖メカニズムを、該閉鎖メカニズムの互いに相対的に運動する部材間における物体の挟み込みについて監視するセンサシステムにおいて、
光導波部材を備えた光学的センサ素子と、該光導波部材へ光を入射する光源と、該光導波部材から出射した光を捕捉する光センサを備えた光学的圧力センサと、
前記出射した光を評価する第１の評価ユニットが設けられており、
電気的な容量センサが付加的に設けられていて、該電気的な容量センサは、電圧源と接続された少なくとも１つの電極と、電圧信号を評価する第２の評価ユニットを有しており、
前記光学的センサ素子は前記電極といっしょにチューブ状の外被内に配置されていることを特徴とする、
センサシステム。
【請求項２】
請求項１記載のセンサシステムにおいて、
前記光学的センサ素子は、クラッドなく前記外被に対し間隔のおかれた光導波部材により形成されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項３】
請求項１記載のセンサシステムにおいて、
前記光学的センサ素子は光導波部材と保護チューブにより形成されており、該保護チューブ内に前記光導波部材が固定されずに封入されて案内されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項４】
請求項２または３記載のセンサシステムにおいて、
前記電極は前記光導波部材に沿って案内されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記電極は前記光導波部材の周囲に巻回されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項６】
請求項２記載のセンサシステムにおいて、
前記光導波部材の周囲にじかに、電極を成す編組部材が配置されており、該編組部材は前記光導波体部材の表面領域を規則的に開放しておくことを特徴とするセンサシステム。
【請求項７】
請求項２または６記載のセンサシステムにおいて、
前記電極は、前記光導波部材と前記外被との間のスペーサを成していることを特徴とするセンサシステム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記電極は前記光学的センサ素子の終端でフェルールと接触接続されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
第２の電極が設けられており、該第２の電極は送信電極として前記電圧源と接続されており、前記第１の電極に対し向き合って配置されており、該第１の電極は受信電極を成し、前記第２の評価ユニットと接続されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１０】
請求項９記載のセンサシステムにおいて、
前記第１および第２の電極のうち一方の電極は、チューブ状の外被の壁部に組み込まれていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１１】
請求項１０記載のセンサシステムにおいて、
前記第１および第２の電極はともに前記外被の壁部に組み込まれており、前記光学的センサ素子は前記外被内の中空部を案内されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１２】
請求項９または１０記載のセンサシステムにおいて、
前記電極のうち少なくとも１つの電極は同時押出し成形により前記外被に埋め込まれていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記光学的センサ素子はループ状に前記外被に敷設されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記外被に光源のための給電ラインも同時に組み込まれていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１５】
請求項１４記載のセンサシステムにおいて、
前記光源のための給電ラインは前記少なくとも１つの電極も成していることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１６】
請求項１記載のセンサシステムにおいて、
前記光導波部材は導電性材料から成り、電極も同時に成していることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１７】
請求項１記載のセンサシステムにおいて、
前記外被は導電性材料から成り、同時に電極も成していることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記外被は閉鎖部材のためのシール部材たとえばドア用シール部材であることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１９】
請求項１記載のセンサシステムにおいて、
前記外被は自動車ドア用のシールプロファイルであり、該外被内に保護チューブが埋め込まれており、該保護チューブ内で前記光ファイバが光導波部材として固定されずに案内されており、該保護チューブに沿って前記電極が案内されていることを特徴とするセンサシステム。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか１項記載のセンサシステムにおいて、
前記閉鎖メカニズムのための挟み込み保護装置として構成されており、前記評価ユニットは、挟み込み発生状態が識別されると前記閉鎖メカニズムに対する停止信号が形成されることを特徴とするセンサシステム。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか１項記載のセンサシステムのためのセンサ素子において、
チューブ状外被内を案内される光学的圧力センサの光学的センサ素子と、前記チューブ状外被の方向に延在する電気的センサの電極が設けられていることを特徴とするセンサ素子。
【請求項２２】
閉鎖メカニズムの互いに相対的に運動する２つの部材間において生じる可能性のある物体の挟み込みについて、請求項１から２０のいずれか１項記載のセンサシステムを用いて前記閉鎖メカニズムを監視する方法において、
前記閉鎖メカニズムは、光学的圧力センサによっても電気的センサによってもパラレルに監視されることを特徴とする、
閉鎖メカニズムを監視する方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法において、
前記センサによりそれぞれ捕捉された信号は、挟み込み発生状態について評価アルゴリズムを用いて評価されることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法において、
前記センサにより捕捉された信号の捕捉された信号経過特性と挟み込み発生状態で予期される信号経過特性との偏差が識別されることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法において、
挟み込み発生状態が識別されると前記閉鎖メカニズムが少なくとも停止されることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２２から２５のいずれか１項記載の方法において、
前記光学的圧力センサおよび前記電気的センサの機能が継続的に検査されることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2009542489.tif 000016
2009542489.tif 000017
2009542489.tif 000018
2009542489.tif 000019
2009542489.tif 000020
2009542489.tif 000021