障碍物检测设备、特别是用于机动车的机动门窗部件的框架以及获得的门窗部件的制作方法

专利名称：障碍物检测设备、特别是用于机动车的机动门窗部件的框架以及获得的门窗部件的制作方法
障碍物检测设备、特别是用于机动车的机动门窗部件的框 架以及获得的门窗部件 本发明涉及一种检测相对于运动被控制的部件而言的障碍物和/或控制该部件
相对于障碍物的运动的设备，特别是一种用于机动门窗部件(尤其用于机动车的)的、配备 有闭合障碍物安全设备的框架，以及所获得的门窗部件。 本发明特别针对一种用于电驱动机动车的玻璃或框架的防夹设备，但本发明还涉 及用于各种领域中的门窗部件的防夹设备，所述领域例如是具有机动的门或百叶窗的住 宅，还可以是具有公共运输工具的机动门窗部件的一般运输领域。 已知有特别用于电驱动机动车的玻璃的防夹指设备，所述设备包括在闭合玻璃 时检测电动机的驱动电流强度或力矩过大的装置，或者包括检测(通过霍尔效应(effet Hall))电动机在闭合障碍物前的速度变化的装置，并且所述设备控制玻璃再次打开，因此 避免了将玻璃卡在障碍物(例如手指)上并损坏玻璃。
然而，上述设备具有一些缺点。 作用到障碍物(指)的力相对较大并可能弄伤相关的人。另外，设备依赖于外部
条件环境温度、磨损、玻璃的滑动摩擦等等，这些外部条件可以导致在再次打开前闭合的
力增大。另外，力在剪切区域和角部中可能很大，有使人重伤的极大危险。 还存在具有容纳电接触部件的弹性材料套管的系统，所述电接触部件在套管受挤
压时易于短路，并因此提供玻璃再次打开的信号。然而，该套管相对较硬且难以变形，因此
该系统不太灵敏。另外，制造该系统的成本始终较高，且在长度和形状上受限。 本发明的目的在于提出一种机动门窗部件的可优选地与该门窗部件的密封垫连
接的安全系统，该安全系统简单、经济可靠，并且相对于已知设备而言在长度上不受限制。 另外，用于机动门窗部件的电容型安全设备是昂贵的且对环境的电磁场敏感。 根据US5629681还知道一种位移管状声音传感器，该传感器主要引入传播超声
信号(从20KHz到500KHz)的软管，该软管至少在其部分长度上布置在易于与障碍物接触
的区域上；固定在软管端部的两个声音换能器；以及能够确定超声信号传播的改变并因此
确定障碍物夹捏软管的处理装置。这样的传感器检测软管因障碍物而产生的即使细微的变
形，但不检测软管在变形前在障碍物上的接触冲击。 另外根据GB2288014知道一种用于汽车的机动玻璃的可变形传感器，包括以下长 形部件例如为软管形状，能够传播光波辐射并指示在改变了辐射传播的管变形处存在障 碍物。这里也是仅检测管因障碍物而产生的变形而不检测障碍物与管的预先接触。
本发明旨在克服这些缺点并提出一种检测相对于运动被控制的部件而言的障碍 物和/或控制该部件相对于障碍物的运动的设备，其特征在于包括-传播低于500Hz的低频动态压力波的可变形管状装置或软管，这些可变形管状 装置或软管还能够产生并传播低于100Hz的极低频率动态压力脉冲波，所述极低频率动态 压力脉冲波是运动中的部件在障碍物上对碰冲击时被发送的，-所述低频动态压力波的发送装置和接收装置以及所述极低频率动态压力脉冲波 的接收装置，这些发送装置和接收装置特别地与所述可变形管状装置或软管的动态压力阻
6抗匹配，-所述动态压力波和动态压力脉冲波的处理装置，适于 首先验证所述设备对障碍物的检测和对运动的控制功能运行良好，通过运动中的 所述部件、所述可变形管状装置或软管的变形或者对碰冲击来确定检测到障碍物，以及允 许根据该检测来适当控制所述部件相对于所述障碍物的运动，即所述部件的停止、縮回或 再次打开， 这些处理装置能够首先根据安全的方法来检测部件在障碍物上的对碰冲击，从而 避免和预计所述可变形管状装置或软管的变形，然后，如果未检测到对碰冲击，则检测可变 形管状装置或软管的变形，所述变形至少是局部的变形。 自然地，对碰冲击是通过障碍物与可变形管状装置或软管的接触，由于这些部件 的运动速度差别而产生的。 该布置导致与仅检测可变形管状装置或管式传感器的变形相比，根据本发明的 障碍物检测设备允许加倍安全地检测降碍物，即检测可变形管状装置的接触冲击和变形， 在变形之前检测冲击允许设备比仅检测传感器的变形时反应更快速，并允许避免管式传感 器的变形，变形包含挤压障碍物的更大危险。 另外，通过包括压縮率储备(例如容易被挤压的管式传感器的可变形厚度)的可 变形管状装置，可以实现第三级别安全性，以便在未检测到冲击(较慢的对碰速度)和检测 到可变形管状装置被障碍物完全挤压(这对应于没有动态压力波信号被传输)的情况下， 设备能够允许通过压縮率储备来进行控制，该控制保证了直到部件运动停止以及在可能的 情况下反向运动以便撤回障碍物的响应时间。因此附加的安全时限归因于由可变形管状装 置的所述压縮率储备引起的运动系统的控制链的响应时间。 动态压力波信号处于声谱或次声谱，但优选地频率低于250Hz。另外，脉冲波可处
于声谱或次声谱，且优选地频率介于10Hz和100Hz之间。事实上，这样的信号可在可变形
管状装置或软管中良好地行进到可变形管状装置或软管的较大长度(几十米)。 所述发送部件和接收部件中每一个都优选地包括较小尺度的换能器，例如是压电
换能器，经由透过换能器的室(前面的部分)和/或与所述室同软管的端部的连接相对的
后部的至少一个孔来通到大气。 这些发送部件和接收部件中每一个都优选地通过柔性和密封的连接被安装于闭 合箱中或同一闭合箱的组件中，以便与寄生的震动和噪声、与环境的湿度和灰尘隔离。
换能器中每一个都优选地集成在室中，所述室在动态压力阻抗(信号的介质的压 力与软管的介质的单位体积流量之比)方面与要被传输或接收的信号以及与软管匹配，并 连接到软管的端部，所述室分别放大发送出或接收到的信号的发送和传输，并减小外部噪 声的影响。 软管可以有各种几何形状的截面。所述软管的截面优选为圆柱形或近似为圆柱 形，外直径较小，对于2-3mm的内截面直径而言为4-6mm，所述软管的长度较大，有若干米 长。软管的较小截面和较大长度需要单位体积流量较小的信号的较大动态压力，因此需要 相对于软管的管道的直径而言较大直径的、前室(朝向管的室)深度较小从而产生适于管 的压力放大条件的换能器室，所述室优选基本上扁平。通到大气的所述至少一个孔也是直 径较小(相对于软管的管道)且较长，以允许损失最小地接收由障碍物的对碰冲击产生的脉冲波，同时形成寄生分量的低通滤波器和大气静态压力的均衡。 自然地，发送部件可连同一个或更多接收部件一起连接到串行或并行安装的多个 软管，形成同一车辆的要被保证安全的活动部分的防夹传感器。另外，所述发送部件和接收 部件能够被组合进连接到软管的所述端部的同一组件或箱中。 由发送部件发送的所述动态压力波信号包括至少一个单频规则交流分量，但优选 所述信号包括频率相近的至少两个分量(频率调制信号)，因此指定所述信号和所述接收 部件对所述信号的识别。 所述软管可连同框架边框的垫一起用合成材料(例如弹性材料(基于橡胶))挤 压形成或在可能情况下模塑形成。该合成材料(例如弹性材料)允许在管与障碍物对碰冲 击时在管中产生极低频率脉冲波，所述极低频率脉冲波主要处在大约10Hz至100Hz的声谱 中且持续时间较短(从10ms至100ms的脉冲)。弹性材料还允许使软管内部与外部环境声 音隔离，且软管内部的声音隔离程度可通过管壁的厚度和管的材料类型来调节。
软管还可包括更刚性的内壁表面和隔离外部噪声的柔性外壁，所述更刚性的内壁 表面能够更好地传导所述动态压力波信号和动态压力脉冲波，并能够放大软管的变形(在 长度上)。 本发明可应用于包括如前面限定的障碍物检测设备的机动门窗部件的框架。在这 种情况下，根据本发明的框架可以是用于尤其是机动车的机动门窗部件的框架，所述框架 包括框架边框和活动部件，所述活动部件相对于所述框架边框被马达装置驱动，例如闭合 或打开所述框架边框，并且所述框架包括能够在操纵所述活动部件的驱动时，在框架边框 与活动部件之间检测到障碍物后停止、縮回或打开活动部件的闭合安全设备，其中所述闭 合安全设备包括-软管形式的可变形管状装置，所述软管至少沿着针对在框架边框与活动部件之 间的可能有的障碍物而言要被安全化的区域来布置，例如沿着活动部件的外周边缘的或者 所述框架边框的外周边缘的至少一部分来布置，所述软管形成朝向所述要被安全化的区域 的突起，-动态压力波的发送装置，所述发送装置设置在所述软管的一端，并能够发送沿着 所述软管行进的动态压力波信号，-动态压力波和所述动态压力脉冲波的接收装置，所述接收装置在所述软管的另 一端连接到所述软管，并能够检测分别从所述发送装置传输的和由与所述软管对碰或使所 述软管变形的障碍物产生的所述动态压力波信号的至少一个压力变化和所述动态压力脉 冲波，以及-马达装置的调节和控制设备，所述调节和控制设备连接到所述发送装置、所述接 收装置以及所述马达装置，能够在所述接收部件相继检测到分别与障碍物同所述软管接触 和/或使所述软管变形相对应的所述冲击脉冲波和/或动态压力波的所述压力变化后，控 制活动部件相对于框架边框的停止操作、縮回操作或打开操作。 所述软管可布置为与边框相对或者沿着活动部件或框架边框的在车辆内侧和/ 或外侧外周边缘。所述软管特别地由弹性合成材料(橡胶)构成，所述弹性合成材料在管 被外部对碰冲击或接触时在管的内部产生具有极低频率(低于100Hz)声谱或次声谱的脉 冲波。
该布置导致在活动部件的接近操作时，障碍物的接触产生了冲击，该冲击产生动 态压力脉冲波；该障碍物在框架边框与活动部件之间挤压的开始在所述要被安全化的区域 中产生软管的变形，并改变了软管中的信号传输。接收部件检测被叠加到由挤压造成的动 态压力变化上的由冲击造成的压力脉冲。信息被立刻传输给马达装置的调节和控制设备， 以控制活动部件的停止、縮回或再次打开，从而释放夹在框架边框与活动部件之间的障碍 物。 所述活动部件可以是由马达(电动、液动或气动)驱动设备操纵的机动车门的滑 动玻璃或车辆的可开式车顶或活动幕。 所述活动部件可以是由电动马达驱动设备或其它驱动设备操纵的机动车或公共 运输工具的滑动门，或者是由电动或液动或气动的驱动设备操纵的车辆行李箱盖。所述活 动部件还可以是机动大门、巻绕百叶窗等。 所述软管可以被弹性或柔性连接地安装在框架边框上或活动部件上，因此减少了 易于干扰动态压力波信号的汽车震动的传输。所述软管可被安装为夹在边框的凹槽上或者 嵌入密封垫的软缘中。 所述软管还可(例如通过绝缘的柔性粘合带)贴在活动部件或框架边框上。 所述软管还可连同在活动部件与框架之间的密封垫或轮廓一起共同挤压成型。
闭合安全设备可以装配有作为对设备(上述)的处理装置的运动检测和控制的良
好运行进行验证的验证装置的、自动检验在软管上不存在障碍物的自动检验设备，所述自
动检验设备从控制活动部件起或从车辆启动起就启用，并在激活马达装置的调节和控制设
备之前验证从发送部件到接收部件的动态压力波信号传输正常地并且无障碍物地进行。 另外，正如前面所述，障碍物在软管上的接触或对碰冲击能够在软管中产生按照
一到两个声音脉冲或次声脉冲的具有较低频率和较大幅度的动态压力脉冲波的信号，该信
号被接收部件检测到并被立刻传输给马达装置的调节和控制设备，以控制活动部件的縮回
或再次打开。 软管优选地是密封的，并且发送部件或接收部件中至少一个或者发送部件或接收 部件的组件还包括开通到大气的至少一个小孔，该小孔允许使软管不论大气压的变化如何 都与大气平衡，并且不影响动态压力信号沿着软管的传输。 所述障碍物检测设备优选地包括分析从发送部件到接收部件传输的动态压力波 信号的压力变化和动态压力脉冲波的分析装置，所述分析装置能够处理这些信息和首先确 定存在对软管的冲击，或其次确定存在所述软管的完全夹捏或部分夹捏，以及在分析装置 检测到冲击或夹捏后调整活动部件的停止控制或縮回控制。 另外，这些分析装置在其处理中结合了通过自动调节冲击和夹捏的阈值和/或增 益的环路来对传感器和部件的磨损进行补偿，使所述系统对气候(温度、湿度、压力)变化 和对软管的通道的可能有的衰减变化几乎不敏感或不敏感。 这些自动校正的优点在于允许设备适应各种的设备使用情况，这通过降低现有基 准而简化了维护。
以下借助实施例并且参照附图来说明本发明，在附图中-

图1是根据本发明的机动车门的具有滑动玻璃的框架的局部示意图，-图2是动态压力波的发送部件和接收部件的示意图，
-图3示出，根据沿着图1的线III-III的局部的横截面图，与置于框架边框和在
接近闭合的位置上的门玻璃之间的障碍物进行接触的框架，-图4示出了本发明的与电驱动的机动车滑动门有关的实施变型，-图5是与置于框架边框和在接近闭合的位置上的滑动门之间的障碍物进行接触
的图4中的框架的局部横截面图，-图6a和图6b分别示出了软管的被共同挤压到门窗部件的密封垫中和嵌入密封 垫的缘中的实施变型，以及-图7示出了用于机动车的根据本发明的门窗部件的各种应用。 参照附图特别是参照图1至图3，所示的机动车门的具有滑动玻璃3的框架1主要
包括上窗5、与门的下部相对应并在窗5的下面设置的实体下部6、在门的窗5中滑动安装
并能够打开或闭合所述窗5的窗玻璃或玻璃部件3、驱动玻璃部件3滑动的驱动设备7、玻
璃部件3的驱动的调节和控制设备9以及玻璃部件3的闭合安全设备11。 窗5被门的上外周边框13的配备有内凹槽15的部分所限定，内凹槽15在其内U
型部分17 (图3)中容纳具有交叉外缘21的成型软垫19，所述交叉外缘21接纳闭合时的玻
璃部件3。 在所述凹槽15中，该垫19被设置在窗的开口的边框13的整个一周内边缘上。该 垫19具有与凹槽15的U型部分相对应的基本呈U型的部分，所述基本呈U型的部分具有 收拢的两个外侧翼23，在所述外侧翼23的收拢姿态中该垫19可夹持接纳凹槽15的U型分 支25中的每一个；以及具有在U形顶点处的两个相对的交叉外缘21，所述交叉外缘21以 密封的方式挠性地大致在U形的中央面中接纳玻璃部件3。 该垫19还包括在U形底部27处和在翼的收拢的端部29处的突起的钩部件，所述 钩部件分别与凹槽15的匹配接纳腔配合，由于该钩部件，垫19可以快速地卡装到凹槽15 中。 该垫19由弹性合成材料挤压成型，并包括在汽车内侧的侧翼23上突起的优选由 海绵橡胶制成的软管31，该软管朝向门的窗5的开口。 软管31构成上述玻璃部件3的闭合安全设备11的一部分，并靠近与对应的支撑 翼23相邻的缘21。 软管31包括基本为半环形或环形的规则部分，该部分在窗5的开口的内轮廓(除 窗5的下水平侧之外)上延伸，其中在窗5的下水平侧，软管31在门的下部6中成为环路。 软管31的外截面的尺度从4mm到8mm变化而内截面的尺度从2mm到4mm变化。软管31的 长度可达若干米。软管31的壁为密封或非密封的并可易于变形。软管31包括用于通到大 气的小孔(未示出)。 玻璃部件3是几何形状上与窗的边框13的开口相一致的传统玻璃板。该玻璃板 3通过其驱动设备7的作用而向下或向上垂直滑动，以打开或闭合门的窗5。
驱动玻璃部件3滑动的驱动设备7是以下类型具有垂直轨道33和连接到玻璃部 件3以及玻璃部件的支架的缆线(未示出)。该缆线被牵拉环绕在由集成的电动机35驱动 的滑轮上。该驱动设备7安装在门的下部中。 驱动的调节和控制设备9包括置于门的下部6中的电子箱37。调节和控制设备9 连接到驱动设备的电动机35并连接到玻璃部件3的所述闭合安全设备11。该箱为传统式，且允许在下面描述的所述闭合安全设备11的许可下通过相连的玻璃部件来控制门的窗的 打开或闭合。如果在闭合过程中这种许可被撤销，则调节和控制设备9控制玻璃部件3即 刻再次打开。 玻璃部件的闭合安全设备11包括上述软管31以及容纳有动态压力波(例如声音 的或次声的)的发送部件40a和接收部件40b的箱39，发送部件40a和接收部件40b中每 一个都与软管31的端部连接。这些发送部件和接收部件中每一个都包括(图2)声学换能 器(例如压电式)，即动态压力波信号(参考信号)的发送器41a和经由软管传输的动态压 力波信号的接收器41b，发送器41a和接收器41b分别被集成在合适的发送室42a和接收 室42b内，分别经由其室上的小孔44' a、44' b及其室下部的小孔44a、44b通到大气，并通 过其室上部被连接到软管31的端部。 应注意发送部件和接收部件的隔离且柔性的安装组合是多样化的，例如换能器可 以每个都在封闭的或共有的箱内通过密封的软套筒被连接到软管，且处理信号的集成电路 板可在箱的后部将箱封闭，该板还可以柔性地安装在箱上并处于非刚性电连接以便与外部 震动隔离。 在箱内部，发送室42a或接收室42b (声音的或次声的)彼此之间声音隔离且与外 部环境声音隔离。在实例中，这些室在相对扁平的配置和较小的体积方面是彼此相同的。 发送室42a或接收室42b在箱上在软管处以柔性连接的方式通过密封垫45安装到软管端 部。发送室和接收室中每一个都通过侧面细孔44a'、44b'以及其后部的下方第二细孔44a 和44b通到大气。鉴于软管的截面较小，因此这些室在动态压力阻抗方面匹配，以接收和发 送强动态压力信号。 发送部件40a能以两种彼此相近的频率(例如大约200Hz并包括在声谱中)发送 频率调制信号。接收部件40b在软管31的另一端接收传输的信号，当软管未被堵塞(夹 紧)时该信号的幅度轻微衰减。接收到的信号被传输给驱动的调节和控制设备9，调节和控 制设备9处理并分析该信号，从而确定从发送部件传输的声音信号的声学压力变化是否对 应于与软管接触(伴随着挤压和/或对碰冲击)的障碍物，以便禁止许可窗5的闭合以及 发起再次打开玻璃部件3。对不存在障碍物的验证是从系统运转开始执行的，因此会在玻璃 或框架的每个闭合运动之前执行。 在调节和控制设备9的分析和处理装置内用于检测冲击的信号处理例如可包括 对传输的声音信号的输出通过模拟低通滤波进行滤波，放大，数字化，在为发送频率倍数的 滑动时段上进行平均(以便消去参考信号的平均值)，以及将该计算的结果与根据冲击的 平均值的导数和绝对值所允许的最大阈值进行比较，所述最大阈值是与接收到的参考信号 的平均幅度成正比地确立的。 用于检测夹捏的信号处理包括对该信号值进行傅立叶变换数字处理。 为了使该处理相对于对设备的可能的外部的震动和声学干扰而言是可靠的，对
(参考信号的)参考频率进行频率调制，以使得即使外部干扰较强，平均巻积的结果依然稳
定。这需要对与频率调制相关的计算进行积分，该积分例如可能是线性的、三角的、正弦的
或其它。由于所述积分，所以对夹捏的检测变得对于夹捏而言反应不那么剧烈，但对于担心
的事件却是可靠的，所述担心的事件是在受干扰的环境中夹住的情况下不松开以及在干扰
的情况下不合时宜地松开。
与冲击的情况一样，将接收到的信号同频率调制了的参考信号的这些巻积计算的 结果以及该结果的短期和中期平均值，与以下阈值进行比较与长期滤波后的接收信号的 平均幅度成比例地确立的阈值，所述阈值为
-根据短期导数所允许的最大阈值，-夹捏的短期平均值相对于长期平均值的相对最小值。 所述长期滤波后的接收信号自身应大于根据检测设备的构造而确定的最小阈值， 以便确保检测设备的动态性和最小精度。 所述调制对设备的可靠性而言是重要的。其证明了下述必要性为了保持极好的 反应性而检测冲击，并辅以夹捏检测，以实现无缺陷的安全性。 障碍物与软管的接触产生了冲击，对于由海绵橡胶制成的此类软管，所述冲击在 软管内部表现为约10至100Hz的低频脉冲声波(快速减弱的一个或两个脉冲)，并且在检 测到接触冲击后所述波可由声学接收部件40b进行检测，以便允许在与障碍物接触后很短 时间(与信号的传播和处理的时间相对应的几毫秒)就禁止闭合。因此在以下情况激活 对闭合的禁止或者在障碍物与软管对碰时(在不挤压软管的情况下与障碍物接触的冲击 时)，或者在没有冲击的情况下(例如如果在系统启动前就夹住了)局部挤压软管时。
所传输的信号的动态压力的衰减随软管被障碍物挤压而直接变化，并且可以在软 管的预定挤压程度(例如在软管被挤压20%至40%时)禁止活动部件闭合，从而避免挤伤 人的手指。 现在描述车辆的门的框架1的运作。其源于前文的描述。 假定玻璃部件3被控制进行闭合，而人的手指43(图3)意外地放在门的框架1的 窗5的边缘，例如在所述边缘的上部位置处。在驱动的调节和控制设备9的控制下和在玻 璃部件3的驱动设备7的作用下，玻璃部件3将上升直到与手指43形成接触，手指43将触 碰到软管31。手指与管的对碰接触产生由声学接收部件40b进行检测的冲击声波。对信 号进行处理，且在例如与冲击对应的分析之后对信号进行辨别。调节和控制设备9于是即 刻解除闭合，并产生即刻再次打开玻璃部件3的命令。如果由手指43与玻璃部件3的接触 未产生任何冲击，则手指通过接触将软管压扁(图3上的虚线)。软管31的变形将在软管 31内部产生限制，该限制将在声音信号水平方面使声音信号的传输恶化，且动态压力的这 种变化将被接收部件40b检测，接收部件40b将如前所述那样产生动态压力变化信号给驱 动的调节和控制设备9。调节和控制设备9于是将产生即刻再次打开玻璃部件3的命令，因 此不会弄伤被触及的手指43。 应注意本发明还可作为实施变型(图4和图5)被应用于电驱动的车辆滑动门。
在这种情况下，软管31'不再固定在接纳活动部件3'的框架1'的边框的边上，而 是固定在活动部件3'的边上，朝向相面对的框架(车身中间支座)的边框的相对的边。
因此软管31'被贴(例如通过双面粘合剂)在朝向机动车的车身中间支座1'的 滑动门3'的边上。该软管31'沿着基本上笔直的线(图4上的粗线)被配置在门3'的外 垂直边(障碍物、例如人的手或手指43'等可能放在这个位置)的整个高度上。
软管的动态压力波的发送部件(未示出)可设置在软管31'的端部，例如下端，而 软管31'的上端连接到相应的声学接收部件(未示出)，从而覆盖基本上对应于软管长度 的安全区域。软管31'还可布置为在门的内侧的环路(用点划线表示)以便还保护门的内
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应当注意还可沿着中间支座l'的外边来布置软管31'(在图5中用点划线表示)， 并在可能的情况下成为环路。 当然，本发明不限于前述实施方式，而是可应用于由(电动、气动或液动的)驱动 设备(未示出)操纵、配备有与框架边框有关的位于在活动部件与边框之间可能置入障碍 物的区域中的根据本发明的安全设备(用虚线表示)的任何活动部件(图7)，例如可应用 于车辆行李箱的盖或门或者车辆的可开式车顶等。 另外，如图6a所示，软管31'"可与位于活动部件和框架之间的密封垫46 —起共同 挤压成型，例如位于密封垫内(受保护)，在远离密封垫的密封闭合的变形(用虚线表示) 的空间中。只有障碍物使软管31'"变形。 软管31""(图6b)还可安装在密封垫47上，插入密封垫47的软缘49中，这便于
其安装。 最后，应当注意软管可包括两个相邻管道，两个相邻管道例如是共同挤压成型的， 能够一个运送去程信号而另一个运送回程信号，从去程到回程的信号连续性是通过软管末 端的合适的U形件(cavalier)实现的。 因此本发明提供了用于带有活动部件的框架的障碍物安全设备，该安全设备保证 在没有弄伤人的危险的情况下的柔软的闭合接触，而与边框的角部或剪切区域以及活动部 件的驱动力和磨损无关，在闭合区域中该安全设备适于使具有活动部件的大量框架安全。
最后，本发明总体上涉及包括可变形管状装置或软管的障碍物检测设备，其特征 在于 检测障碍物对可变形管状装置或软管的对碰冲击的检测装置，例如通过测量在障 碍物对可变形管状装置或软管的对碰冲击时在可变形管状装置或软管中发送的声音脉冲 或次声脉冲和/或压力波， 检测障碍物对可变形管状装置或软管的夹捏或挤压的检测装置，例如通过测量在 可变形管状装置或软管内传输的声音信号或次声信号和/或由夹捏或挤压产生的气压变 化， 分析装置，在其处理中结合了通过自动调节冲击和夹捏的阈值和/或增益的环路 来对传感器和部件的磨损进行补偿，使所述设备对气候(温度、湿度、压力)变化和对所述 软管的通道的可能有的衰减变化几乎不敏感或不敏感，和自动检验在软管上不存在障碍物 的自动检验设备，自动检验设备从控制活动部件起或从车辆启动起就启用，并在激活障碍 物检测设备之前验证从发送部件到接收部件的动态压力波信号传输正常地并且没有障碍 物地进行。
权利要求
一种检测相对于运动被控制的部件(3，3’)而言的障碍物(43，43’)和/或控制所述部件(3，3’)相对于所述障碍物(43，43’)的运动的障碍物检测设备，其特征在于包括-传播低于500Hz的低频动态压力波的可变形管状装置或软管(31，31’，31”，31’”，31””)，这些可变形管状装置或软管(31，31’，31”，31’”，31””)还能够产生并传播低于100Hz的极低频率动态压力脉冲波，所述极低频率动态压力脉冲波是运动中的所述部件(3，3’)在所述障碍物(43，43’)上对碰冲击时被发送的，-所述低频动态压力波的发送装置(40a)和接收装置(40b)以及所述极低频率动态压力脉冲波的接收装置(40b)，这些发送装置(40a)和接收装置(40b)特别地与所述可变形管状装置或软管(31，31’，31”，31’”，31””)的动态压力阻抗匹配，-所述动态压力波和动态压力脉冲波的处理装置(9)，适于首先验证所述设备对障碍物(43，43’)的检测和对运动的控制功能运行良好，通过运动中的所述部件(3，3’)、所述可变形管状装置或软管(31，31’，31”，31’”，31””)的变形或者对碰冲击来确定检测到所述障碍物(43，43’)，以及允许根据该检测来适当控制所述部件(3，3’)相对于所述障碍物(43，43’)的运动，即所述部件(3，3’)的停止、缩回或再次打开，这些处理装置(9)能够首先根据安全的方法来检测所述部件(3，3’)在所述障碍物(43，43’)上的对碰冲击，从而避免和预计所述可变形管状装置或软管(31，31’，31”，31’”，31””)的变形，然后，如果未检测到所述对碰冲击，则检测所述可变形管状装置或软管(31，31’，31”，31’”，31””)的变形，所述变形至少是局部的变形。
2. 根据权利要求l所述的障碍物检测设备，其中所述可变形管状装置或软管(31， 31'，31"，31'"，31"")包括压縮率储备，例如容易被挤压的管式传感器(31，31'，31"，31'"， 31"")的可变形厚度，所述障碍物的挤压余量是通过所述可变形管状装置或软管(31，31'， 31 "， 31' "， 31"")的所述压縮率储备来获得的。
3. 根据权利要求1或2所述的障碍物检测设备，其中所述软管(31，31'，31"，31'"， 31"")由弹性合成材料构成，所述弹性合成材料在所述软管(31， 31'，31"， 31'"， 31"")被外 部对碰冲击或接触时在所述软管的内部产生具有极低频率(低于100Hz)声谱或次声谱的 脉冲波。
4. 根据权利要求1至3所述的障碍物检测设备，其中动态压力波的信号处于频率低于 250Hz的声谱或次声谱。
5. 根据权利要求l至4所述的障碍物检测设备，其中所述脉冲波处于频率介于10Hz和 100Hz之间的声谱或次声谱。
6. 根据权利要求1至5之一所述的障碍物检测设备，其中所述发送部件(40a)和接收 部件(40b)中每一个都包括较小尺度的换能器(41a，41b)，例如是压电换能器，经由透过换 能器的室(42a，42b)和/或与所述室同所述软管(31，3r，31"，31'"，31"")的端部的连接 相对的后部的至少一个孔(44a，44a' ;44b，44b')来通到大气。
7. 根据权利要求1至6所述的障碍物检测设备，其中所述换能器(41a，41b)中每一个 都集成在室(42a，42b)中，所述室(42a，42b)在动态压力阻抗(所述信号的介质的动态压 力与所述软管(31，31'，31"，31'"，31"")的介质的单位体积流量之比)方面与要被传输或 接收的信号以及与所述软管(31，31'，31"，31'"，31"")匹配，并连接到所述软管(31，31'，31"，31'"，31"")的端部，所述室(42a，42b)分别放大发送出或接收到的信号的发送和传输，并减小外部噪声的影响。
8. 根据权利要求1至7所述的障碍物检测设备，其中所述软管(31，31'，31"，31'"， 31"")的截面为圆柱形或近似为圆柱形，外直径较小，对于2-3mm的内截面直径而言为 4-6mm，所述软管的长度较大，有多米长，所述软管(31， 31'， 31 "， 31'"， 31"")的这种较小截 面和较大长度需要单位体积流量较小的信号的较大动态压力，因此需要小的、优选基本上 扁平的换能器室(42a，42b)。
9. 根据权利要求l至8所述的障碍物检测设备，其中通到大气的所述至少一个孔 (44a，44a' ;44b，44b')较小且较长，以允许损失最小地接收由所述障碍物(43，43')的对 碰冲击产生的脉冲波，同时形成寄生分量的低通滤波器。
10. 根据权利要求1至9所述的障碍物检测设备，其中所述发送部件(40a)可连同一个 或更多接收部件(40b) —起连接到串行或并行安装的多个软管(31，3r，31"，31'"，31"")， 形成同一车辆的要被保证安全的活动部分(3， 3')的防夹传感器。
11. 根据权利要求1至10所述的障碍物检测设备，其中所述发送部件和接收部件 (40a，40b)能够被组合进连接到软管(31，3r，31"，31'"，31"")的所述端部的同一组件或 箱(39)中，所述换能器中每一个例如都能够在封闭的或共有的箱中通过密封的软套筒连 接到所述软管，处理信号的集成电路板在所述箱的后部将所述箱封闭，所述集成电路板还 能够柔性安装在所述箱上，并非刚性电连接以便与外部震动隔离。
12. 根据权利要求1至11所述的障碍物检测设备，其中由所述发送部件(40a)发送的 所述动态压力波信号包括至少一个单频规则交流分量，例如频率相近的两个分量(频率调 制信号)，因此指定所述信号和所述接收部件(40b)对所述信号的识别。
13. 根据权利要求1至12所述的障碍物检测设备，其中所述软管(31，31'，31"，31'"， 31"")还包括更刚性的内壁表面和隔离外部噪声的柔性外壁，所述更刚性的内壁表面能够 更好地传导所述动态压力波信号和所述动态压力脉冲波，并能够放大所述软管的变形(在 长度上)。
14. 一种包括根据权利要求1至13所述的设备的机动门窗部件的框架(l，l')，所述机 动门窗部件尤其是机动车的机动门窗部件，所述框架(l，l')包括框架边框(13)和活动部 件(3，3')，所述活动部件(3，3')相对于所述框架边框(13)被马达装置(35)驱动，例如闭 合或打开所述框架边框(13)，并且所述框架(l，l')包括能够在操纵所述活动部件(3，3') 的驱动时，在所述框架边框与所述活动部件(3， 3')之间检测到障碍物(43， 43')后停止、 縮回或打开所述活动部件(3，3')的闭合安全设备，其中，所述闭合安全设备包括-软管形式的可变形管状装置(31，31'，31"，31'"，31"")，所述软管至少沿着针对在所 述框架边框(13)与所述活动部件(3，3')之间的可能有的障碍物(43，43')而言要被安全 化的区域来布置，例如沿着所述活动部件的外周边缘的或者所述框架边框(13)的外周边 缘的至少一部分来布置，所述软管形成朝向所述要被安全化的区域的突起，-动态压力波的发送装置(40a)，所述发送装置(40a)设置在所述软管(31，31'，31"， 31'"，31"")的一端，并能够发送沿着所述软管(31，3r，31"，31'"，31"")行进的动态压力 波信号，-动态压力波和所述动态压力脉冲波的接收装置(40b)，所述接收装置(40b)在所述软管的另一端连接到所述软管(31， 31' ， 31"， 31' "， 31"")，并能够检测分别从所述发送装置 (40a)传输的和由与所述软管(31，31'，31"，31'"，31"")对碰或使所述软管变形的障碍物 (43，43')产生的所述动态压力波信号的至少一个压力变化和所述动态压力脉冲波，以及-马达装置(35)的调节和控制设备(9)，所述调节和控制设备(9)连接到所述发送装 置(40a)、所述接收装置(40b)和所述马达装置(35)，能够在所述接收部件(40b)相继检测 到分别与障碍物(43，43')同所述软管(31，31'，31"，31'"，31"")的接触和/或使所述软 管(31， 31'，31"， 31'"， 31"")变形相对应的所述冲击脉冲波和/或动态压力波的所述压力 变化后，控制所述活动部件(3，3')相对于所述框架边框(13)的停止操作、縮回操作或打开 操作。
15. 根据权利要求14所述的框架(l，l')，其中所述软管(31，31'，31"，31'"，31"")能够布置为与所述边框相对或者沿着所述活动部件或所述框架边框的在车辆内侧和/或外 侧的外周边缘。
16. 根据权利要求14至15所述的框架(l，l')，其中所述软管(31，31'，31"，31'"， 31"")能够被安装为夹在所述边框的凹槽上或者嵌入密封垫(47)的软缘(49)中。
17. 根据权利要求14至15所述的框架(l，l')，其中所述软管(31')能够贴在所述活 动部件(3')或所述框架边框上，例如通过绝缘的柔性粘合带贴在所述活动部件(3')或所 述框架边框上。
18. 根据权利要求14至17所述的框架(l，l')，其中所述软管(31，31'，31"，31'"， 31"")能够包括密封或非密封的并能够易于变形的壁，以及包括用于通到大气的小孔。
19. 根据权利要求14至18所述的框架(l，l')，其中用于对处理装置(9)的运动检测和 控制的良好运行进行验证的验证装置包括自动检验在所述软管(31，31'，31"，31'"，31"") 上不存在障碍物(43，43')的自动检验设备，所述自动检验设备从控制所述活动部件(3， 3')起或从所述车辆启动起就启用，并在激活所述马达装置(35)的调节和控制设备(9)之 前验证从所述发送部件(40a)到所述接收部件(40b)的动态压力波信号传输正常地并且无 障碍物地进行。
20. 根据权利要求14至19所述的框架(1， 1')，其中所述障碍物检测设备包括分析所 传输的动态压力脉冲波和所述动态压力波信号的动态压力变化的分析装置，所述分析装置 能够处理这些信息和首先确定存在对所述软管(31，31'，31"，31'"，31"")的冲击，其次确 定存在所述软管的完全夹捏或部分夹捏，以及在检测到之后调整所述活动部件(3，3')的 停止控制或縮回控制。
21. 根据权利要求14至20所述的框架(1， 1')，其中在所述调节和控制设备(9)的分 析装置和处理装置内的信号处理能够例如包括通过模拟低通滤波对传输的动态压力信号 的输出进行滤波、放大、数字化，根据傅立叶变换执行数字处理，在给定的时段上求平均并 与对应于所述管(31，3r，31"，31'"，31"")的冲击或夹捏的阈值进行比较。
22. 根据权利要求14至21所述的框架(l，l')，其中所述软管(31，31'，31"，31'"， 31"")包括两个相邻管道，所述两个相邻管道例如是共同挤压成型的，能够一个运送去程信 号而另一个运送回程信号，从去程到回程的信号连续性是通过管末端的合适的U形件实现 的。
23. 根据权利要求14至22之一所述的框架(l，l')，其中所述活动部件能够是由马达(电动、液动或气动)驱动设备(7)操纵的机动车门的滑动玻璃(3)或车辆的可开式车顶或 活动幕，或者是由电动马达驱动设备或其它驱动设备操纵的机动车或公共运输工具的滑动 门(3')，或者是由电动或液动或气动的驱动设备操纵的车辆行李箱盖，或者是机动大门、巻 绕百叶窗等。
24. —种障碍物检测设备，包括可变形管状装置或软管，其特征在于 检测所述障碍物对所述可变形管状装置或软管的对碰冲击的检测装置，例如通过测量在所述障碍物对所述可变形管状装置或软管的对碰冲击时在所述可变形管状装置或软管 中发送的声音脉冲或次声脉冲和/或压力波，检测所述障碍物对所述可变形管状装置或软管的夹捏或挤压的检测装置，例如通过测 量在所述可变形管状装置或软管内传输的声音信号或次声信号(参考信号)和/或由夹捏 或挤压产生的气压变化，分析装置，在其处理中结合了通过自动调节冲击和夹捏的阈值和/或增益的环路来对 传感器和部件的磨损进行补偿，使所述设备对气候(温度、湿度、压力)变化和对所述软管 的通道的可能有的衰减变化几乎不敏感或不敏感，以及自动检验在所述软管上不存在障碍物的自动检验设备，所述自动检验设备从控制 所述活动部件起或从车辆启动起就启用，并在激活所述障碍物检测设备之前验证从所述发 送部件到所述接收部件的动态压力波信号传输正常地并且没有障碍物地进行。
25. 根据权利要求24所述的障碍物检测设备，其中为了检测冲击，所述分析装置包括 能够进行以下操作的装置对传输的声音信号的输出通过模拟低通滤波进行滤波，放大，数 字化，在为发送频率倍数的滑动时段上进行平均(以便消去参考信号的平均值)，以及将该 计算的结果与根据冲击的该平均值的导数和绝对值所允许的最大阈值进行比较，所述最大 阈值是与接收到的参考信号的平均幅度成正比地确立的。
26. 根据权利要求24或25所述的障碍物检测设备，其中为了检测夹捏，所述分析装置 包括以下装置所述装置能够进行数字信号处理以使得该处理相对于对所述设备的可能的 外部的震动干扰和声学干扰而言是可靠的，对所述信号的频率进行频率调制，以使得即使 外部干扰较强，平均巻积的结果依然稳定，这需要对与频率调制相关的计算进行积分，该积 分例如可以是线性的、三角的、正弦的或其它，且所述积分变得对于夹捏而言反应不那么剧 烈，但对于担心的事件却是可靠的，所述担心的事件是在受干扰的环境中夹住的情况下不 松开以及在干扰的情况下不合时宜地松开。
27. 根据权利要求24、25或26所述的障碍物检测设备，其中将接收到的信号同频率调 制了的参考信号的巻积计算的结果以及所述结果的短期和中期平均值，与以下阈值进行比较与长期滤波后的接收信号的平均幅度成比例地确立的阈值，所述阈值为-根据短期导数所允许的最大阈值，-夹捏的短期平均值相对于长期平均值的相对最小值，所述长期滤波后的接收信号自 身应大于根据检测设备的构造而确定的最小阈值，以便确保检测设备的动态性和最小精度。
全文摘要
一种检测相对于运动被控制的部件(3)而言的障碍物(43)的障碍物检测设备，包括传播低频动态压力波的可变形管状装置或软管(31)，所述低频动态压力波的发送装置(40a)和接收装置(40b)，以及所述动态压力波的处理装置(9)，所述处理装置(9)适于允许根据该检测来适当控制所述部件(3)相对于所述障碍物(43)的运动，即所述部件(3)的停止、缩回或再次打开。
文档编号E05F15/00GK101784741SQ200880103759
公开日2010年7月21日 申请日期2008年6月19日 优先权日2007年6月22日
发明者米歇尔·马尔诺, 蒂埃里·佩兰 申请人:西林克斯汽车系统公司