专利名称：接触探测装置和安装其的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种接触探测装置，该接触探测装置具有设置在接触探测物体上的软线形压敏传感器，并用来利用向软线形压敏传感器施力获得的脉冲输出来准确和迅速地探测与接触探测物体接触的物件或人体的接触部分，还涉及一种包括接触探测装置的车辆。
背景技术：
传统上，这种类型的接触探测装置和运行装置借助保险杠传感器探测出与障碍物的接触，该保险杠传感器包括带式开关(例如见日本专利文件JP-A-8-58501)。
图10A和10B是表示包括在专利文件1中描述的传统的接触探测装置的运行装置的视图。图10A是表示一个侧表面的示意图，图10B是平面示意图。
在图10A和10B中，80表示运行装置，81表示运行装置主体，82表示车架(truck)，83表示主动轮，84表示从动轮，84a表示前从动轮，84b表示后从动轮，85表示保险杠，86表示包括带式开关的保险杠传感器。这样，传统的接触探测装置具有这样的结构，即带式开关％围绕保险杠85设置。当运行装置80运动的同时，在障碍物与保险杠85接触时，保险杠传感器86的带式开关接通，因此探测到障碍物的接触，当保险杠传感器86探测到障碍物的接触时，主动轮83的驱动操作停止。
而且，由于保险杠传感器86是带式开关，如果在规定部分存在小的圆形部分，则它接通。因此，如图所示，有必要在保险杠85的角部85a的两侧形成一个可插入保险杠传感器86的插入孔85b，并提供不含小的圆形部分例如角部85a的保险杠传感器86。
然而，对于传统的接触探测装置和传统的运行装置的结构，在角部85a的两侧提供可插入保险杠传感器86的插入孔85b，而且，保险杠传感器86将插入其中。为此，存在耗费大量时间和劳力的问题，并且形成的孔带来难看的外观。
因此，为了事先解决这个问题，围绕保险杠提供一种软线形压敏传感器，以消除在角部两侧形成插入孔的必要。
下面简要解释为什么即使软线形压敏传感器弯曲并垂直设置在保险杠的角部，也不能导致接通状态的原因。
软线形压敏传感器是利用压力元件材料(a piezoelement material)的电缆形传感器，图1表示其结构，在图1中，10表示软线形压敏传感器，其中芯(中心电极)1沿轴向设置在中心，且中心电极1上覆盖有压力元件材料2，而且，接地电极3围绕压力元件材料2设置，最外的周边覆盖有PVC(聚氯乙烯树脂)4。
软线形压敏传感器10使用基于树脂的材料来提供压力元件材料2，该基于树脂的材料由本中请人最初研制并具有耐热性，其具有120℃或更小的工作温度，并可用于比90℃高的温度区(120℃或更小)，而90℃是传统的典型的聚合物压力元件材料(单轴拉制聚偏氟乙烯)和压力元件材料(氯丁二烯压力元件材料和压电陶瓷粉末)的最大工作温度。压力元件材料2由挠性树脂和压电陶瓷构成，而且，利用包括线圈形金属中心电极和薄膜形接地电极的挠性电极构成，并具有等于普通的乙烯软线的挠性。
而且，软线形压敏传感器10具有等于聚合物压力元件材料灵敏度的高的灵敏度，并在一个低频区(10Hz或更小)具有等于聚合物压力元件材料灵敏度的高的灵敏度，以便探测人体的挤压。原因是压力元件材料2的介电常数(约55)大于聚合物压力元件材料的介电常数(约10)，因此，灵敏度的降低在低频区(10Hz或更小)也变小。
压力元件材料2由包括基于树脂的材料和具有10μm或更小尺寸的压电陶瓷粉的复合物构成，通过陶瓷可实现振动探测特征，通过树脂可实现挠性。压力元件材料2可实现高的耐热性(120℃)，和挠性，通过使基于无定形聚乙烯的树脂(分子量约为300000)和基于无定形聚乙烯的树脂(分子量约为100000)混合形成基于树脂的材料可以很容易地获得这种挠性，并且不需要桥连(bridging)即可实现简单的制造工序。
这样获得的软线形压敏传感器10不具有压电性能，压力元件材料2模制。因此，有必要通过向压力元件材料2施加几kv/mm的高直流电压实施赋予压力元件材料2压电性能的处理(极化处理)。通过在压力元件材料2上形成中心电极1和接地电极3，然后向两个电极施加高的直流电压，来实施极化处理。在压力元件材料2中存在很小的缺陷例如存在裂缝的情况下，在缺陷部分内实施放电，以致使两个电极易于短路。结果，不能施加足够的极化电压。然而，在本发明中，实施利用能够粘附在具有恒定长度的压力元件材料2上的辅助电极的初始极化(polarizing)步骤，因此，探测出缺陷并避免缺陷，以便使极化稳定。结果，几十米或更多的长度增加也可实现。
而且，在软线形压敏传感器中，线圈形金属中心电极用于中心电极1，薄膜形电极(包括铝-聚对苯二甲酸乙二醇酯-铝的三层的叠层薄膜)用于接地电极3。结果，可保持压力元件材料2和电极的粘合，并很容易地实现外部接线的连接，以便可获得挠性电缆形安装结构。
中心电极1由铜-银合金线圈形成，接地电极3由包括铝-聚对苯二甲酸乙二醇酯-铝的三层的叠层薄膜形成，压力元件材料2由基于聚乙烯的树脂和压电陶瓷粉形成，外壳由热塑性材料形成。结果，介电常数是55，电荷产生量是10至13C(库仑)/gf，最大工作温度是120℃。
图2A和2B是表示作用于软线形压敏传感器10上的载荷和传感器输出特征的图表。本中请人作了一个试验，试验针对软线形压敏传感器10上的载荷和传感器输出之间的关系。结果，当图2A所示的弯曲载荷作用于软线形压敏传感器10上时，传感器输出表现为图2B所示的现象。
(1)具体地，当在时间t0，载荷不作用于软线形压敏传感器10上时，传感器输出指示为2(V)。
(2)当在时间t1，当弯曲载荷在恒定方向上作用在软线形压敏传感器10上时，在载荷作用的瞬间，传感器输出增加到4(V)，然后立即转换到0(V)，然后再次恢复到2(V)。
(3)随后，随着弯曲，传感器输出保持在2(V)。
(4)当在时间t3，软线形压敏传感器10恢复到初始状态，传感器输出瞬间减少到0.8(V)，然后立即转换到2.2(V)，接着再次恢复到2(V)。
这样，在软线形压敏传感器中，仅当作用瞬时力时，输出信号。即使接着连续施加力，在产生波动之前不再发出输出信号。类似的，软线形压敏传感器具有这样的特征，即在力消除的瞬间发出输出信号。而且，由此原因，在软线形压敏传感器弯曲并在保险杠的角部垂直形成的情况下，在弯曲的瞬间，它进入接通状态，在构造完成后，不发送输出信号。接着，当力施加到软线形压敏传感器的任何部分时，发出输出信号。
这样，如果围绕保险杠设置软线形压敏传感器，没有必要在角部的两侧提供插入孔。
图3A和3B是表示具有围绕保险杠设置的软线形压敏传感器的运行装置的视图。图3A是表示其侧表面的视图，图3A是表示其平面的示意图。
在图3A中，20表示运行装置，21表示运行装置主体，22表示车架，23表示一对左和右主动轮，23a表示用于驱动轮的马达，24表示从动轮，24a表示前从动轮，24b表示后从动轮。而且，25表示保险杠，26表示保险杠传感器单元。软线形压敏传感器10(图1)设置在保险杠传感器单元26中。
而且，在图3B中，27表示用于从软线形压敏传感器10探测输出信号的接触探测装置，28表示用于驱动成对的左和右主动轮23的马达23a的驱动控制器。
图4A是表示在图3中接触探测器27的框图。
在图4A中，接触探测器27包括一个接触探测部分27b，基于软线形压敏传感器10的输出信号，该接触探测部分27b用于在收到前述信号时探测障碍物的接触。由接触探测部分27b输出的信号供给驱动控制器28，在接收到该信号时，驱动控制器28立即使马达23a停止，从而停止成对的左和右主动轮23的驱动操作。
这样，接触探测器27由包括软线形压敏传感器10和接触探测器27的保险杠传感器单元26构成。如图5A所示，保险杠传感器单元26固定到围绕运行装置主体21设置的保险杠25上。
图5A和5B是表示作为与保险杠连接的接触探测装置的保险杠传感器单元的放大截面视图。图5A是图3B中沿线A-A截取的截面图。图5B是下面描述的根据本发明的保险杠传感器单元的截面视图。
在图5A中，图3所示的保险杠传感器单元26包含弹性固定件30，该弹性固定件通过固定板38用固定螺栓39固定在保险杠25上，和设置在弹性固定件30上的图1所示的软线形压敏传感器10。
参考图1，通过将中心电极1，压力元件材料2和接地电极3共轴模制，可获得软线形压敏传感器10。包括基于树脂的材料和压电陶瓷粉的混合物的压力元件材料用作压力元件材料2，压力元件材料2作为整体传感器具有挠性。
另一方面，弹性固定件30利用橡胶或热塑性弹性体形成，它包括用于容纳软线形压敏传感器10的空间，用于容纳固定板38的间隙部分32，和用于形成弹性的空心部分35。空心部分35具有肋31，从而以如下方式保持中心的形状，即弹性固定件30既不由固定重量变形，也不由运行装置主体21的角部25a压坏。在弹性固定件30中，固定板38插入间隙部分32中，并用螺栓39成悬臂状态固定在保险杠25上。当软线形压敏传感器10设置在弹性固定件30上时，最好舌部33应卷起，裂缝部分34应开口，以供软线形压敏传感器10滑入并置入其中。
而且，最好弹性固定件30在高度方向上的尺寸L应设定为大于这样一个距离，即接触探测器27探测与障碍物的接触、然后控制器28控制运行停止时运行装置运行的距离。
通过上述结构，当围绕保险杠25设置的软线形压敏传感器10感知接触时，运行装置20向接触探测器27输出信号，接触探测器27基于同一信号确定障碍物的接触，以便从接触探测部分27b向驱动控制器28发送输出信号，且驱动控制器28在接收到该信号时，使马达23a立即停止，从而使成对的左和右主动轮23的驱动操作停止。结果，运行装置20停止，同时弹性固定件30变形。这样，保险杠25防止与障碍物碰撞。这样，当自动承载行李时，运行装置安全地用作自动导引车辆。
通过利用软线形压敏传感器10(图1)来代替包括专利文件1所述的带式开关的保险杠传感器，这样，仅在施加瞬时力时，输出信号，在发生波动前，即使接着连续施加力，也不再发送输出信号。结果，有可能带来大量的优点，即插入孔不需要设置在保险杠的角部两侧。
然而，由于软线形压敏传感器具有过高的灵敏性，在一些情况下，它会响应在运行装置运行操作期间的细微振动。而且，存在这样一个问题，即压敏传感器对运行装置通过台阶时产生的较大冲击产生响应并错误探测冲击。
错误地探测相比不安全来说优选一些，但在没有接触而实施停车时，相对工作性来说并非最优。
发明内容
本发明用于解决这些问题，并具有提供一种接触探测装置的目的，该接触探测装置可尽可能地在车辆运行期间精确地探测物件或人体的接触，并降低车辆体振动导致的错误探测，以及提供一种包括该装置的车辆。
为了实现这个目的，本发明的第一方面涉及一种接触探测装置，它包括设置在接触探测物体上的软线形压敏传感器，和基于由软线形压敏传感器发出的信号输出来探测物件与接触探测物体接触的接触探测器，该接触探测器包括滤波部分，该滤波部分用于从软线形压敏传感器发出的信号输出中消除接触探测物体的振动频率分量。
结果，软线形压敏传感器产生对应于变形的加速度的输出信号。因此，即使沿运行装置的角部设置压电传感器，也可防止错误的探测。另外，通过用滤波部分来消除接触探测物体的振动频率分量，可防止运行装置在运行操作期间的振动被误取样，因此，可防止错误地探测。
本发明的第二方面涉及根据本发明的第一方面的接触探测装置，其滤波部分用于消除包括接触探测物体的固有频率的频率分量。
这样，滤波部分具有这样的结构，以便消除包括接触探测物体的固有频率的频率分量。这样，通过检验接触探测物体的固有频率，有可能很容易地确定滤波部分的滤波特性。
本发明的第三方面涉及接触探测装置，包括设置在接触探测物体上的软线形压敏传感器，和基于由软线形压敏传感器发出的信号输出来探测物件与接触探测物体接触的接触探测器，其中软线形压敏传感器通过支承装置设置在接触探测物体上，该支承装置具有与接触探测物体的固有振动特性不同的振动特性。
结果，软线形压敏传感器产生对应于变形加速度的输出信号。因此，即使压电传感器沿运行装置的角部设置，也可避免错误地探测。另外，通过具有与接触探测物体固有振动特性不同的振动特性的支承装置可避免在运行装置运行操作期间的振动被误取样。因此，可避免错误地探测。
本发明的第四方面涉及根据本发明的第一或第二方面的接触探测装置，其中软线形压敏传感器通过支承装置设置在接触探测物体上，该支承装置具有与接触探测物体的固有振动特性不同的振动特性。
结果，采取了两种措施。因此，能更可靠地防止在运行装置运行操作期间振动加速引起的错误探测。
本发明的第五方面涉及根据本发明的第一至第四方面中任一方面所述的接触探测装置，其中接触探测物体包括自动导引车辆或车辆的保险杠，安全目标，车辆的自动开闭式车窗，或电梯或房屋入口的自动门。
本发明的第六方面涉及一种自动导引车辆，一种车辆，一种安全目标或一种电梯，它包括根据本发明的第一至第四方面中任一所述的接触探测装置，并具有基于接触探测装置发出的信号输出来控制开关装置的控制器。
结果，可防止自动导引车辆或车辆的保险杠，安全目标或车辆的自动开闭式车窗，或电梯或房屋入口的自动门由于除真实探测(信号)之外的噪音导致的不正常工作。
最好，在上述接触探测装置中，支承装置包括至少一个第一变形部分和一个第二变形部分，该第一变形部分具有第一弹性模量，并用于增加压敏传感器的变形，该第二变形部分具有高于第一弹性摸量的第二弹性模量。
在外力突然施加于压敏传感器的情况下，根据由压电传感器发出的信号输出确定从与其端部接触的起点到接触的终结持续的时间，并且该阶段的驱动被锁死。而且，在有压力预载到压敏传感器并在静压力下施加外力的情况下，支承部件的第二变形部分变形，因此，从压电传感器获可得具有足够输出电平的信号，并能实施可靠地探测。
图1是本发明中使用的软线形压敏传感器的结构；图2A和2B是表示作用在软线形压敏传感器上的载荷和传感器输出特性的图表；图3A和3B表示运行装置，其中软线形压敏传感器围绕保险杠设置，图3A是侧表面的示意图，图3B是平面示意图；
图4A和4B是表示接触探测器的框图；图5A和5B是表示作为接触探测装置的保险杠传感器单元的放大截面视图；图5A是图3B中沿线A-A截取的截面图；图5B是根据本发明的保险杠传感器单元的截面视图；图6是滤波部分的滤波频率特性的特性图表；图7A至7D是解释利用软线形压敏传感器的接触探测装置的操作和功能的图表，图7A是表示软线形压敏传感器10的输出信号VS的特性图表，图7B是表示滤波部分27a的输出信号Vf的特性图表，图7C是表示接触探测装置27的判断输出J的特性图表，图7D是表示作用于马达23a上的电压Vm的特性图表，在所有图表中横坐标轴表示时间t；图8A至8C表示具有与运行装置的固有振动特性不同的振动特性的弹性固定件的视图；图9A和9B是表示采用软线形压敏传感器的另一个实例的视图，图9A表示用于车辆的自动开闭式车窗的实例，图9B表示用于电梯的自动门的一个实例；图10A和10B是表示包括传统的接触探测装置的运行装置的视图，图10A是表示侧表面的示意图，图10B是表示平面示意图；图11是表示包括本发明的压敏传感器和开关装置的物体探测装置的外观的视图；图12是在图11中A-A截面的结构的视图；图13是表示压电传感器截面的结构；图14是表示压电传感器的外观；图15是物体探测装置和开关装置的框图；图16是表示压敏传感器状态的解释视图，该图时在物体进入窗框和窗玻璃之间并在其之间受到夹紧时获得；图17A至17C是表示滤波部分发出的输出信号，判断装置的判断输出，和作用在马达上的电压的特性图表；图18A和18B是表示从滤波部分发出的输出信号和判断装置的判断输出的另一个特性图表；图19A至19C是表示在压缩状态下探测压力的状态，图19A是表示采用静载荷的解释图，图19B是表示附加作用有压力的状态的解释图，图19C是表示探测压力以便恢复窗玻璃的状态的解释图；图20是表示第一变形部分和第二变形部分的变形特性的图表；图21是表示第一变化例的截面视图，其中，第二变形部分独立于挡风雨条独立形成；图22是表示第二变化例的结构的截面视图，其中，第二变形部分和第一变形部分整体构成；图23是表示第三变化例的结构的截面视图，其中，第二变形部分和第一变形部分整体构成；图24A和24B是表示在窗玻璃闭合操作期间物体对压敏传感器施压的状态的视图，图24A是表示在窗框变形前获得状态的解释图，图24B是表示在窗框变形后获得状态的解释图；图25是表示用于产生对应于加速度分量的输出信号的传统的压敏传感器与窗框连接的一个实例的截面视图。
具体实施例方式
下面参考附图来详细描述本发明的实施例。
(第一实施例)图4B是表示根据本发明的第一实施例的接触探测装置27的框图。图4B与图4A不同点在于接触探测装置27包括在运行装置20的运行操作期间用于响应软线形压敏传感器10发出的输出信号以消除振动频率分量的滤波部分27a，并设置用于根据滤波部分27a发出的输出信号探测障碍物的接触的接触探测部分27b，其它结构相同。
通过这种结构，当接触探测装置27接收由软线形压敏传感器10发出的输出信号时，滤波部分27a去除基于在运行装置20的运行操作期间的振动频率分量的一部分，并仅向接触探测部分27b发出真实的障碍物的接触信号。接触探测部分27b向驱动控制器28发出输出信号，在接收到相同的信号后，驱动控制器28立即使马达23a停止，从而使一对左和右主动轮23的驱动操作停止。
图6是滤波部分27a的滤波频率特性的特性图表。
在图6中，纵坐标轴P表示信号强度，横坐标轴f表示频率。图4所示的滤波部分27a具有用于消除在运行装置20运行操作期间的振动频率分量f3的滤波特性。滤波分量f3可通过试验获得，并通常包括主体1的固有频率f0。因此，滤波特性可以如下方式确定，即在试验前获得主体1的固有频率，有选择地消除这样获得的固有频率或包括固有频率的特定频带的频率分量。在这种情况下，例如，考虑到实际的工作状态，最好使在运行装置20内承载的行李的重量改变，或使运行装置20的行李装载部分的高度变化，以确定滤波特性。
更特别的是，如图6所示，当考虑到如在商业电源或工厂或无线电通讯噪音中的不希望的辐射例如高频噪音，则消除10Hz或更高的频率分量作为滤波特性。
而且，增加消除几十Hz或更高的某些频带的频率的滤波特性，以形成例如运行装置20的固有频带。
而且，为了消除在运行期间装载行李的运行装置20的拍击振动或慢的振动，还有可能增加这种滤波特性，即消除比如图6所示的振动频率分量低的频率区f1的频率分量。最好，例如应消除1Hz或更小的频率分量。
而且，在具有悬挂装置或空气轮胎的运行装置的情况下，最好应该以与上述相同的方式增加消除在低频区f1的频率分量的滤波特性，以便消除基于运行期间悬挂装置或空气轮胎的运动的在低频区f1的振动分量。
下面参考图7A至7D来描述包括具有滤波特性的滤波部分(图4B中为27a)的接触探测器27的操作和功能。
图7A至7D是解释利用软线形压敏传感器10的接触探测装置的操作和功能的图表，图7A是表示软线形压敏传感器10的输出信号VS的特性图表，图7B是表示滤波部分27a的输出信号Vf的特性图表，图7C是表示接触探测装置27的判断输出J的特性图表，图7D是表示作用于马达23a上的电压Vm的特性图表，在所有图表中横坐标轴表示时间t。
下面分别描述在运行装置20经过一个台阶，然后与一个障碍物接触的情况下，软线形压敏传感器10的输出信号VS，滤波部分27a的输出信号Vf，接触探测装置27的判断输出J，作用于马达23a上的电压Vm的性能。
首先，当在时间t1通过控制器27在马达23a上施加+Vd的电压时，运行装置20开始运行。在运行期间，由于运行装置20的运动振动，软线形压敏传感器10亦振动，因此，通过压电效应，从软线形压敏传感器10输出图7A所示的对应于软线形压敏传感器10的变形加速度的信号。具体说，细微的波动分量叠加在Vs的基准电压V0上。
在图7A中，当运行装置20在时间t2运行过一个台阶时，产生预定的过大的振幅D0的信号。当运行装置20在时间t3完全经过台阶时，再次产生一个大的信号。由行使在台阶上和完全经过台阶产生的冲击作用，大的振动作用在软线形压敏传感器10上。结果，对Vs产生一个具有大振幅的信号。
接着，当在时间t4障碍物与保险杠25接触时，由于障碍物施压，软线形压敏传感器10变形，因此，对Vs产生一个具有大振幅的信号。
此时，从滤波部分27a发出的输出信号V0基于图6的滤波特性软线形压敏传感器10的输出信号滤波。因此，如图7B所示，消除在运行期间包括运行装置20的固有频率f0的振动频率分量f3，而且，还消除了在运行装置20运行过台阶时产生的低振动分量f1。最后，仅有在图6中用f2表示的频率分量通过，该频率分量f2通过与障碍物接触产生。
在与障碍物接触时，如果软线形压敏传感器10仅设置在保险杠25内，则该软线形压敏传感器10在接触时略微变形。然而，在本实施例中，如图5所示，软线形压敏传感器10穿过弹性固定件30设置，并且软线形压敏传感器10在与障碍物接触时与弹性固定件30一起变形。结果，软线形压敏传感器10的变形量增加。由于在接触时空心段35也变形，软线形压敏传感器10的变形量也增加。这样，可获得软线形压敏传感器10的大的变形量，且作为变形量的二次微分值的加速度也增加。结果，软线形压敏传感器10的输出信号也增加，因此可提高障碍物的探测灵敏度。
对于Vf来说，如果相对于V0的振幅|V-V0|大于D0，接触探测部分27b判断障碍物接触，并在时间t4输出Lo→Hi→Lo的脉冲信号作为判断输出。即使对于VS来说相对于V0的振幅|V-V0|大于D0，这样，基于通过滤波部分27a已消除了不必要的频率分量的信号Vf进行接触判断。因此，可防止运行振动导致的错误探测。
如果产生脉冲信号，控制器28(图4)停止向马达23a施加+Vd的电压。结果，运行装置20的运行操作在时间t4停止。D0可有选择地设定，并基于在接触障碍物时软线形压敏传感器10的输出信号的振幅来预先调整，它取决于例如运行速度或弹性固定件30的形状。
而且，软线形压敏传感器10是无接触传感器，并且如上所述产生对应于变形加速度的输出信号。因此，即使沿运行装置20的角部25a设置压电传感器，也不会产生在利用带式开关的传统结构中的错误的探测。
而且，与现有技术不同，不再使用带式开关。因此，插入孔不需要设置在运行装置20的角部25a内，也不需要为了制造花费大量的时间和劳力，还可以改善外观。
如上所述，在本实施例中，增加了具有挠性并可围绕运动的运行装置主体设置的软线形压敏传感器10，和基于软线形压敏传感器10的输出信号来探测运行装置20与障碍物接触的接触探测装置27。接触探测装置27包括滤波部分27a，用于在运行装置20运行操作期间从软线形压敏传感器10的输出信号中消除振动频率分量。结果，软线形压敏传感器10是无接触传感器，并产生对应于变形加速度的输出信号。这样，即使软线形压敏传感器10沿运行装置20的角部25a设置，也能实现防止错误探测的接触探测装置。
而且，由于滤波部分27a从软线形压敏传感器10的输出信号中消除了在运行装置20运行操作期间的振动频率分量，接触探测装置27可防止在运行期间的振动导致的错误探测。
而且，设置上述接触探测装置，并设置基于接触探测装置的输出信号来控制运行的控制器28。结果，不需要在运行装置的角部25a设置插入孔85b，这与现有技术不同。这样，不需要为了制造花费大量的时间和劳力，还可以改善外观。
而且，滤波部分27b在运行装置20运行操作期间从软线形压敏传感器10的输出信号中消除振动频率分量。因此，有可能防止错误操作，如接触探测装置27由于运行期间的振动而产生的错误探测，因此使运行停止。
而且，滤波部分27b具有这样的结构，以便消除包括运行装置20的固有频率的频率分量。因此，通过检测运行装置20的固有频率，有可能很容易地确定滤波部分的滤波特性。
尽管在本实施例中有弹性固定件30固定在保险杠25上，但保险杠25也可以用作弹性固定件30。通过这种结构，保险杠25还用作弹性固定件30。结果，部件合理化。
而且，如图3所示，弹性固定件30的尺寸设定为大于这样一个距离，即大于当接触探测装置27探测到障碍物的接触并且控制器28控制停车时运行装置20运行的距离。因此，即使障碍物与运行装置20接触并对其施压，运行装置20在弹性固定件30完全变形前也会停止。结果，过大的载荷不会施加到障碍物上，因此，可提高运行装置20的安全性。
而且，还有可能采用一种结构，其中运行受到控制，以便在与运行方向相反的方向上曾执行运动，然后当在停止状态下开始运行时在初始的运行方向上执行运动。通过这种结构，即使障碍物在停止状态下在运行方向上已经与运行装置20接触，并且软线形压敏传感器10不能再变形，则在与运行方向相反的方向上执行运动，且软线形压敏传感器10的变形释放，并且在初始运行方向上运行时，软线形压敏传感器10与障碍物的接触使其再次变形，因此接触探测装置27探测出与障碍物的接触。结果，进一步提高其安全性。
(第二实施例)接着，参考图5B来描述本发明的第二实施例。
图5B是表示根据本发明的第二实施例的运行装置的保险杠传感器单元14的截面视图(对应于图3B的A-A线)。
第二实施例与第一实施例的结构不同点在于软线形压敏传感器10通过弹性固定件30与保险杠25连接，弹性固定件30具有与运行装置20的固有的振动特性不同的振动特性(图3A和3B)。
除了上述之外的部件与第一实施例中的相同，下面省略了对其的描述。
为了使弹性固定件30具有与运行装置20的固有的振动特性不同的振动特性，例如，在弹性固定件30内插入不同材料的局部空间40，或者设置空气层，以便进行试验。
通过上述结构，弹性固定件30消除了运行期间从运行装置20传播的振动，并且噪音不会施加于软线形压敏传感器10。结果，接触探测装置27(在这种情况下，图4A是可利用的)可防止在运行期间由于振动导致的错误探测。
图8A至8C是表示具有与运行装置20的固有的振动特性不同的振动特性的弹性固定件30的视图。
在图8A至8C中，30表示包围软线形压敏传感器1 0的弹性固定件，间隙35设置在连接部分(以阴影线表示)和软线形压敏传感器10之间。图8A表示小的间隙35’，图8B表示大的间隙35”，图8C表示最大的间隙35。
由于图8A中的弹性固定件30是牢固的，软线形压敏传感器10的灵敏度降低。
相反，由于图8C中的弹性固定件30不牢固，灵敏度增加，并错误地探测到车辆的普通怠速下的共振。
图8B中所示的弹性固定件介于图8A和8C所示位置之间，并设定在第二实施例采用的范围内。根据运行装置20的固有的振动特性来确定间隙35的特定尺寸。
这样，根据第二实施例，弹性固定件30消除在运行期间由运行装置20传播的振动。因此，防止错误地探测在运行期间的振动。
而且，通过与第一实施例结合使用，在运行期间，过大的冲击作用在运行装置20上，即使弹性固定件30不能完全削弱冲击产生的振动，图4B中的滤波部分27a从软线形压敏传感器10的输出信号中消除在运行装置20的运行操作期间的振动频率分量。结果，接触探测装置27可防止错误地探测运行期间的振动。这样，可以更可靠地获得其优点。
尽管在第一和第二实施例中接触探测装置和运行装置是用在自动导向车辆上以便承载行李，它们也可以作用在移动主体例如车辆、小型赛车或玩具上，并且压电传感器可设置成与移动主体的各种形状一致，以探测障碍物。
而且，如图9A和9B所示，接触探测装置和运行装置还可作用在软线形压敏传感器上，该软线形压敏传感器布置在人体不希望地受到挤压的部位上。图9A表示它们用于车辆的自动开闭式车窗的实例，图9B表示它们用于电梯的自动门的实例。
在图9A中，50表示车辆的门，窗玻璃51逐渐上升，并容纳在框52内。在这种情况下，如果软线形压敏传感器10设置在框52内，即使儿童的手或手指接触窗玻璃51，窗玻璃51也上升。结果，在接触框52之前，软线形压敏传感器10探测到手或手指。这样，窗玻璃51停止上升，马达反向旋转，以便迅速地将手或手指从窗玻璃51和框52之间的接触中释放出来。下面描述本实施例的细节。
在这种装置中，当窗玻璃51上升时，此时车辆的驾驶人一侧的门50关闭，在乘客座位一侧的门砰的一声关上的情况下，车辆的驾驶人一侧的门50的软线形压敏传感器10探测到冲击振动，因此，窗玻璃51停止上升，马达反向旋转。
然而，还在这种情况下，如果采用了本发明的第一和第二实施例，没有这种问题。特别是，当窗玻璃51上升时，此时车辆的驾驶人一侧的门50关闭，即使车辆的驾驶人一侧的门50的软线形压敏传感器10探测到在乘客座位一侧的门砰的一声关上时产生的冲击振动，由于根据第一实施例的滤波部分27b和/或根据第二实施例的弹性固定件30(其中弹性固定件30具有与车辆的固有振动特性不同的振动特性)，该冲击振动不被考虑，这样，可使窗玻璃51连续上升，且不会错误探测。因此，根据本发明，有可能防止这种不必要的故障。尽管在本实施例中本发明用于车辆的自动开闭式车窗，它也可以用于电动滑动门，电动可开式顶棚，自动开口门，和电动箱。
在图9B中，60表示电梯，61表示自动门，10表示设置在自动门61的端部的软线形压敏传感器。
在图9B中，当电梯60的自动门61关闭时，虽然人体和衣服的一部分易于夹紧在自动门61内，但软线形压敏传感器10提前探测到夹紧。结果，自动门61的关闭操作停止，马达反向旋转，以便再次启动打开操作。这样，人体和衣服的一部分可迅速地释放。
在这种装置中，当电梯60的自动门61关闭时，在电梯60的内部或外部产生大的冲击振动的情况下，软线形压敏传感器10灵敏地探测到相同的冲击振动。结果，自动门61的关闭操作停止，马达反向旋转，以便再次启动打开操作。
然而，采用本发明的第一和第二实施例，即使当电梯60的自动门61关闭时，在电梯60的内部或外部产生大的冲击振动，软线形压敏传感器10灵敏地探测到该冲击振动，通过根据第一实施例的滤波部分27b和/或根据第二实施例的弹性固定件30(其中弹性固定件30具有与电梯60的固有振动特性不同的振动特性)，该冲击振动不被考虑，这样，可使自动门61的关闭操作连续进行，且不会错误探测。因此，根据本发明，可防止这种不必要的故障。
另外，本发明可防止这种不必要的故障，即感知具有低频的大的冲击时，以致在百货商店、超市或便利商店的入口处设置的设有软线形压敏传感器10的自动门内，在自动门的关闭操作的中间再次启动打开操作(不安全因素可导致该故障)。
而且，在所有上述实例中，软线形压敏传感器10设置在一个移动物内，或设置在与移动物相对的位置处。而且，本发明也自然可应用于其它情况。例如，在软线形压敏传感器10设置在墙壁或一个地点的栅栏以保证安全(侵入探测)情况下，可应用本发明。当人体、衣服和侵入者的工具的一部分接触设置在墙壁或一个地点的栅栏上设置的软线形压敏传感器10时，软线形压敏传感器10探测到接触，以便借助防窃报警器通知该地点的住户。
同样，软线形压敏传感器10实施错误探测，以致由车辆经过旁边时产生的振动就启动操作防窃报警器。然而，根据本发明，可防止错误地探测这些振动。结果，可防止错误的操作防窃报警器。
(第三实施例)图11是表示根据本发明的包括压敏传感器和开关装置150的物体探测装置100的外观，它表示用于汽车的自动开闭式车窗的实例。图12是表示在图11中A-A截面的结构视图。在图12中，右侧表示车厢的内部，左侧表示车厢的外部。
首先，描述根据该实施例的物体探测装置100的基本结构如下。在图11中，11表示汽车的门，13表示打开部分的窗框，15表示开关部分的窗玻璃。17表示设置在窗框13端部的周边上的压敏传感器。19表示基于压敏传感器17的输出信号判断物体与压敏传感器17接触的判断装置。
而且，根据本实施例的开关装置150由物体探测装置100，用于开关窗玻璃15的驱动装置21，和用于控制驱动装置21的控制器23构成。驱动装置21由马达25，导线27，窗玻璃15的支承工具29和导向器31构成。导线27通过马达25移动，与导线27连接的支承工具29沿导向器31垂直移动，以致窗玻璃15打开和关闭。驱动装置21不限于上述使用导线27的方法，而且可用于其它方法。而且，控制器23可以与马达25形成整体。
如图12所示，根据本实施例的压敏传感器17包括作为压力敏感装置的挠性压电传感器33，和支承装置35。支承装置35包括第一变形部分37和第二变形部分39，该第一变形部分37具有在最下部分附近设置的压电传感器33，并由弹性件例如橡胶或泡沫树脂部件制成，该第二变形部分39与第一变形部分37粘合并固定在窗框13上。具体说，第一变形部分37具有空心部分41和侧壁部分43，通过使空心部分41与侧壁部分43形成整体获得的宏观弹性模量用E1(第一弹性模量)表示。另一方面，第二变形部分39的宏观弹性模量用E2(第二弹性模量)表示，第二弹性模量E2大于第一弹性模量E1。换句话说，在第一变形部分37中，围绕压电传感器33设置的支承装置35的厚度降低，以致压电传感器33可以很容易地变形，压电传感器33的变形增加。而且，第二变形部分39将其宏观弹性模量E2设定为大于第一变形部分的弹性模量E1，从而获得支承装置35的变形特性，其中第一变形部分37挤压变形，然后第二变形部分挤压变形。第二变形部分39与设置在窗框13内的挡风雨条形成整体。支承装置35不限于两阶段结构，而且还可进一步提供第三变形部分。
而且，例如，热塑性弹性体(TPE)可用于第一变形部分37，乙丙橡胶(EPDM)可用于第二变形部分39。
而且，压敏传感器17不限于置于打开部分侧，而且可布置在开关侧。
图13是表示压电传感器33的截面的结构。压电传感器33具有这样的结构，即作为引出信号的电极的中心电极45，接地电极47，复合压电层49和外覆层51同心叠置在一起，该复合压电层49是通过使压电陶瓷的烧结粉与由氯化聚乙烯形成的橡胶弹性件混合形成的复合压电元件制成，压电传感器33模制成电缆状并极化，而且具有高的挠性，并产生对应于变形的输出信号。例如，钛酸铅或锆钛酸铅的烧结粉用于压电陶瓷。压电传感器33按照下列程序制造。首先，氯化聚乙烯板和具有体积百分比占(40至70％)(锆钛酸铅)粉的压电陶瓷通过滚轧法均匀混合成板。该板切成小球形元件，小球与中心电极45一起连续挤制，从而形成复合压电层49。然后，接地电极47围绕复合压电层49。外覆层51也连续挤制以便围绕接地电极47。最后，(5至10)KV/mm的高的直流电压作用在中心电极45和接地电极47之间，以便使复合压电层49极化。
当压电陶瓷粉添加到聚氯乙烯中时，最好压电陶瓷粉应预先浸渍在钛和偶合剂的溶液中，并应干燥。通过这样处理，压电陶瓷粉的表面由在钛和偶合剂中包含的亲水基团和疏水基团覆盖。亲水基团防止压电陶瓷粉凝结，而且，疏水基团增加氯化聚乙烯和压电陶瓷粉的可湿润性。结果，压电陶瓷粉可均匀地以体积百分比至多70％的最大量均匀地添加到聚氯乙烯内。已经发现，通过在滚轧氯化聚乙烯和压电陶瓷粉期间添加钛和偶合剂以代替浸渍在钛和偶合剂中，可取得相同的效果。这种处理是极佳的，因为在钛和偶合剂的溶液中的浸渍处理不是特别需要的。这样，在压电陶瓷粉的混合物中，氯化聚乙烯还起着粘合树脂的作用。
尽管普通的金属单导线可用于中心电极45，也可使用通过绕绝缘聚合纤维缠绕金属线圈获得的电极。市场上在电热毯中使用的聚酯纤维和包含重量占5％的银的铜合金分别对于绝缘聚合纤维和金属线圈来说是优选的。
接地电极47具有这样的结构，即使用具有粘合在聚合层上的金属薄膜的带形电极，并围绕复合压电层49。由于利用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)作为聚合层并具有粘合在其上的铝薄膜的电极具有120℃的高耐热性，而且商业上可批量生产。对于接地电极47来说，这是最佳的。电极可通过例如堵缝材料(caulking)或固定器与判断装置19连接。而且，金属单条线圈或金属编织导线(a metallic braided wire)可缠绕在接地电极47的铝薄膜上，这样可与铝薄膜导电连接，金属单条线圈或金属编织导线可焊接在判定装置19上。由于可实施焊接，工作的效率可改进。为了保护压电传感器免受外部环境的电噪声影响，最好接地电极47应通过叠层围绕复合压电层49。
尽管最好氯乙烯或聚氯乙烯应用于外覆层51，但也可使用弹性材料，例如具有比复合压电层49高的挠性的橡胶，以致压电传感器33在对物体施压时很容易地变形。在考虑车辆零件的耐热性和耐冷性来选择材料。特别是，最好应选择在-30℃至85℃范围内的挠性降低较小的材料。对于这样的橡胶，例如，最好使用乙丙橡胶(EPDM)，氯丁橡胶(CR)，丁基橡胶(IIR)，硅橡胶(Si)或热塑性弹性体。通过上述结构，压电传感器33的最小弯曲半径至多为5mm。
如上所述，由于压电传感器33的复合压电元件(compound piezoelectricmember)具有氯化聚乙烯的挠性，和压电陶瓷的高温耐久性，在高温下的灵敏性不会象传统的压电传感器一样降低，该传统的压电传感器使用聚偏二氟乙烯作为压电元件，高温耐久性较大，而且，在模制橡胶例如EPDM时不需要硫化步骤。结果，有可能获得高的制造效率的优点。
图14是表示压电传感器33的外观，其中用于断路探测的电阻55设置在压电传感器33的端部53内。用于断路探测的电阻55在压电传感器33内在中心电极45和接地电极47之间连接。用于断路探测的电阻55还用作放电部分，以便将在压电传感器33内通过热电效应产生的电荷放出，从而使部件合理化。压电传感器33与判断装置19直接连接，这样，压电传感器33和判断装置19形成整体。而且，用于提供电源和输出探测信号的电缆57和连接器59与判断装置19连接。在压电传感器33设置在支承装置35中的情况下，用于断路探测的电阻55设置在端部53内，且压电传感器33插入支承装置35内，然后压电传感器33和判断装置19相互连接并形成整体。在支承装置35通过挤压模塑法模制的同时，压电传感器33可挤制，并设置在支承装置35内，然后，用于断路探测的电阻55设置在端部53内，且压电传感器33和判断装置19可这样形成整体。
图15是表示根据本实施例的物体探测装置和开关装置的框图。判断装置19包括用于分压从而用于探测压敏传感器17的断路的电阻61，滤波部分62，该滤波部分62仅使压电传感器33发出的输出信号中的预定频率分量通过，判断部分63，该判断部分63基于滤波部分62发出的输出信号来判断物体与压敏传感器17的接触，和异常判断部分64，该异常判断部分64根据用于断路探测的电阻55和用于分压的电阻61形成电压值来判断压电传感器33内中心电极45和接地电极47断路的异常性。而且，信号输入部分65和信号输出部分66在判断装置19内相邻布置，该信号输入部分65用于使中心电极45和接地电极47与判断装置19连接，并用于向判断装置19输入由压电传感器33发出的输出信号，该信号输出部分66用于输出由判断部分63发出的判断信号。接到判断装置19的输电线和接地线也与信号输出部分66连接。而且，判断装置19具有旁路部分67，例如设置在信号输入部分65和信号输出部分66之间的电容器，该电容器用来为高频信号设旁路。
驱动装置21具有孔元件68，以便探测马达25的旋转脉冲。
控制器23包括位置探测部分71，该位置探测部分71用于根据孔元件68发出的输出信号来探测窗玻璃15的上端的位置，开关部分接触判断部分72，该开关部分接触判断部分72用于根据孔元件68发出的输出信号来探测窗玻璃15的移动速度，从而判断物体与窗玻璃15的接触，和控制部分73，该控制部分73用于根据判断装置19、位置探测部分71、开关部分接触判断部分72发出的输出信号来控制马达25。
位置探测部分71计算并存储孔元件68发出的脉冲输出信号，从而探测窗玻璃15的上端的当前位置。如图11所示，窗玻璃15的上端的位置Y用距离窗框13的最下点的高度来表示。
基于当物体与窗玻璃接触时，窗玻璃15的移动速度降低的事实，开关部分接触判断部分72根据孔元件68发出的脉冲输出信号的脉冲间隔来计算窗玻璃15的移动速度，从而判断物体与窗玻璃15的接触，如果这样计算的每单位时间的移动速度的改变量|ΔVw|大于预定值Vw1，则输出Lo→Hi→Lo的脉冲信号。具有Hi电平的脉冲信号设定为判断信号。
而且，用于通过设置在车厢内的前面板上的预定灯光装置来报告判断装置19的判断结果的报告装置74，和用于使窗玻璃15开关的打开和闭合开关75，与控制器23连接，打开和闭合开关75包括自动上升开关和自动下降开关，以便通过一次接触操作使窗玻璃15打开和闭合，和手动上升开关和手动下降开关，用于通过手动操作使窗玻璃15打开和关闭。提供一种电源76，该电源76包括用于向判断装置19提供电源的汽车电池。
滤波部分62具有这样的滤波特性，即从压电传感器33发出的输出信号中消除车身的振动产生的不必要的信号，并且仅提取当压电传感器33由于与物体接触受压而变形时在压电传感器33发出的输出信号中出现的特殊的频率分量。为了确定滤波特性，最好应分析和优化在运行期间车身的振动特性或车身振动。
为了消除外部电噪声，判断装置19整体由屏蔽部件覆盖，这样电屏蔽。而且，接地电极47与判断装置19的屏蔽部件导电连接，且压敏传感器17也电屏蔽。通过向电路的输入/输出部分增加馈通电容或EMI滤波器，可采取对高电场的防范措施。
接着，描述通过物体探测装置来探测物体与压敏传感器17接触的基本操作。
图16表示在物体77进入并紧夹在窗框和窗玻璃之间的情况下压敏传感器的状态。当物体77与压敏传感器17接触时，物体77对支承装置35和压电传感器33施压。支承装置35具有比压电传感器33更大的挠性。因此，由于这种施压，支承装置35由围绕如图所示物体77接触的一点的施压而被压缩，因此，侧壁部分43变形，空心部分41同时挤压变形。结果，压电传感器33也弯曲，并围绕物体77与支承装置35接触的一点变形。而且，当包括压敏传感器17的窗框由手握紧，在压敏传感器17内产生相同的变形。
当压电传感器33这样变形时，通过压电效应产生的对应于变形的输出信号从压电传感器33输出。由压电传感器33发出的输出信号由滤波部分62滤波。在一些情况下，在压电传感器33的输出信号中存在由汽车车身的振动导致的不必要的振动分量产生的输出信号。滤波部分62消除该不必要的信号。
下面参考图17A至17C来描述判断部分63和控制部分73的操作过程。图17A至17C是表示从滤波部分62发出的输出信号V，判断装置19的判断输出J，和作用在马达25上的电压Vm的特性图表。在图17A至17C中，纵坐标轴从上表示V，J和Vm，横坐标轴表示时间t。当打开和闭合开关75的自动上升开关在时间t1接通时，控制部分73向马达25施加+Vd的电压，以便使窗玻璃15实施闭合操作。判断装置19在窗玻璃15的闭合操作期间实施判断操作。如图16所示，当物体77被夹紧时，通过压电效应产生的对应于压电传感器33的加速变形的信号从压电传感器33输出，滤波部分62呈现比图17A所示的基准电压V0大的信号分量。在这种情况下，对于压电传感器33简单地设置在窗框13内的这种结构，压电传感器33在夹紧期间略微变形。在本实施例中，支承装置35具有如图12所示的挠性，并在夹紧期间很容易压缩，因此，压电传感器33的变形量增加。
由于在夹紧期间空心部分41也挤压变形，压电传感器33的变形量进一步增加。这样，压电传感器33可获得大量的变形，并且作为变形量的二次微分值的加速度也增加。结果，压电传感器33的输出信号也增加。如图17B所示，如果V从V0的振幅|V-V0|大于D0(第一改变量)则判断部分63判断与物体77的接触发生，并在时间t2输出Lo→Hi(判断信号)→Lo的脉冲信号作为判断输出。
如图17C所示，有判断信号的话，控制部分73响应判断信号停止向马达25施加+Vd的电压，并在一段恒定的时间施加-Vd的电压，直到时间t3，以便使窗玻璃15降低固定量，从而使夹紧释放或防止产生夹紧。在施加给压敏传感器17的压力释放的情况下，对应于恢复变形加速度的信号(比在图17A中的基准电压V0小的信号分量)从压电传感器33输出。
在压敏传感器17变形时，V与V0的正负对比(comparison)根据压电传感器33的弯曲或极化方向，电极的分配(它们的其中之一判断作为基准电压)和压电传感器33的支承方向而改变。由于判断部分63基于V从V0的振幅的绝对值来判断夹紧，夹紧的判断与V和V0的对比无关。
除了基本的判断方法，通过以下列方式判断是否与物体接触，有可能防止夹紧的产生。
图18A和18B是表示滤波部分62发出的输出信号V和判断装置19的判断输出J的特性图表。在图18A和18B中，纵坐标轴从上表示V和J，横坐标轴表示时间t。
如图18A所示，当通过在时间t4抓握窗框13而使压敏传感器17移动时，通过压电效应信号从压电传感器33输出。结果，比基准电压V0大的信号分量由滤波部分62产生。
在输出信号V等于或大于预设定值V1的情况下，即，输出信号V从V0的振幅|V-V0|大于V1(第一改变量)，判断部分63判断出与物体的接触，如图18B所示，在时间t4输出并保持Lo→Hi(判断信号)的脉冲信号作为判断输出。接着，当窗框13放松以便取消压敏传感器17的位移时，通过相同的压电效应，信号从压电传感器33输出，且从滤波部分62呈现比基准电压V0小的信号分量。此时，在输出信号V等于或小于预设定值V2的情况下，即，输出信号V从V0的振幅|V-V0|大于V2(第二改变量)，判断部分63判断出物体分离，并在时间t5调节至Hi→Lo的具有Hi电平的脉冲信号作为判断输出。换句话说，在探测到物体的接触时脉冲信号保持为Hi，且判断信号的输出保持，然后探测到分离。
从输出判断信号接着探测到物体的接触的时间t4，至探测到物体分离的时间t5，控制部分39进行控制，以便即使在打开和关闭开关75被操作从而使窗玻璃15上或下拉动时，锁定窗玻璃15的操作。结果，探测到障碍物，因此可防止夹紧的产生，导致安全性增加。
输出信号V根据压电传感器33极化时的极性而改变。在这种情况下，在图中所示的信号的正号和负号反过来。因此，最好将V1和V2的设定值的正号和负号反过来。
而且，还有可能具有这样的结构，即相连接的控制器23侧具有判断装置19的功能，因此，使判断装置19与压敏传感器17分离，这导致压敏传感器17本身的安装处理得到改进。
而且，在基于压电传感器33发出的输出信号来探测物体的接触和分离的情况下，可采用图25所示的支承装置35的结构。
接着，描述支承装置35的功能。
除了基本结构，根据本发明的压敏传感器17具有这样的结构，即支承装置35具有至少第一变形部分37和第二变形部分39，因此在施加静载荷时也可探测到变形，而且更可靠地探测到压力。
图19A至19C表示在压缩状态下探测压力的状态，图19A是表示采用静载的说明视图，图19B是表示进一步施加压力的状态的视图，图19C是表示探测到压力而将窗玻璃收回的状态的说明视图。
如图19A所示，以抓住窗框13的状态作为一个实例，其中压敏传感器17已经处在压缩状态。传统上，即使在压缩方向上进一步加载，在压敏传感器17内产生的位移很小。因此，为了在充分的输出电平上获得来自压电传感器33的探测信号，有必要使用具有高灵敏性的压电传感器33。为此，存在成本增加的问题。另一方面，在根据本发明的压电传感器17中，第一变形部分37通过第二变形部分39与窗框13连接。因此，即使第一变形部分37在初始状态下完全挤压变形，当通过对窗玻璃15进一步施压以便进入图19B所示的状态时，第二变形部分39主要变形。而且，在第一变形部分37挤压变形的压缩状态的同时，压电传感器33变形，以便在充分的输出电平下可靠地获得探测信号。当窗玻璃15停止，并如上所述在接收来自压电传感器33的探测信号时，窗玻璃开始下降，如图19C所示，图19A的初始状态再次设定。
图20表示第一变形部分37和第二变形部分39的变形特性的图表。换句话说，压敏传感器17容纳在支承装置35内，该支承装置35具有多个(在本实施例中为2)个变形特性。在压敏传感器17的初始变形中，其中紧握整个窗框13，具有小的宏观弹性模量(E1)的第一变形部分37对应地主要变形。在进入具有恒定水平的压缩状态之后，具有大的宏观弹性模量(E2)的第二变形部分39主要变形。通过构造支承装置35以便具有多个阶段的弹性特性，即使压敏传感器17处于受压状态，也可由压电传感器33获得具有充足探测电平的探测信号。
而且，除了施加静载并且第一变形部分37这样挤压变形的状态之外，当施加动载例如振动时，第二变形部分39也变形。结果，在低成本下可靠地探测出施加的压力。
接着，下面顺序地描述具有变形特性的支承装置的变化例。与图12中所示相同的部件具有相同的参考标号，并省略了对其的描述。
图21是表示第二变形部分与防风雨条分离构造的第一变化例的截面视图。
根据该变化例的第一变形部分37与防风雨条81分离形成，并粘接到第二变形部分83上，该第二变形部分83固定在窗框13上。第二变形部分83由具有比第一变形部分37的宏观弹性模量E1大的弹性模量E2的材料形成。例如，第二变形部分83可由比第一变形部分37硬的橡胶形成。
这样，第二变形部分83与防风雨条81分离形成。结果，防风雨条81的设计自由度提高。而且，与第一变形部分37的粘合消除，以致材料选择的自由度也增加。
接着，描述支承装置的第二变化例。
图22是表示根据该第二变化例的结构的截面视图，其中第二变形部分与第一变形部分形成整体。
在该变化例中，第一变形部分37和第二变形部分85整体成形，第二变形部分85具有间隙87，该间隙87小于第一变形部分37的空心部分41。间隙87可包括图中所示的若干气泡，并可形成多个很小的空心部分。通过间隙87，第一变形部分37挤压变形，然后，第二变形部分85变形。这样，在压应力下可稳定的探测出压力。而且，根据该结构，第一变形部分和第二变形部分可通过整体模制处理。结果，制造工艺和安装工艺可简化。
接着，描述支承装置的第三变化例。
图23是表示根据该第三变化例的结构的截面视图，其中第二变形部分与第一变形部分形成整体。
在该变化例中，第一变形部分37和第二变形部分89整体成形，第二变形部分89具有大的厚度，以致在支承装置35的固定侧上与窗框13间的距离L具有预定值或更大。通过距离L，第一变形部分37挤压变形，然后，第二变形部分89通过其本身的弹性变形。结果，在压应力下可稳定的探测出压力。传统上，由于距离L短，第二变形部分89的变形量很小。结果，不能带来充分的变形余量。然而，通过增加距离L，压电传感器33可容易地变形，并可稳定地探测压力。而且，第一变形部分37和第二变形部分89可容易地整体模制。
除了根据每个变化例的结构外，还可采用下述结构。具体说，如图24A所示，在窗玻璃闭合操作期间在物体77对压敏传感器17施压的情况下，当窗框13具有高的刚度时，压敏传感器17没有探测到窗玻璃15抵压物体77。然而，通过将窗框13的刚度设定为低于预定值，如图24B所示，当窗玻璃15抵压物体77时，窗框13弹性变形并挠曲。通过挠曲，可从压电传感器获得具有充分的输出电平的探测信号。更特别的是，窗框13具有第二变形部分的功能。
根据如上所述的压敏传感器，物体探测装置和开关装置，由压电传感器发出的信号的处理有变化，或者支承装置的形状有改变。结果，在低成本下提高探测能力。换句话说，还是在突然对压敏传感器施加外力的情况下，基于压电传感器发出的输出信号获得从接触开始至结束所经过的时间，该阶段的驱动操作锁定。而且，还是在静压力下施加外力的情况下，而且有压力预载到压敏传感器上，支承件的第二变形部分变形，以便具有充分的输出电平的探测信号可从压电传感器获得，并可实施可靠地探测。通过这些效果，可以可靠地探测出障碍物，以防止夹紧，因此这也可提高稳定性。
而且，本发明不限于将压敏传感器设置在汽车的窗框内，而且可用于汽车车身的侧表面的滑动门中，设置载车身的顶棚上的电动阳光顶棚，在车身的后部内的电动开口门，或电动箱，例如，并可获得与上述相同的优点。而且，本发明不限于汽车，而且可应用于火车或建筑物的自动门。
根据本发明，通过利用探测加速度分量的压电传感器，可在任何情况下以低成本高精度来稳定的探测物体，这可提高探测障碍物的效果，并防止夹紧，还能提高安全性。
如上所述，根据本发明的接触探测装置，它包括设置在接触探测物体上的软线形压敏传感器，和基于由软线形压敏传感器发出的信号输出来探测物件与接触探测物体接触的接触探测器，该接触探测器包括滤波部分，该滤波部分用于从软线形压敏传感器发出的信号输出中消除接触探测物体的振动频率分量(oscillation frequency component)。因此，软线形压敏传感器产生对应于变形的加速度的输出信号。因此，即使沿运行装置的角部设置压电传感器，也可防止错误的探测。另外，通过滤波部分来消除接触探测物体的振动频率分量，可防止运行装置运行操作期间的振动被取样，因此，可防止错误地探测。
本发明的第二方面的接触探测装置，在根据本发明的第一方面的接触探测装置中，其滤波部分用于消除包括接触探测物体的固有频率的频率分量。这样，通过检验接触探测物体的固有频率，有可能很容易地确定滤波部分的滤波特性。
根据本发明的第三方面的接触探测装置，它包括设置在接触探测物体上的软线形压敏传感器，和基于由软线形压敏传感器发出的信号输出来探测物件与接触探测物体接触的接触探测器，软线形压敏传感器通过支承装置设置在接触探测物体上，该支承装置具有与接触探测物体的固有振动特性不同的振动特性。结果，软线形压敏传感器产生对应于变形加速度的输出信号。因此，即使压电传感器沿运行装置的角部设置，也可避免错误地探测。另外，通过具有与固有振动特性不同的振动特性的支承装置可避免在运行装置运行操作期间的振动被误取样。因此，可避免错误地探测。
根据本发明的第四方面在根据本发明的第一或第二方面的接触探测装置中，其中软线形压敏传感器通过支承装置设置在接触探测物体上，该支承装置具有与接触探测物体的固有振动特性不同的振动特性。结果，采取两种措施。因此，有可能更可靠地防止在运行装置运行操作期间的振动被误取样而引起的错误探测。
根据本发明的第五方面，在根据本发明的第一至第四方面中任一所述的接触探测装置中，接触探测物体包括自动导引车辆或车辆的保险杠，安全目标，车辆的自动开闭式车窗，或电梯或房屋入口的自动门。而且，根据本发明的第六方面的一种自动导引车辆，一种车辆，一种安全目标或一种电梯，包括根据本发明的第一至第四方面中任一所述的接触探测装置，并具有基于接触探测装置发出的信号输出来控制开关装置的控制器。结果，可防止自动导引车辆或车辆的保险杠，安全目标或车辆的自动开闭式车窗，或电梯或房屋入口的自动门由于除真实探测(信号)之外的噪音导致的不正常工作。
权利要求
1.一种接触探测装置，它包括设置在接触探测物体上的软线形压敏传感器；基于从软线形压敏传感器发出的信号输出来探测物件与接触探测物体接触的接触探测器；和滤波部分，该滤波部分用于从软线形压敏传感器发出的信号输出中消除接触探测物体的振动频率分量。
2.如权利要求1所述的接触探测装置，其特征在于滤波部分用于消除包括接触探测物体的固有频率的频率分量。
3.如权利要求1所述的接触探测装置，其特征在于软线形压敏传感器通过支承装置设置在接触探测物体上，该支承装置具有与接触探测物体的固有振动特性不同的振动特性。
4.如权利要求3所述的接触探测装置，其特征在于支承装置包括至少一个第一变形部分，该第一变形部分具有第一弹性模量，并用于增加压敏传感器的变形；和第二变形部分，该第二变形部分具有高于第一弹性摸量的第二弹性模量。
5.如权利要求4所述的接触探测装置，其特征在于第一变形部分具有空心部分和侧壁部分。
6.如权利要求4所述的接触探测装置，其特征在于第一变形部分和第二变形部分独立形成，并相互粘合。
7.如权利要求4所述的接触探测装置，其特征在于第二变形部分与汽车的防风雨条的一部分整体形成。
8.如权利要求4所述的接触探测装置，其特征在于第二变形部分是汽车的窗框。
9.如权利要求4所述的接触探测装置，其特征在于第一变形部分和第二变形部分整体形成，且第二变形部分具有比空心部分小的间隙。
10.一种接触探测装置，它包括设置在接触探测物体上的软线形压敏传感器，和基于从软线形压敏传感器发出的信号输出来探测物件与接触探测物体接触的接触探测器，其中，软线形压敏传感器通过支承装置设置在接触探测物体上，该支承装置具有与接触探测物体的固有振动特性不同的振动特性。
11.如权利要求10所述的接触探测装置，其特征在于支承装置包括至少一个第一变形部分，该第一变形部分具有第一弹性模量，并用于增加压敏传感器的变形；和第二变形部分，该第二变形部分具有高于第一弹性摸量的第二弹性模量。
12.如权利要求11所述的接触探测装置，其特征在于第一变形部分具有空心部分和侧壁部分。
13.如权利要求11所述的接触探测装置，其特征在于第一变形部分和第二变形部分独立形成，并相互粘合。
14.如权利要求11所述的接触探测装置，其特征在于第二变形部分与汽车的防风雨条的一部分整体形成。
15.如权利要求11所述的接触探测装置，其特征在于第二变形部分是汽车的窗框。
16.如权利要求11所述的接触探测装置，其特征在于第一变形部分和第二变形部分整体形成，且第二变形部分具有比空心部分小的间隙。
17.如权利要求1至16中任一项所述的接触探测装置，其特征在于接触探测物体包括自动导引车辆或车辆的保险杠，安全目标，车辆的自动开闭式车窗，或电梯或房屋入口的自动门。
18.一种自动导引车辆，一种车辆，一种安全目标或一种电梯，包括根据权利要求1至16中任一项所述的接触探测装置，并具有基于从接触探测装置发出的信号输出来控制开关装置的控制器。
全文摘要
接触探测装置和安装其的车辆。本发明涉及一种保险杠传感器，它包括围绕运行装置的保险杠固定的软线形压敏传感器，以便基于从软线形压敏传感器发出的信号输出来探测与障碍物的接触。在这种情况下，接触探测器包括滤波部分，该滤波部分用于从软线形压敏传感器发出的信号输出中消除接触探测物体的振动频率分量。
文档编号B60J10/00GK1508032SQ0310318
公开日2004年6月30日 申请日期2003年1月31日 优先权日2002年12月17日
发明者荻野弘之, 树, 植田茂树 申请人:松下电器产业株式会社