CN106299900B - 用于未锁定连接器的自警告系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于未锁定连接器的自警告系统。一种用于电连接器系统的密封垫片包括：被构造为密封插头表面和连接器表面之间的接口的弹性元件。所述密封垫片还包括：与所述弹性元件接触的薄膜力感测元件，其中，所述薄膜力感测元件被配置成基于施加到所述密封垫片的力来限定电网络的电阻。在一些结构中，所述感测元件被布置在串联的电网络中，并且在所述感测元件中每个感测元件的力大于预定的力时建立导电路径。所述薄膜力感测元件可被连接到控制器，所述控制器被配置为基于所述电网络的状态输出诊断。

Description

用于未锁定连接器的自警告系统

技术领域

本申请总体上涉及用于检测连接器之间的连接的连续性的系统。

背景技术

车辆包括许多电子模块和系统。为了正确的操作，电子模块通过一个或更多个线束相互连接。为了方便车辆中的电子模块的装配和维修，使用连接器来将线束连接至电子模块。一些连接器包括将线束连接器固定至电子模块连接器的锁定机构。在使用期间，锁定机构可能损坏，并且不再起到将连接器固定就位的作用。然而，在一些情况下，可建立导电元件之间的电接触。电子模块可能在一些状况下看起来正常地运行。在振动或其它力的作用下，电接触可能中断，从而导致电子模块的功能的间断或丧失。其它情景可包括连接器在视觉上看起来被正确地安放但却由于一些原因(例如，障碍物、损坏的插针)而没有被正确地安放。

发明内容

一种电连接器系统包括：密封垫片，设置在插头表面和连接器表面之间；多个薄膜力感测元件，与所述密封垫片结合，被连接在串联电网络中，并且被配置成：响应于施加到所述密封垫片的预定位置的力超过阈值而行成通过所述串联电网络的导电路径。

所述电连接器系统还可包括限定所述连接器表面的连接器，以及被构造成接入所述连接器并且限定所述插头表面的插头。所述连接器或所述插头可包括被构造成形成到所述串联电网络的电连接的一个或更多个接触点。所述电连接器系统可包括控制器，所述控制器被电连接到所述接触点，并且被配置为：将预定的电压施加到所述串联电网络，测量通过所述串联电网络的电流，并且响应于通过所述串联电网络的电流小于预定的电流，输出诊断码。所述阈值可以是用于保持所述插头和所述连接器之间的电连接的电接触的力的大小。

当在所述预定位置中的任意一个预定位置施加的力小于所述阈值时，不形成所述导电路径。所述预定位置可与所述薄膜力感测元件的位置对应。与所述导电路径关联的电阻可随着所述力改变而改变。响应于所述力大于所述阈值，所述电阻可小于预定的电阻。

一种电连接器的密封垫片包括：弹性元件，被构造成密封插头表面和连接器表面之间的接口；薄膜，包括与所述弹性元件接触的多个力感测元件，并且被配置成限定具有电阻的电网络，其中，所述电阻由施加到所述密封垫片的压缩力来限定。所述力感测元件可被布置在多个预定位置处。

所述电连接器的密封垫片可包括另一个弹性元件，其中，所述薄膜被设置在所述两个弹性元件之间。所述电连接器的密封垫片可包括被构造成在所述电网络和控制器之间形成电连接一个或更多个电接触点。当在所述预定位置中的每一个预定位置的压缩力大于预定的力时，所述电网络的电阻可小于预定的电阻。所述电网络可响应于所述压力大于在所述预定位置中的每一个预定位置的预定的力而形成通过所述薄膜的导电路径。当在所述预定位置中任意预定位置的压缩力小于预定的力时，所述电网络的电阻可大于预定的电阻。所述弹性元件可包括从所述弹性元件突出的一个或更多个定位元件，所述一个或更多个定位元件被构造成与所述插头表面或所述连接器表面的一个或更多个插孔配合，以定位所述电连接器的密封垫片。

一种电连接器系统包括密封线圈，所述密封线圈设置在插头表面和连接器表面之间。所述电连接器系统还包括多个薄膜力感测元件，所述多个薄膜力感测元件被结合到所述密封垫片的预定位置并且被布置在所述密封垫片的预定位置，并且被配置成响应于在所述预定位置中的每个预定位置施加的力的变化而改变电阻。

所述感测元件可被电连接在所述串联电网络中，使得响应于在所述预定位置中的每个预定位置的力大于预定的力，所述串联电网络的总电阻可小于预定的电阻。响应于在所述预定位置中的任意预定位置的力小于预定的力，所述串联电网络的总电阻可大于预定的电阻。

所述电连接器系统可包括限定所述连接器表面的连接器，被构造成接入所述连接器并且限定所述插头表面的插头，以及被电连接到所述薄膜力感测元件并且被配置成与所述插头的接触点或所述连接器的接触点形成电连接的至少一个电接触点。所述电连接器系统可包括控制器，所述控制器被配置为：将预定电压施加到所述薄膜力感测元件，测量通过所述薄膜力感测元件的电流，并且响应于通过所述任意薄膜力感测元件的电流小于预定的电流，输出诊断码。

附图说明

图1描绘了在车辆中的两个电子模块的可行的连接。

图2A描绘了可行的连接器系统在断开的状态下的俯视图。

图2B描绘了插头的前视图。

图2C描绘了连接器的前视图。

图3描绘了可行的连接器系统在连接的状态下的俯视图。

图4A是可行的密封圈结构的侧视图。

图4B是可选的可行的密封圈的结构的视图。

图5A是用于密封圈的薄膜感测装置的视图。

图5B是表示薄膜感测装置的可行的电路图。

图5C是表示薄膜感测装置的可选的电路图。

具体实施方式

在此描述了本公开的实施例。然而，应该理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种和替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的特定结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅为用于教导本领域技术人员以多种方式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，可期望将与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型用于特定的应用或实施方式。

图1描绘了包括第一电子模块12和第二电子模块14的车辆10的示例。尽管只描绘了两个电子模块，但车辆10可包括两个以上的电子模块，电子模块12、电子模块14可在车辆10中执行多种功能。例如，发动机或传动装置的操作可以由电子模块中的一个进行控制，以最大限度地提高性能和燃料经济性。车辆中的电子模块的进一步的示例包括约束控制模块(RCM)、动力传动系统控制模块(PCM)和车身控制模块(BCM)。

一个或更多个线束24可便于整个车辆中的信号的交换。除了信号，电力和接地连接可通过线束24引导。线束24可包括在电气系统的各个点之间形成电连接的导体。在描绘的示例中，导体可终止于第一线束连接器18和第二线束连接器22。尽管线束24被描绘为在第一线束连接器18和第二线束连接器22之间布置导体，但是线束24可包括终止于其它电子模块或系统的导体。

电子模块12、电子模块14可被构造成彼此交换信号。第一电子模块12可包括被构造成接入第一线束连接器18的第一插座或第一插头16。第二电子模块14可包括被构造成接入第二线束连接器22的第二插座或第二插头20。线束24可连接第一线束18的接触件和第二线束22的接触件。线束24可包括来自于车辆10中的其它电子模块或信号源的信号。

图2A描绘了用于电子模块的可行的连接器系统的视图，其中，所述连接器系统包括被构造成接入线束连接器120的连接器插头104。在图2A中示出的线束连接器120和插头104处于未连接的位置。图2B描绘了可行的插头104的前视图，图2C描绘了可行的线束连接器120的前视图。图3描绘了当插头104和线束连接器120处于连接的位置时的连接器系统的视图。

电子模块可包括被构造成容纳和保护相关的电子组件的壳体100。连接器插头104可包括插头外壁114，插头外壁114从壳体100延伸以限定用于多个插针108的空腔102。连接器插头104的插头外壁114还可被构造成便于与线束连接器120的连接。插头外壁114可包括被构造成用于将线束连接器120固定至连接器插头104的一个或更多个倾斜的突起116。在描绘的示例中，插头外壁114可形成大致矩形空腔102。由插头外壁114形成的形状不限于描绘的形状，并且其它的形状适用于在此描述的连接器系统。

插针108可以是从连接器插头104的底表面延伸至空腔102中的导电元件。插针108可被构造成被线束连接器120中的相关的导电插孔122容纳。插针108可连接至导电元件112，导电元件112被构造成将插针108电连接至控制器110或其它电气或电子电路。在连接的位置，插针108和线束连接器的相关的插孔122可电接触以形成导电路径。

线束连接器120可包括被构造成隐藏和保护线束连接的壳体132。线束连接器120可包括连接插座134，连接插座134被构造有多个插孔122，按照匹配连接器插头104的插针108的位置的模式来构造多个插孔122。线束连接器120可包括被构造成围绕插头外壁114安装的线束外壁128。线束外壁128和连接插座134可形成围绕连接插座134的通道144，通道144被构造成容纳连接器插头104的外壁114。线束外壁128可包括一个或更多个开口或凹口130，一个或更多个开口或凹口130被构造成与连接器插头104的倾斜的突起116配合以将线束连接器120固定至连接器插头104。通道144还可调整大小并且被构造成容纳密封垫片106。密封垫片106可被安装至通道144中以密封连接器插头104和线束连接器120之间的接口。

连接器系统可被构造成形成密封的接口，所述密封的接口防止污染物到达形成电连接的插针108和插孔122。可使用密封圈或垫片106来实现该密封。密封垫片106可由弹性材料构成。密封垫片106可被构造成被放置在线束连接器120或插头104中。密封垫片106可通过填充线束连接器120的表面和连接器插头104的表面之间的空间来起作用。当施加使线束连接器120和连接器插头104移动至更为紧密的接触的锁定力时，密封垫片106可压缩以填充所述表面之间的任何间隙。密封垫片106可形成限定用于容纳连接插座134的开口的连续的表面。

在描绘的结构中，当线束连接器120被朝向插头104移动时，密封垫片106在通道144中移动。在完全接合的位置，密封垫片106可与连接器插头104的表面接触并与线束连接器120的表面接触。在示出的结构中，线束连接器120的表面在通道144中，并且连接器插头104的表面是插头外壁114的表面。

密封垫片106可被构造成在线束连接器120与插头104完全接合时接触插头表面和线束连接器表面。当施加足够的力时，插头和线束连接器之间的连接接口可被密封，从而防止水分和其它污染物影响电连接。

线束连接器120可包括被构造成将线束连接器固定或锁定至插座的锁闩元件。描绘的锁闩机构是插头104的倾斜的突起116和线束连接器120的凹口130。在此公开的密封垫片106可应用于任何锁闩机构。在一些结构中，锁闩元件可以是枢转地连接至线束连接器120的壳体132的构件。当线束连接器120匹配到插头104时，锁闩元件可枢转至锁定位置。插头104可包括被构造成在处于锁定位置时防止锁闩元件枢转的一个或更多个突起。随着锁闩元件朝向锁定位置枢转，线束连接器120可朝向插头104移动。这种移动使得线束连接器120的连接器接触件122和插头104的插头接触件108彼此物理接触。这种物理接触为电信号在控制器110和线束124之间流动建立路径。在一些结构中，锁闩元件可以是插头104的一部分。在锁定的位置，密封垫片106可密封连接器插头104和线束连接器120之间的接口。

尽管附图描绘了具有插针108的连接器插头104和具有导电插孔122的线束连接器120，但是这种结构可以颠倒。例如，连接器插头可具有导电插孔，并且线束连接器可具有插针。此外，在一些结构中，密封垫片106的位置可以是不同的。在此公开的密封垫片106可应用于使用密封垫片的任何类型的连接器系统。

不论锁闩元件的具体结构如何，线束连接器120和连接器插头104的连接可能不足以确保插针108和插孔122的适当的电接触。例如，由于凹口130错位或损坏，锁闩元件可能不能被突起116完全地固定。还未施加足够的力以使得所有凹口130和倾斜的突起116彼此接合。作为另一示例，倾斜的突起116可能损坏或缺失以至于阻碍了在锁定位置上的保持。在其它示例中，在线束连接器120和连接器插头104之间可能存在阻止移动至锁定位置的障碍物。此外，弯曲的插针或接触件可能会阻碍朝向锁定位置的移动。当线束连接器120在锁定位置没有被充分地闩上时，存在接触件未实现稳定的物理接触的风险。在一些情况下，接触件之间的物理接触可能会间断。

插针108和插孔122之间的物理接触间断或没有的结果是可能有害于适当的车辆操作。在一些情况下，可监测电信号并且可检测到问题从而可引发警告灯。在其它情况下，间断的操作可能导致不能被可靠地检测到的错误操作。在车辆售后服务之后，这些连接问题的风险可能增加。在售后服务期间，线束连接器120可被断开和重新连接。如果在重新连接期间出现问题，会期望在将车辆交还给客户之前识别出该问题。例如，可能直到车辆被交还给客户之后才识别出松开的连接。这可能导致客户为了检修必须返还车辆，从而导致客户对服务不满意。识别被正确地连接的线束连接器120和连接器插头104的方法可以改进车辆的装配和售后服务。

为检测正确安装的线束连接器120，密封垫片106中可包含感测装置。在图4A和4B中描绘了密封垫片106的可行的结构。薄膜感测装置202可与密封垫片106结合，以检测将线束连接器120固定至连接器插头104的锁定力的充分性。薄膜感测装置202可包括位于薄膜感测装置202的各个位置的多个薄膜感测元件206。

连接器插头104可包括第一插头接触点140和第二插头接触点142，第一插头接触点140和第二插头接触点142被构造成与薄膜感测装置202的第一电路接触点230和第二电路接触点232形成电接触。第一插头接触点140和第二插头接触点可电连接至控制器110。

薄膜感测装置202可包括力感测元件206，力感测元件206提供随着作用在感测元件206上的压力或应变变化而变化的信号。薄膜感测元件206的电阻和/或电容可随着施加至感测元件206的力变化而变化。力感测元件206可以是应变仪类型的传感器，其中，力感测元件206的变形引起电阻的改变。

薄膜感测装置202可包括在电路中连接薄膜感测元件206的导电迹线(electrically conductive trace)。导电迹线可构建感测元件206的串联电连接。在一些结构中，导电路径可以是并联的，使得每个感测元件206可被连接至单独的电路。迹线可被构造成在串联的、并联的或串联和并联的一些组合的电路布置中连接感测元件206。

薄膜感测装置202可被构造成是密封元件106的组成部分。薄膜感测装置202可被调整大小和形状，以与密封元件106匹配。感测装置202可在第一密封层200和第二密封层204之间分层。第一密封层200和第二密封层204可由弹性材料形成。感测装置202可连接或结合至第一密封层200和/或第二密封层204。在一些结构中，第一密封层200和第二密封层可由不同的材料构成。在一些结构中，第一密封层200和第二密封层204可完全包围薄膜感测装置202，使得薄膜感测装置202完全被弹性材料围绕。在一些结构中，薄膜感测装置202可仅被连接至第一密封层200。

薄膜感测装置202可包括第一电路接触点230和第二电路接触点232。电路接触点230、232可被构造成将由感测元件206形成的电路连接至外部装置。电路接触点230、232可被构造成从薄膜感测装置202延伸的插针。在描述的构造中，存在两个电路接触点230、232，但是其它结构可包括另外的接触点。在一些结构中，电路接触点230、232可被构造成被电连接至第一插头接触点140和第二插头接触点142。在一些结构中，插头接触点140、142可以是被构造成接入电路接触点230、232的导电插孔。

第一密封层200可被构造有一个或更多个通道250、252，通道250、252是被构造成允许电路接触点230、232通过第一密封层200的通道。在一些结构中，可选地，导电通道可通过第二密封层204进行布置。在可选的配置中，电路接触点230、232可以是薄膜感测装置202的表面上的导电迹线。导电元件可插入到通道250、252中，以在电路接触点230、232和插头接触点140、142之间建立导电连接。

例如，第一密封层200可被定向为接触连接器插头104。第二密封层204可被定向为接触线束连接器120的表面。在一些结构中，导电元件可通过第一密封层200或第二密封层204布置，以在感测装置202和连接器插头104或线束连接器120之间建立电接触。在一些结构中，薄膜感测装置202可包括被定向至由连接器插头104限定的空腔102中的导电突起。该突起可被构造成接触被连接至连接器插头104或线束连接器120的导电元件140、142。

第一密封层200和/或第二密封层204可包括用于辅助装配和安装的一个或更多个定位元件208。在描绘的结构中，定位元件208被结合到第一密封层200并可朝向连接器插头104延伸。连接器插头104的表面可限定被定位并且构造成当密封垫片106朝向连接器插头104移动时容纳定位元件208的开口。定位元件208可用于将密封垫片106引导到邻近连接器插头表面的合适位置中。在一些结构中，定位元件208可被结合到第二密封层204并朝向线束连接器120延伸。线束连接器120的表面可限定用于容纳定位元件208的开口。

图5A描绘了薄膜感测装置202的可行的结构。图5A描绘了薄膜感测装置202周围的薄膜感测元件206的可行的位置。图5B描绘了感测装置202的对应的电路表示，其中，感测元件206被表示为开关元件220。在一些结构中，薄膜感测装置202可以是以串联方式电连接以形成串联电网络的一系列的薄膜感测元件206。薄膜感测元件206可由开关元件220来表示。当线束连接器120未完全接合时，开关元件220可处于断开状态。当线束连接器120以至少某一预定量的力与插头104接合时，开关元件220可处于闭合状态。在该结构中，感测元件206可被定位在密封元件106的周边。

控制器110可包括至电源226的连接。电源226可通过电阻器224连接至串联电网络。串联电网络可通过由第一电路接触点230连接至第一插头接触点140而建立的电连接连接到电源226。控制器110可包括至地基准222的连接。地基准222可通过由第二电路接触点232连接至第二插头接触点142而建立的电连接连接到串联电网络。当所有的开关元件206闭合时，可选择电阻器224来限制流过串联电路的电流。控制器110可被配置成测量串联电网络的电压或电流。控制器110可包括用于对电压信号或电流信号进行缩放和滤波的模数转换器和电路。例如，电压测量点228可被选择为第一插头接触点140处的电压。控制器110还可被配置成测量电源226的电压。可基于电源226和电压测量点228之间的电压差来计算流经电阻器224的电流。该电流可被计算为该电压差除以电阻器224的电阻值。

在使用开关元件220描述的结构中，第一插头接触点140的电压可由控制器110来进行监测。当开关元件206中的任意一个断开时，控制器可读取电压，所述电压是电源226的电压。即，当开关元件206中的任意一个处于断开状态时，流经电路的电流可为零。当所有的开关元件220闭合时，控制器110可读取电压，所述电压为地基准222。

图5C描绘了薄膜感测装置202的另一可行的电路表示，其中，感测元件被表示为可变电阻元件240。可变电阻元件240可被电连接以形成串联电网络。当线束连接器120未接合时，可变电阻元件240可具有高电阻。在未接合的状态下，可能存在流经电路的小电流。在测量点228处的电压可接近电源226的电压。当使用较大的力来连接线束连接器120时，可变电阻元件240电阻可减小，并且流过电路的电流可增加。在锁定的位置，可变电阻元件240可几乎没有电阻，使得电流流经由控制器110的电阻224限定的电路。在完全连接的状态下，在测量点228处的电压可更为接近地基准222的电压。在测量点228处的电压可通过由电阻224和感测元件240的组合电阻限定的分压网络来确定。当线束连接器120与连接器插头104完全地分离时，在测量点228处的电压可以是电源226的电压。

在一些结构中，所述电路可被配置成在线束连接器120断开时测量第一电压，并在线束连接器120连接时测量第二电压。所述电压差可以是线束连接器120连接和断开连接时的预期的电阻值的函数。

密封垫片106的厚度可被选择为在预定量的力被施加至密封垫片106时提供感测元件206的预定的变形。当线束连接器120和连接器插头104向一起靠近时，密封垫片106可压缩。在锁定的位置，预定的压缩力可被施加到密封垫片106。预定的压缩力可以是使得薄膜感测装置202中的所有的感测元件206闭合以接通电路。可选择允许锁定力的一些变化的预定的压缩力。

控制器110可监测在电压测量点228处的电压，以确定预定的压缩力是否被施加在连接器接口上。如果该电压不在指示预定压缩力的电压的预定范围内，则控制器110可存储诊断指示符。诊断指示符可触发车辆中的警示灯。诊断指示符还可触发诊断状况在非易失性存储器中的存储，以供诊断工具的后续检索。诊断指示符可提供受到影响的特定连接的指示。

将薄膜感测装置202结合(integrate)到密封垫片106中提供了多种益处。由于使用了薄膜技术，所以对密封垫片106的宽度的影响降至最低。薄膜感测元件206位于密封接口处并可提供密封和电连接的有效性的精确指示。可以很容易地将薄膜感测装置202与现有的密封垫片和连接器接口结合在一起。感测装置202可通过指示哪个连接器受到影响来诊断连接器系统的间断连接的原因。

在此公开的过程、方法或算法可被交付到处理装置、控制器或计算机，或者，由处理装置、控制器或计算机来实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可被存储为可由控制器或计算机以多种形式执行的数据和指令，其中，所述数据和指令包括但不限于永久地存储在非可写存储介质(诸如，ROM装置)上的信息以及被可变地存储在可写存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁介质和光学介质)上的信息。所述过程、方法或算法还可在软件可执行对象中被实现。可选地，可使用合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置)或硬件、软件和固件组件的组合来整体或部分地实现所述过程、方法或算法。

虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述权利要求所涵盖的所有的可能形式。说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各个实施例的特征进行组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望的特性，各个实施例已经被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据特定应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、装配的容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定的应用。

Claims (7)

1.一种电连接器系统，包括：

连接器，限定连接器表面；

插头，被构造成接入所述连接器，并且限定插头表面；

密封垫片，设置在插头表面和连接器表面之间；

多个薄膜力感测元件，与所述密封垫片结合，所述多个薄膜力感测元件电连接以形成串联电网络，并且被配置成：响应于施加到所述密封垫片的预定位置的力超过阈值而形成通过所述串联电网络的导电路径，其中，所述阈值是用于保持所述插头和所述连接器之间的电连接的电接触的力的大小。

2.如权利要求1所述的电连接器系统，其中，所述连接器或所述插头包括被配置为形成与所述串联电网络的电连接的一个或更多个接触点。

3.如权利要求2所述的电连接器系统，还包括：

控制器，电连接到所述接触点，并且被配置为：将预定的电压施加到所述串联电网络，测量通过所述串联电网络的电流，并且响应于通过所述串联电网络的电流小于预定的电流，输出诊断码。

4.如权利要求1所述的电连接器系统，其中，当在所述预定位置中的任意一个预定位置施加的力小于所述阈值时不形成所述导电路径。

5.如权利要求1所述的电连接器系统，其中，所述预定位置与所述薄膜力感测元件的位置对应。

6.如权利要求1所述的电连接器系统，其中，与所述导电路径关联的电阻随着所述力改变而改变。

7.如权利要求6所述的电连接器系统，其中，响应于所述力大于所述阈值，所述电阻小于预定的电阻。

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