CN111751030A - 车辆闭合件压力传感器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于测量车辆闭合构件的压力的装置，所述装置包括压敏顶端、基部、多个电导体、和颈部。所述压敏顶端被配置为输出对应于所述压敏顶端处的压力的电子信号。所述电导体将所述压敏顶端电耦接到所述基部。所述颈部包括内层和外层。所述内层围绕所述电导体设置。所述外层围绕所述内层设置。所述颈部沿着所述颈部的长度是柔性的。

Description

车辆闭合件压力传感器

技术领域

本公开涉及用于测量车辆闭合件的闭合压力的装置。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的发明背景，并且可不构成现有技术。

在车辆组装操作中，闭合构件诸如门和后备箱盖必须准确地组装在门框、后备箱开口、发动机罩开口等内。当闭合构件不对准或者闭合构件或框架超出公差或外围密封件(例如，挡风雨条)安装不当时，闭合构件周围的区域可对外围密封件施加不足或过度的压力。外围密封件上的压力不足可导致漏水或风噪声、振动和声振粗糙(NVH问题)。外围密封件上的过度压力可导致使闭合构件闭合需要很大的力。

在一些车辆构型中，该外围密封件由闭合构件和车身形成的曲折路径来隐藏。用于测量外围密封件的闭合压力的典型压力传感器以准确并且可重复地检测闭合压力的方式定位可能是困难的。

本公开解决了与传统车辆闭合件压力感测装置相关联的这些问题。

发明内容

本节提供了本公开的大体概述，并非全面公开其全部范围或其所有特征。

在一种形式中，用于测量车辆闭合构件的压力的装置包括压敏顶端、基部、多个电导体、和颈部。所述压敏顶端被配置为输出对应于所述压敏顶端处的压力的电子信号。所述电导体将所述压敏顶端电耦接到所述基部。所述颈部包括内层和外层。所述内层围绕所述电导体设置。所述外层围绕所述内层设置。所述颈部沿着所述颈部的长度是柔性的。在本公开的多种另选形式中：所述外层包括永磁体；所述内层为磁屏蔽材料；所述内层为金属布；所述颈部包括护套部分和止动部分，所述止动部分邻近所述压敏顶端并从所述护套部分向外径向延伸；所述装置还包括耦接到所述基部的柄部；所述基部包括视觉输出件，所述视觉输出件被配置为在视觉上向操作者指示由所述压敏顶端检测到的压力；所述视觉输出件包括灯、数字显示器或模拟显示器；所述装置还包括耦接到所述基部或所述柄部的至少一个按钮或开关；所述装置还包括缆线，所述缆线耦接到基部并从所述基部延伸，所述缆线被配置为将基部电耦接到外部系统，以在所述基部和所述外部系统之间传输数据、电力、或者数据和电力两者；所述装置还包括无线发射器，所述无线发射器耦接到所述基部并被配置为与所述外部系统通信以在所述基部和所述外部系统之间传输数据；所述颈部具有被配置为将所述压敏顶端支撑在所述基部上方的刚度；所述颈部为弹性材料，所述弹性材料被配置为当所述车辆闭合构件处于闭合位置时适形于曲折形状并且当从所述车辆闭合构件释放时恢复到初始形状；所述颈部被配置为围绕颈部的中心轴线扭转；所述第一层和所述第二层具有管状形状；所述外层包括多个区段；所述内层沿着所述颈部的长度是连续的；所述颈部沿着所述颈部的整个长度是柔性的。

在另一种形式中，用于测量车辆闭合构件的压力的装置包括压力传感器、基部、多个电导体、和护套。所述压力传感器被配置为输出对应于由所述压力传感器检测到的压力的电子信号。所述电导体将所述压力传感器电耦接到所述基部。所述护套的近侧端部耦接到所述基部。所述护套的远侧端部耦接到所述压力传感器。所述护套包括内层和围绕所述内层设置的外层。所述内层围绕所述电导体设置。所述护套具有弹性，所述弹性使护套朝着初始形状偏压，同时允许所述护套围绕曲折形状挠曲。在本公开的多种另选形式中：所述外层包括永久磁化材料，并且所述内层为金属的。

根据本文提供的描述，其他的适用性领域将变得显而易见。应当理解，说明书和具体示例仅旨在用于说明目的，并非旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了更好地理解本公开，现在将通过示例的方式描述其各种形式，参考附图，其中：

图1为根据本公开的教导内容的示例性车辆闭合件压力传感器的平面图；

图2为沿图1所示的线2-2截取的图1的车辆闭合件压力传感器的剖视图；

图3为根据本公开的教导内容的示出沿着门框的示例性测试位置的车辆的侧视图；并且

图4为图3的车辆的透视图，示出了沿着门框定位的图1的车辆闭合件压力传感器，其中门处于打开位置；

图5为图4的车辆和车辆闭合件压力传感器的剖视图，示出了处于闭合位置的门；

图6为图5的车辆闭合件压力传感器和门框的透视图，其中从视图中移除了门；

图7为根据本公开的教导内容的处于另选测量位置的图1的车辆闭合件压力传感器的透视图；

图8为根据本公开的教导内容的具有第二构造的车辆闭合件压力传感器的一部分的剖视图；并且

图9为根据本公开的教导内容的具有第三构造的车辆闭合件压力传感器的一部分的剖视图。

本文所述的附图仅用于说明目的，并非旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述实质上仅是示例性的，并非旨在限制本公开、专利申请或用途。应当理解，在整个附图中，对应的参考标号指示类似的或对应的部件和特征部。提供示例以将本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。列出了许多具体细节，诸如特定部件、装置和方法的类型，以提供对本公开的变型形式的彻底理解。对于本领域的技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，并且本文提供的示例可包括另选的实施例且不旨在限制本公开的范围。在一些示例中，未详细描述熟知的工艺、熟知的装置结构和熟知的技术。

参考图1，示出了车辆闭合件压力传感器装置110。装置110包括压敏顶端114、颈部118、基部122和柄部126。顶端114包括薄的、平坦的压力感测元件130。在所提供的示例中，压力感测元件130被封入薄的柔性塑料膜134中并且具有从顶端114延伸的两个柔性电导体138。塑料膜134是电绝缘的。在所提供的示例中，电导体138为在塑料膜134内间隔开的平坦的、金属的或导电的聚合物条或迹线，但也可使用其他构型。顶端114被示出为圆形形状，但可为任何合适的形状。压力感测元件130可为任何合适类型的压力感测元件，诸如单点力传感器(例如，压阻传感器或分流模式传感器)，或者可被配置为感测跨顶端114的区域的压力分布。

导体138和塑料膜134轴向延伸穿过颈部118。颈部118包括护套部分142和止动部分146。护套部分142的近侧端部固定地耦接到基部122。护套部分142从基部122轴向延伸到与基部122间隔开的护套部分142的远侧端部。护套部分142是柔性的，使得其可弯曲成曲折形状(例如，如图5所示)并且也可扭转。止动部分146在护套部分142和顶端114之间固定地耦接到护套部分142的远侧端部。止动部分146从护套部分142和顶端114向外径向延伸。

另外参考图2，护套部分142包括形成分层管的内层150和外层154。在所提供的示例中，护套部分142具有大致矩形的横截面，但也可使用其他构型，诸如圆形管状形状。内层150完全包裹在塑料膜134周围来以管状方式完全环绕导体138。内层150是柔性的，使得其可弯曲成曲折形状(例如，如图5所示)并且被配置为保护塑料膜134内的导体138。

在所提供的示例中，内层150为形成围绕导体138的管形状的薄金属布或金属片。在所提供的示例中，内层150为磁屏蔽材料，诸如金属，以屏蔽导体138使其免受电磁干扰并且保护通过导体138的数据传输。内层150沿着护套部分142的整个长度轴向延伸。

外层154完全包裹在内层150周围来以管状方式完全环绕内层150。外层154是柔性的，但是具有足够的刚度以当顶端114被保持在基部122上方时(如图4所示)支撑顶端114在基部122上方的重量，而颈部118不会在顶端114的重量作用下弯曲。外层154为弹性材料，使得该外层可弯曲成曲折形状(例如，如图5所示)，并且将在被释放时自动恢复到其初始形状(例如，如图1所示的直线形)。在所提供的示例中，外层154为形成围绕内层150的管形状的薄的磁化片。在所提供的示例中，外层为永磁体。内层150被配置为屏蔽导体138使其免受外层154的磁场的影响。外层154被配置为将颈部118吸引到车辆10(图3)的铁金属部件，诸如门框14(图3)或门18(图4)。外层154的相对稳定的磁场同样被配置为帮助屏蔽导体138使其免受外部电磁干扰。外层154还耐油和化学品。

在未具体示出的另选构造中，外层154可以是不被永久磁化的材料，但仍具有将顶端114支撑在基部122上方的刚度和弹性，同时允许颈部118弯曲成曲折形状并且在被释放时恢复到其初始形状。在该另选的构造中，内层150可以是除金属布之外的不同类型的材料，诸如柔性塑料、橡胶或其他类型的布料(例如，棉或芳族聚酰胺纤维)。

回到所提供的示例，基部122包括外壳158、控制模块162、一个或多个输入件(例如，按钮166)和一个或多个指示器(例如，指示灯170和/或显示器174)。控制模块162设置在外壳158内并耦接到导体138以与该导体电通信，以接收来自顶端114的指示该顶端114处的压力的信号。在所提供的示例中，装置110由设置在外壳158内并连接到控制模块162的电池(未具体示出)供电。在所提供的示例中，示出了两个按钮166，但可包括更多或更少的按钮。虽然按钮166被示出与指示器位于基部122的相同侧上，但按钮166可位于基部122上或基部122外的任何合适的位置，诸如在柄部126上。该按钮连接到控制模块162并被配置为允许操作者使用按钮166操作传感器。尽管本文示出和描述了按钮166，但输入件可以是其他类型的输入件，诸如拨动开关或柱塞开关。在未示出的另选构造中，显示器174可以是触摸屏，并且按钮166的功能可被触摸屏上的特征替换。

控制模块162被配置为接收来自导体138的信号，解释这些信号并将这些信号输出至指示灯170和/或显示器174以指示顶端114处的压力读数。指示灯170和显示器174连接到控制模块并被配置为指示装置的状态。例如，显示器174可显示指示顶端114处的压力的压力值或力的力值。显示器174可以是模拟的或数字的，并且可显示压力或力的数字和/或图形解释。在所提供的示例中，控制模块162可被配置为当压力/力高于可接受的压力/力的上限时点亮指示灯170中的一个指示灯，当压力/力低于可接受的压力/力的下限时点亮指示灯170中的不同一个指示灯，并且当压力/力在可接受的限度内时点亮指示灯170中的第三个指示灯。可接受的压力/力极限可存储在控制模块上。因此，操作者可快速评估顶端114处的压力/力。虽然未具体示出，但是指示器可另选地或除此之外包括用于提供听觉指示的扬声器。

柄部126固定地耦接到基部122中与颈部118相反的一侧。柄部126被配置为允许操作者握持装置110。虽然未具体示出，但是按钮166中的一个或多个按钮可位于柄部126上，代替位于基部122上的按钮或作为其补充。

控制模块162可包括被配置为将数据(例如，压力/力数据)从装置传输到外部系统的无线发射器诸如外部计算机或数据库。在一个另选构造中，线(未示出)可耦接到控制模块162并从基部122或柄部126延伸，以将装置110连接到外部系统和/或向装置110提供电力。在未示出的另一个另选构造中，基部122或柄部126可包括装置端口，诸如通用串行总线(USB)端口或类似的数据端口。输出装置(例如，USB闪存驱动器；未示出)可插入到装置端口(未示出)中，使得可将数据从装置110下载到输出装置(未示出)。

装置110可如美国专利申请15/356,150号(美国公布2018/0143088号)中所述地使用，该专利申请随本专利申请共同拥有。美国专利申请15/356,150号的全部公开内容以引用方式并入本文。一般来讲，并且参考图3和图4，装置110可用于检测车辆闭合件诸如门18和车辆门框14的闭合压力。装置可检测设置在门18和门框14之间诸如沿着门框14的周边设置的密封件22(例如，挡风雨条)处的压力。虽然图3示出了沿着密封件22的具体测试位置26，但该装置可在沿着密封件22的任何位置处使用。

具体参考图4，车辆10内的操作者(未示出)可握持装置110的柄部126并且将顶端114沿着密封件22定位在期望的位置。颈部118的外层154的磁场可抵靠门框14保持颈部118，以阻止顶端114的意外移动而偏离对准。然后可闭合门18。图5示出了闭合门18的横截面，其中顶端114设置在密封件22和门18之间，并且颈部118围绕在门18和门框14之间的曲折路径弯曲。在所提供的示例中，颈部118在多个不同的方向上弯曲。图6的侧透视图同样示出了该曲折路径，在该图中，为了清楚起见，未示出门18。

颈部118的柔韧性还允许基部122和柄部126相对于门框14的精确角度和扭转的变化。因此，尽管不同的操作者有不同的握持位置，但测量的重复性和准确性得以保持。止动部分146被配置为由门18、门框14或密封件22的一部分阻挡，以便将顶端114适当地定位在密封件22上。因此，止动部分146阻止顶端114移动超过密封件22。

在装置110定位在密封件22上的情况下，操作者可推动按钮166中的一个按钮以操作装置110进行压力测量。在进行测量之后，打开门18并且颈部恢复到其初始(例如，直线)形状。然后操作者可将装置110移动至下一待测试位置。

参考图7，可另选地将装置110保持在车辆10的外部，使得顶端114在密封件22上对准。

参考图8，示出了具有第二构造的护套部分142’。除了本文另外示出或描述的，护套部分142’类似于护套部分142(图1、图2和图4至图7)。类似的特征部用类似的参考标号或类似但带有撇号的参考标号表示。除了单个连续外层之外，外层154’被分段成多个区段(例如，区段810、812、814、816、818)。区段810、812、814、816、818可如图所示地完全隔开，或者可在其间包括薄的连接件(未示出)以允许更大的柔韧性。区段810、812、814、816、818可以是单独柔性的。另选地，区段810、812、814、816、818可各自为更刚性的，而护套部分142’的总体柔韧性通过分段实现。

参考图9，示出了具有第三构造的护套部分142”。护套部分142”类似于护套部分142(图1、图2和图4至图7)和护套部分142’(图8)，除了本文另外示出或描述的。类似的特征部用类似的参考标号或类似但带有双撇号的参考标号表示。在该示例中，外层154”被分段成多个区段(例如，第一区段910、912、914、916和第二区段922、924、926)。第二区段922、924、926中的对应一个第二区段轴向地处于第一区段910、912、914、916中的相邻两个第一区段之间。第一区段910、912、914、916可类似于外层154和区段810、812、814、816、818被永久磁化。第二区段922、924、926是弹性材料诸如橡胶。第一区段910、912、914、916可以是单独柔性的或各自为更刚性的，而护套部分142”的总体柔韧性通过分段和第二区段922、924和926来实现。

如本文所用，短语A、B和C中的至少一个应理解为意指使用非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)，并且不应理解为意指A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个。

除非另外明确指出，否则在描述本公开的范围时，指示机械/热特性、组分百分比、尺寸和/或公差或其他特性的所有数值将被理解为由词“约”或“大约”修饰。由于各种原因(包括工业实践、制造技术和测试能力)，这种修饰是期望的。

本文所用的术语仅是为了描述具体的示例性形式，并非旨在进行限制。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式的“一个”、“一种”和“该”也可旨在包括复数形式。术语“包括”和“具有”是相容的，因此指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。除非将本文所述的方法步骤、工艺和操作具体地识别为执行的顺序，否则本文所述的方法步骤、工艺和操作不应理解为必须要求以所讨论或示出的特定顺序进行执行。还应当理解，可采用附加的或另选的步骤。

本公开的描述实质上仅是示例性的，因此，不脱离本公开的实质内容的示例旨在处于本公开的范围内。此类示例不应被视为背离本公开的实质和范围。本公开的广义教导内容可以多种形式来实现。因此，虽然本公开包括具体示例，但本公开的真实范围不应受到如此限制，因为在对附图、说明书和以下权利要求书进行研究后，其他修改将变得显而易见。

根据一个实施例，内层和外层具有管状形状。

根据本发明，提供了一种用于测量车辆闭合构件的压力的装置，所述装置具有：压力传感器；基部；将所述压力传感器电耦接到所述基部的多个电导体，所述压力传感器被配置为输出对应于由所述压力传感器检测到的压力的电子信号；和护套，所述护套的近侧端部耦接到所述基部，所述护套的远侧端部耦接到所述压力传感器，所述护套包括内层和围绕内层设置的外层，所述内层围绕电导体设置，所述护套具有弹性，所述弹性使护套朝着初始形状偏压，同时允许所述护套围绕曲折形状弯曲。

根据一个实施例，所述外层包括永久磁化材料，并且所述内层为金属的。

Claims (15)

1.一种用于测量车辆闭合构件的压力的装置，所述装置包括：

压敏顶端，所述压敏顶端被配置为输出对应于所述压敏顶端处的压力的电子信号；

基部；

多个电导体，所述多个电导体将所述压敏顶端电耦接到所述基部；和

颈部，所述颈部包括内层和外层，所述内层围绕所述电导体设置，所述外层围绕所述内层设置，所述颈部沿着所述颈部的长度是柔性的。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述外层包括永磁体。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述内层为磁屏蔽材料。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述内层为金属布。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述颈部包括护套部分和止动部分，所述止动部分邻近所述压敏顶端并从所述护套部分向外径向延伸。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，还包括耦接到所述基部的柄部。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述基部包括视觉输出件，所述视觉输出件被配置为在视觉上向操作者指示由所述压敏顶端检测到的压力，其中所述视觉输出件包括灯、数字显示器或模拟显示器。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，还包括耦接到所述基部或所述柄部的至少一个按钮或开关。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，还包括：

缆线，所述缆线耦接到所述基部或柄部并从所述基部或柄部延伸，所述缆线被配置为将所述基部电耦接到外部系统，以在所述基部和所述外部系统之间传输数据、电力、或者数据和电力；和/或

无线发射器，所述无线发射器耦接到所述基部并被配置为与外部系统通信以在所述基部和所述外部系统之间传输数据。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述颈部具有被配置为将所述压敏顶端支撑在所述基部上方的刚度。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述颈部为弹性材料，所述弹性材料被配置为当所述车辆闭合构件处于闭合位置时适形于曲折形状并且当从所述车辆闭合构件释放时恢复到初始形状。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述颈部被配置为围绕所述颈部的中心轴线扭转。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述外层包括多个区段。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述内层沿着所述颈部的长度是连续的。

15.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述颈部沿着所述颈部的整个长度是柔性的。

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