CN114008429A - 具有快速连接特征的防夹传感器和将其连接至电线线束的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种接触式传感器及其构造方法。接触式传感器具有沿着轴线在第一端部与相反的第二端部之间延伸的传感器本体。传感器本体具有从第一端部延伸至第二端部的内腔。第一导体在第一端部与第二端部之间延伸穿过内腔。第二导体以与第一导体间隔开的关系在第一端部与第二端部之间延伸穿过内腔。电线线束邻近于传感器本体的第一端部和第二端部中的至少一者固定成与第一导体和第二导体电连通。第一导体和第二导体不从内腔轴向向外延伸超过传感器本体的第一端部和第二端部。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年6月19日提交的、序列号为62/863,749的美国临时申请的权益，该美国临时申请的全部内容通过参引并入本文中。
技术领域
本公开总体上涉及传感器，并且更具体地，涉及用于车辆比如用于车辆座椅、车窗和闭合面板的压力传感器和挤夹传感器，在车辆座椅、车窗和闭合面板处，需要检测人或一些其他物体的存在。
背景技术
该部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
已知的是，如果在面板被关闭时检测到外来障碍物或物体，则应用挤夹传感器来防止动力车窗或闭合面板比如升降门或侧门关闭。还已知的是，将开关应用于汽车座椅以检测乘客的存在，这又可以启用或停用通常被称为安全气囊的充气约束装置。挤夹传感器和开关有不同的形式，包括非接触式传感器比如基于电容变化的那些传感器以及依赖于与外来物体接触引起的传感器的物理变形的接触式传感器。
接触式挤夹传感器通常以在相反的端部之间延伸的传感器本体条的形式被应用。传感器本体条通常包括橡胶条，该橡胶条构造成沿着并邻近于所述应用比如车门的周缘布设。橡胶条是导电的并且嵌入两根小直径的导电电线，所述两根小直径的导电电线通常以一定气隙彼此间隔开。电阻器通常邻近于传感器本体条的第一自由端部固定成与两根导电电线的第一端部电连通，并且电线线束通常邻近于传感器本体条的与第一自由端部相反的第二连接器端部固定成与两根导电电线的与第一端部相反的第二端部电连通。当两根导电电线在直接施加到传感器本体条的外部非导电护套——该护套通常为非导电弹性材料，其中，外部护套包裹内部导电橡胶条和两根导电电线——上的冲击力下彼此接触时，导电电线之间的电阻下降，并且以可操作的方式连接至电线线束的连接器的微控制器检测电阻或电压的下降，从而在电阻或电压下降超过预定阈值时检测物体。
尽管上述接触式挤夹传感器通常可用于执行它们的预期功能，但是由于接触式挤夹传感器的结构以及它们的构造方法和与之相关的许多步骤导致了一些问题，所述结构包括其各种部件之间相互连接的结构机构。例如，在将电阻器附接至两根导电电线的第一端部期间以及在将电线线束附接至两根导电电线的第二端部期间，通常会遇到困难。不仅通常难以进行安全且可靠的电连接，而且通常耗时且成本高。上述挑战中的一些挑战来自于必须首先剥离外部非导电护套以及导电橡胶条的一部分，以使期望长度的两根导电电线在传感器本体条的第一端部和第二端部中的每一端部处暴露，使得所暴露的期望长度的电线从外部非导电护套轴向向外延伸。在不损坏导电电线的情况下，相当精确地暴露期望长度是重要的，否则与暴露长度的电线进行安全可靠连接的能力可能会折衷。由于随后必须将暴露长度的两根导电电线压接至从电阻器延伸的电线以及电线线束的电线，因此出现进一步的过程和挑战，特别是在暴露电线的长度与所期望的长度不同的情况下。如果许多步骤中的任何步骤没有被正确执行，则整个部件、特别是传感器本体条可能会被降级为废品。
因此，期望提供一种消除或减轻上述缺点中的至少一个或更多个缺点的接触式挤夹传感器/开关及其构造方法。
发明内容
该部分提供了本公开的总体概述，并且不意在全面列出与本文中提供的详细描述中描述和图示的发明构思相关联的所有特征、优点、方面和目的。
本公开的目的是提供一种接触式传感器，该接触式传感器克服了与已知的接触式传感器相关联的问题中的一个或更多个问题。
本公开的另一目的是提供一种接触式挤夹传感器，该接触式挤夹传感器克服了与已知的接触式挤夹传感器相关联的问题中的一个或更多个问题。
本公开的另一目的是提供一种构造接触式传感器的方法，该方法克服了与已知的构造接触式传感器的方法相关联的问题中的一个或更多个问题。
本公开的另一目的是提供一种构造接触式挤夹传感器的方法，该方法克服了与已知的构造接触式挤夹传感器的方法相关联的问题中的一个或更多个问题。
本公开的另一目的是提供一种构造接触式传感器比如接触式挤夹传感器的方法，与已知的构造接触式传感器的方法相比，该方法减少了过程步骤的数目。
本公开的另一目的是提供一种在其各个部件之间具有可靠、耐用且持久的电连接的接触式传感器比如接触式挤夹传感器。
根据这些和其他目的，本公开的一方面是提供一种用于在包括动力升降门、动力车窗、动力天窗、动力行李箱盖的动力闭合系统中使用以及在装饰面板运动检测、外部门把手启用压力检测、非平面开关应用例如包括车辆座椅上的乘员检测中使用的可变电阻接触式传感器。
本公开的相关方面是提供一种接触式传感器，该接触式传感器可成形为具有任何期望的形状，如沿大体横向于接触式传感器的纵向、在长度方向上延伸的轴线截取的侧向横截面观察到的。
本公开的相关方面是提供一种接触式传感器的传感器本体，该传感器本体是可挤压的，从而降低与制造相关联的成本。
本公开的相关方面是提供一种接触式传感器的传感器本体，该传感器本体是可模制的，从而能够以成本有效的方式形成形状复杂的传感器本体、包括非对称形状的传感器本体。
根据这些和其他方面，提供了一种可变电阻接触式传感器，该可变电阻接触式传感器包括沿着轴线在第一端部与相反的第二端部之间延伸的传感器本体。传感器本体具有内腔，其中，第一导体在第一端部与第二端部之间延伸穿过内腔，并且第二导体以与第一导体整体间隔开的关系在第一端部与第二端部之间延伸穿过内腔。电线线束邻近于传感器本体的第一端部和第二端部中的一者固定成与第一导体和第二导体电连通，其中，第一导体和第二导体不从内腔轴向向外延伸超过传感器本体的第一端部和第二端部。
根据本公开的另一方面，电阻器可以邻近于传感器本体的第一端部和第二端部中的与电线线束相反的一者固定成与第一导体和第二导体电连通。
根据本公开的另一方面，第一导体和第二导体可以分别设置为第一电线和第二电线。
根据本公开的另一方面，第一电线和第二电线可以以与传感器本体的第一端部和第二端部大致齐平的关系终止，从而便于制造并降低与制造相关联的成本。
根据本公开的另一方面，导电电阻器连接器部分固定成与电阻器电连通，其中，导电电阻器连接器部分设置在内腔中且与第一电线和第二电线电连通。
根据本公开的另一方面，导电电阻器连接器部分可以以夹在第一电线与第二电线之间的关系沿着轴线延伸。
根据本公开的另一方面，电阻器从内腔向外设置。
根据本公开的另一方面，导电电线线束连接器部分固定成与电线线束电连通，其中，导电电线线束连接器部分设置在内腔中且与第一电线和第二电线电连通。
根据本公开的另一方面，导电电线线束连接器部分可以以夹在第一电线与第二电线之间的关系沿着轴线延伸。
根据本公开的另一方面，第一电线和第二电线保持成彼此整体不直接物理接触。
根据本公开的另一方面，第一导电材料层可以封装第一电线，并且第二导电材料层可以封装第二电线，其中，第一导电材料层和第二导电材料层保持成彼此整体不直接物理接触。
根据本公开的另一方面，导电电阻器连接器部分与第一导电材料层和第二导电材料层直接电接触。
根据本公开的另一方面，导电电阻器连接器部分可以以夹在第一导电材料层与第二导电材料层之间的关系沿着轴线延伸。
根据本公开的另一方面，导电电线线束连接器部分与第一导电材料层和第二导电材料层直接电接触。
根据本公开的另一方面，导电电线线束连接器部分可以以夹在第一导电材料层与第二导电材料层之间的关系沿着轴线延伸。
根据本公开的另一方面，电阻器可以以可操作的方式与传感器本体串联联接。
根据本公开的另一方面，电压控制的脉冲宽度调制器(PWM)可以以与传感器本体和电阻器可操作地联接的关系设置。
根据本公开的另一方面，传感器本体可以响应于在受到由外部接触产生的施加力作用时的弹性变形而表现出电阻的增加。
根据本公开的另一方面，传感器本体可以响应于由外部接触导致的温度升高而表现出电阻的增加。
根据本公开的另一方面，背衬构件可以沿着传感器本体的一部分附接在第一端部与第二端部之间，其中，背衬构件可以有助于将传感器本体附接至车辆部件。
根据本公开的另一方面，传感器本体可以设置成沿着其在第一端部与第二端部之间延伸的整个长度具有恒定的、不变的轮廓，如沿大体横向于轴线截取的侧向横截面观察到的。
根据本公开的另一方面，传感器本体可以设置成沿着其长度具有变化的轮廓，如在第一端部与第二端部之间的不同位置处沿大体横向于轴线截取的侧向横截面观察到的。
根据本公开的另一方面，微控制器可以以可操作的方式连接成与传感器本体的第一电线和第二电线中的至少一者电连通。
根据本公开的另一方面，微控制器可以以可操作的方式连接至第一电线，其中，微控制器被配置成检测由于响应于传感器本体弹性变形导致的电阻增加而导致的传感器本体的外部接触的存在。
根据本公开的另一方面，微控制器可以以可操作的方式连接至第一电线，其中，微控制器被配置成检测由于响应于由外部接触引起的温度升高导致的电阻增加而导致的传感器本体的外部接触的存在。
根据本公开的另一方面，传感器本体可以形成为长形的材料条，该长形的材料条被构造为比如用于车辆车窗的挤夹传感器。
根据本公开的另一方面，传感器本体可以配置成感测压力变化和/或温度变化。
根据本公开的另一方面，传感器本体可以配置成具有被压缩、弯曲、扭曲和/或拉伸而不会对传感器本体造成损坏的能力。
根据本公开的另一方面，提供了一种构造可变电阻接触式传感器的方法。该方法包括提供传感器本体，该传感器本体具有在第一端部与相反的第二端部之间延伸的内腔，其中，第一导体和第二导体以彼此间隔开的关系延伸穿过内腔，并且以与第一端部和第二端部大致齐平的关系终止。此外，提供电线线束组件，该电线线束组件具有电线线束连接器部分和电线线束，该电线线束包括固定至电线线束连接器部分的多根电线。然后，邻近于第一端部和第二端部中的一者将电线线束连接器部分插入到传感器本体的内腔中，并且使所述多根电线与第一导体和第二导体电连通。
根据又一方面，该方法还可以包括提供电阻器组件，该电阻器组件具有电阻器连接器部分和固定至电阻器连接器部分的电阻器。然后，邻近于第一端部和第二端部中的与电线线束相反的一者将电阻器连接器部分插入到传感器本体的内腔中，并且使电阻器与第一导体和第二导体电连通。
根据又一方面，该方法可以包括提供具有与电阻器电连通的电阻器导电区域的电阻器连接器部分，并且由于将电阻器连接器部分插入到传感器本体的内腔中使电阻器导电区域自动地与第一导体和第二电线电连通。
根据又一方面，该方法可以包括提供具有封装或大致封装第一导体的第一导电材料层的第一导体和具有封装或大致封装第二导体的第二导电材料层的第二导体，并且在将电阻器连接器部分插入到传感器本体的内腔中时使电阻器导电区域自动地与第一导电材料层和第二导电材料层直接电接触。
根据又一方面，该方法可以包括将第一导体和第二导体分别设置为第一电线和第二电线。
根据又一方面，该方法可以包括提供具有与所述多根电线电连通的电线线束导电区域的电线线束连接器部分，并且在将电线线束连接器部分插入到传感器本体的内腔中时使电线线束导电区域自动地与第一电线和第二电线电连通。
根据又一方面，该方法可以包括提供具有封装第一电线的第一导电材料层的第一电线和具有封装第二电线的第二导电材料层的第二电线，并且在将电线线束连接器部分插入到传感器本体的内腔中时使电线线束导电区域自动地与第一导电材料层和第二导电材料层直接电接触。
如本领域普通技术人员在阅读本文中的公开内容后将理解的，这些和其他方面涉及提供一种具有可变电阻传感器本体的传感器和/或开关，以用于在机动车辆的部件被接触时检测压力变化和热变化中的至少一者。
根据本文中提供的描述和附图，进一步的应用领域对于本领域普通技术人员来说将变得明显。本概述中的描述、附图和特定示例仅用于说明的目的，并不意在限制本公开的范围。
附图说明
本公开的这些和其他方面、特征和优点将容易被领会，因为本公开的这些和其他方面、特征和优点通过在结合附图考虑时参照以下详细描述会变得更好理解，在附图中：
图1是根据本公开的一个方面构造的接触式传感器的示意性立体俯视图；
图2A是图示了从图1的导体传感器的导体本体的第一端部分解的包括配置成彼此电连通的电阻器和导电电阻器连接器部分的电阻器组件的局部分解立体图；
图2B是类似于图2A的视图，其图示了组装至导体本体的第一端部的电阻器组件；
图2C至图2D是类似于图2B的被示出为部分剖开的视图；
图3A是图1的接触式传感器的电线线束和导电电线线束连接器部分的局部分解立体图；
图3B是图3A的电线线束和导电电线线束连接器部分的组装立体图；
图4A是图示了从图1的导体传感器的导体本体的第二端部分解的配置成彼此电连通的电线线束和导电电线线束连接器部分的局部分解立体图；
图4B是类似于图4A的视图，其图示了组装至导体本体的第二端部的电线线束和导电电线线束连接器部分；
图4C是类似于图4B的被示出为部分剖开的视图；
图5和图5A是类似于图4B的视图，其图示了被保护端帽覆盖的电线线束和导电电线线束连接器部分；
图6是类似于图2B的视图，其图示了被保护端帽覆盖的电阻器组件；
图6A是类似于图6的被示出为部分剖开的视图；
图7是电阻器组件的后视立体图；
图8是导电电线线束连接器部分的部分剖开的后视立体图；
图9是根据本公开的教示的一个方面的包括可变电阻导电橡胶传感器的车窗应用的示意性横截面侧视图，其中，车窗示出为处于完全升起的位置；
图10是类似于图9的视图，其中，车窗示出为处于降低位置；
图11是类似于图9的视图，其中，物体示出为阻挡车窗的向上行进并且抵接可变电阻导电橡胶传感器；
图12是根据本公开的一方面构造的传感器组件的电子示意图；
图13A是根据现有技术的用于组装接触式传感器的流程图；
图13B是根据本公开的一方面的用于组装接触式传感器的流程图；
图14是图示了根据本公开的另一方面的构造接触式传感器的方法的流程图；以及
图15是根据说明性实施方式的配备有图1的接触式传感器的机动车辆的立体图。
具体实施方式
一般来说，现在将公开根据本公开的教示构造的具有快速连接特征比如说例如构造成安装在动力汽车车窗应用内的类型的快速连接特征的接触式传感器的示例实施方式。提供了示例实施方式，使得本公开将是透彻的并且将充分地将范围传达给本领域技术人员。阐述了许多特定细节比如特定部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对于本领域技术人员而言将明显的是，不需要采用特定细节，示例实施方式可以以许多不同的形式实施，并且特定细节和示例实施方式均不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，没有详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术，因为考虑到本文中的公开内容，其对本领域技术人员而言将是容易理解的。
出于描述清楚的目的，本文在一个或更多个特定车辆应用、即动力车窗的背景下描述了本公开。然而，在结合附图阅读以下详细描述时，将清楚的是，本公开的发明构思可以应用于许多其他系统和应用，比如说例如动力升降门、动力顶部面板、行李箱盖、装饰面板运动检测；外部门把手启用压力检测；非平面开关应用，其包括例如车辆座椅上的乘客检测。
本文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而不意在是限制的。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一种”和“该”也可以意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“包括有”、“包含”和“具有”是包括性的，并且因此指出了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。除非明确标识为执行的顺序，否则本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或所图示的特定顺序来执行。还应当理解的是，可以采用附加的或替代性步骤。
当元件或层被称为“在另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，该元件或层可以直接在另一元件或层上、直接接合至、直接连接至或直接联接至另一元件或层，或者可以存在介于中间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可以不存在介于中间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)应当以相同的方式来解释。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或更多个项目的任意和所有组合。
尽管本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各个元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开来。除非上下文明确指示，否则在本文中使用术语比如“第一”、“第二”和其他数值术语时并不暗示次序或顺序。因此，在不脱离示例实施方式的教示的情况下，下面所讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
为了便于描述，本文中可以使用空间相对术语比如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“顶部”、“底部”等来描述如图所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了图中所描绘的取向之外，空间相对术语可以意在包含装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例术语“下方”可以包含上方和下方两个取向。装置可以以其他方式定向(旋转一定角度或处于其他取向)，并且本文中所使用的空间相对描述语被相应地解释。
现在更详细地参照附图，图1图示了根据本公开的各个方面的接触式传感器组件——例如比如说可以通过示例而非限制的方式用作挤夹传感器并且在下文中被简单地称为接触式传感器10的可变电阻接触式传感器组件——的实施方式，该接触式传感器10也被主动地用作开关。接触式传感器10具有至少部分地由弹性材料构成的传感器本体12。传感器本体12通过示例而非限制的方式被示出为沿着轴线13在第一端部14与相反的第二端部16之间纵向延伸。传感器本体12相对于轴线13在纵向上是挠性的，能够绕轴线13扭转并且在径向上是可压缩的。传感器本体12具有内腔18，其中，导电的第一电线20(也被称为第一导体)在传感器本体12的第一端部14与第二端部16之间延伸穿过腔18。第一电线20可以设置为金属线，但是其他构型比如导电塑料或聚合物也是可能的，或者设置为导电材料层30的电掺杂区域。第二电线22(也被称为第二导体)以与第一电线20间隔开的关系在传感器本体12的第一端部14与第二端部16之间延伸穿过腔18。第二电线20可以设置为金属线，但是其他构型比如导电塑料或聚合物也是可能的，或者设置为第二导电材料层32的电掺杂区域。电阻器24可以邻近于传感器本体12的第一端部14和第二端部16中的一者固定成与第一电线20和第二电线22电连通，并且第一端部14和第二端部16中的一者通过示例而非限制的方式被示出为第一端部14。电阻器24可以设置成产生能够由控制器检测的诊断信号电平(例如电压降)，以用于诊断例如接触式传感器10的插入状态。电线线束26邻近于传感器本体12的第一端部14和第二端部16中的与电阻器24相反的另一端部固定成与第一电线20和第二电线22电连通，并且因此传感器本体12的第一端部14和第二端部16中的与电阻器24相反的另一端部被示出为第二端部16。为了便于制造和组装，第一电线14和第二电线16不从内腔18轴向向外延伸超过传感器本体12的第一端部14和第二端部16。因此，具有设置在腔18中的第一电线20和第二电线22的传感器本体12可以被切割成期望的长度，使得第一电线20和第二电线22与相反的第一端部14和第二端部16齐平或大致齐平，并且然后被组装以完成接触式传感器12的组装，而不必首先剥离传感器本体12的任何部分以使第一电线20和第二电线22暴露。因此，如图13B的用于构造根据本公开的一方面的接触式传感器10的过程流程图所示，用于构造根据现有技术(图13A)的接触式传感器的如图13A中的星号所标识的许多过程步骤被省略，从而使接触式传感器10的制造相对于图13A的现有技术过程有效且成本低。
参照图13A，用于构造根据现有技术的接触式传感器的过程步骤可以包括在步骤100处剥离挤压件(电阻器端部)的步骤，随后在步骤200处将电阻器压接至电线。在步骤200之前，在步骤210处弯曲电阻器腿部的步骤之后是在步骤220处模制电阻器插头的步骤，然后进行到步骤200。步骤200之后是在步骤300处剥离挤压件(线束端部)，然后是在步骤400处将线束端部压接至电线。该过程还可以包括在步骤401处切割/修整/压接电线线束的端子，随后是在步骤420处将连接器组装至电线线束的步骤，然后进行到步骤400。该过程还可以包括在进行到步骤400之前在步骤430处模制线束插头以及在步骤440处模制线束密封件。进行的步骤400是在步骤500处将电线组装至线束插头的步骤，随后是在步骤600处对线束端部进行包覆成型的步骤，接下来是在步骤700处对电阻器端部进行包覆成型的步骤，然后是在步骤800处进行EOL测试。
现在参照图13B，用于构造根据本公开的一方面的接触式传感器10的步骤包括提供具有添加至其上的抗蚀剂的组装插头的步骤，抗蚀剂可以在步骤2230处预先购买，接下来是在步骤2240处将插头插入到挤压件中的步骤，然后接下来是在步骤2250处将电线组装至线束插头的步骤。该过程还可以包括下述步骤：在步骤2210处切割/修整/压接电线线束端子，然后接下来在步骤2220处将连接器组装至电线线束，然后接下来进行到步骤2500。该过程还可以包括下述步骤：在步骤2250处提供线束插头比如预先购买/组装的线束插头，然后接下来在步骤2260处模制线束密封件，然后进行到步骤2500。该过程还包括下述步骤：在步骤2510处将插头插入到挤压件中，接下来在步骤2520处对线束端部进行包覆成型，接下来在步骤2530处对电阻器端部进行包覆成型，然后接下来在步骤2540处进行EOL测试。
本文中的教示还可以应用于其他类型的接触式传感器组件，比如在题为“WideActivation angle Pinch Sensor(宽激活角度挤夹传感器)”的美国专利9,417,099中描述的接触式传感器组件。接触式传感器10也可以配置成在电容模式下具有用作电容传感器电极的上电极(可选地包括嵌入在导电树脂中的导体)和用作电容屏蔽电极的下电极(可选地包括嵌入在导电树脂中的导体)。电介质(例如外壳或本体的一部分)可以设置在上电极与下电极之间，以隔离和保持两个电极之间的距离。控制器(或传感器处理器(“ECU”))与电极电连通，以用于处理从电极接收的感测信号。
根据一方面，传感器本体12的内腔18可以由传感器本体12的在周向上连续的壁28界定。在其他方面，传感器本体12的壁28可以具有在第一端部14至第二端部16之间轴向延伸的狭缝(未示出)，从而允许第一电线20和第二电线22通过狭缝容易地设置到腔18中，如本领域普通技术人员将容易理解的。此外，应当认识到的是，传感器本体12可以形成为具有任何期望的形状，如沿侧向横截面观察到的比如圆形、椭圆形、U形或其他形状。
可以设置第一导电材料层30以周向包围和封装第一电线20，并且可以设置第二导电材料层32以周向包围和封装第二电线22。第一导电材料层30和第二导电材料层32经由沿着传感器本体12的长度在相反的端部14、16之间延伸的间隙G(在图2C和图4C中最佳地观察和识别)保持成彼此不直接物理接触且不电接触。
传感器本体12在受到由外部接触产生的施加力作用时比如通过被压缩、扭曲或拉伸而发生弹性变形，并且因此传感器本体12的导电材料层30、32表现出电阻的增加。这种外部接触可能源于与物体或人体的接触。因此，如图12中所示，在经由第一电线20和第二电线22在传感器本体12上施加电压的情况下，可以经由微控制器34检测电压的变化，该微控制器34可以配置成比如经由致动器36执行期望的和选择的任务。微控制器34可以例如使用软件算法来检测传感器本体12两端的电压的变化，以检测与传感器本体12的外部接触。
通过示例而非限制的方式，第一导电材料层30和第二导电材料层32可以由任何合适的弹性导电材料形成，并且根据一个当前优选的方面，第一导电材料层30和第二导电材料层32可以由炭黑硅橡胶形成。一种经测试的这样的炭黑硅橡胶材料具有45+/-5的肖氏A级硬度；1.16+/-0.10的比重(g/cc)；约15％+/-5％的炭黑含量；约3.0MPa+/-0.5MPa的抗拉强度(N/mm2)；以及约150至300之间的断裂伸长率(％)。此外，如上所述，传感器本体12可以形成为比如经由模制或挤压过程而采取任何期望的构型。因此，传感器本体12可以配置成符合需要压力传感器/开关的广泛的多种应用。由于被模制或挤压，形成传感器本体12的复杂性被最小化，并且因此，与传感器本体12的制造相关联的成本也被最小化。被模制或挤压允许关于传感器本体12的可成形几何形状的很大的灵活性，其中，传感器本体12可以形成为沿其长度具有均匀、恒定的轮廓，或者可以形成为沿其长度具有变化的轮廓，包括变化的宽度和/或厚度，无论是阶梯式变化还是连续变化。因此，根据应用，传感器本体12可以形成为具有几乎任何期望的形状/几何形状，以配装在预期应用中可用的包络内。除了传感器本体12可用于检测由于物理作用即压缩、拉伸、扭曲而施加的力之外，传感器本体12材料还能够检测由于材料温度的局部或整体变化而导致的人的触摸。当然，为了避免不希望的启用信号被微控制器34触发，可以通过示例而非限制的方式对微控制器34进行编程以考虑任何预期的环境条件、比如预期的热条件。
为了便于在组装时将接触式传感器10附接至匹配的车辆部件，可以沿着传感器本体12的在相反的端部14、16之间的一部分或沿着传感器本体12的整个长度附接有背衬构件38。背衬构件38可以经由任何合适的结合方式——包括粘合剂胶、压敏粘合剂、熔化、焊接或其他合适的方法——沿着背衬构件38的侧面40中的一个或更多个侧面附接至传感器本体12，并且可以沿着相反的面向外的侧面42以类似的方式附接至匹配的车辆部件。因此，应当认识到的是，双面自粘条或双面自粘带可以用于背衬构件38。
电阻器24可以设置为独立的电阻器组件44的一部分，电阻器组件44包括在下文中被称为电阻器连接器部分46的固定成与电阻器24电连通的快速连接导电电阻器连接器部分。电阻器连接器部分46配置成以与第一电线20和第二电线22可操作地电连通的方式容易地设置并固定在内腔18中。电阻器连接器部分46以夹在与其电连通的第一电线20和第二导线22之间的关系沿着轴线13延伸。在图示的示例实施方式中，电阻器连接器部分46与第一导电材料层30和第二导电材料层32直接电接触，使得电阻器连接器部分46以夹在第一导电材料层30与第二导电材料层32之间的关系沿着轴线13延伸。如图所示，电阻器连接器部分46以插头状方式简单地轴向插入在间隙G内，以使电阻器24与第一电线20和第二电线22电连通，从而在第一电线20和第二电线22与电阻器24之间建立容易且可靠的电连通，而无需剥离传感器本体12的周壁28的材料。然后，为了将电阻器组件44牢固地固定至传感器本体12，可以在电阻器组件44上设置有端帽48，其中，端帽48用于将电阻器组件44牢固地附接至传感器本体12并且保护电阻器组件44免受来自外部环境的污染和其他形式的损坏。通过示例而非限制的方式，端帽48可以由任何合适的聚合物电介质材料比如在包覆成型操作中形成。端帽48可以具有基本上符合电阻器组件44的外部形状的低轮廓形状。在其他方面，端帽48可以被预先成型并且经由任何合适的粘合剂、压配合、紧固件或其他方式固定在电阻器组件44周围并固定至传感器本体12的端部14。
为了在第一电线20和第二电线22与电阻器24之间提供电连通，电阻器连接器部分46具有在下文中被称为导电区域50的电阻器导电区域，通过示例而非限制的方式，该电阻器导电区域比如为沿着相应的相反的上部外表面52和下部外表面54延伸成与电阻器24直接电连通的导电金属条或导电材料层。应当认识到的是，导电区域50被敞开地暴露并且被定向成在将导电区域50沿着轴线13以可滑动的方式设置到内腔18中时与第一电线20和第二电线22可操作地电连通且与第一导电材料层30和第二导电材料层32直接电接触。
电线线束26可以设置为独立的电线线束组件56的一部分，电线线束组件56包括在下文中被称为电线线束连接器部分58的直接固定至电线线束26的电线60的快速连接导电电线线束连接器部分。电线线束连接器部分58配置成容易地设置并固定在内腔18中且与第一电线20和第二电线22可操作地电连通。电线线束连接器部分58以夹在与其电连通的第一电线20和第二电线22之间的关系沿着轴线13延伸。在图示的示例实施方式中，电线线束连接器部分58插入成与第一导电材料层30和第二导电材料层32直接电接触，使得电线线束连接器部分58以夹在第一导电材料层30与第二导电材料层32之间的关系沿着轴线13延伸。如图所示，电线线束连接器部分58以插头状方式简单地轴向插入在间隙G内，以使电线线束26的电线60与第一电线20和第二电线22电连通，从而在第一电线20和第二电线22与电线线束26之间建立容易且可靠的电连通，而无需剥离传感器本体12的周壁28的材料。然后，为了将电线线束组件56牢固地固定至传感器本体12，可以在电线线束组件56的至少一部分上设置有端帽49，其中，端帽49用于将电线线束组件56牢固地附接至传感器本体12并且保护电线线束组件56的连接区域免受来自外部环境的污染和其他形式的损坏。通过示例而非限制的方式，端帽49可以由任何合适的聚合物电介质材料比如在包覆成型操作中形成。端帽49可以具有大致符合电线线束连接器部分58的外部形状的低轮廓形状。在其他方面，端帽49可以被预先形成并且经由任何合适的粘合剂、压配合、紧固件或其他方式固定在电线线束连接器部分58周围并固定至传感器本体12的端部16。
为了在第一电线20和第二电线22与电线线束26的电线60之间提供电连通，电线线束连接器部分58具有在下文中被称为连接器区域62的电线线束导电区域，通过示例而非限制的方式，该电线线束导电区域比如为沿着可插入部分61的相应的相反的上部外表面64和下部外表面66延伸的导电金属条或导电材料层，可插入部分61定形状和定尺寸成插入到间隙G中且通过如箭头S(图4A)所示的那样滑动接纳在腔18内而与电线60直接电连通。应当认识到的是，导电区域62被定向成在将导电区域62以可滑动的方式设置在内腔18中时与第一电线20和第二电线22可操作地电连通并且与第一导电材料层30和第二导电材料层32直接电接触。通过示例而非限制的方式，电线线束连接器部分58在图3A中被示出为具有相对的半部，所述相对的半部构造成用于彼此卡扣配合的蛤壳状，然而本文中也设想了其他布置，包括包覆成型或其他方式。
在图9至图11中，通过示例而非限制的方式，示出了车窗应用，其中，根据本公开构造的一对接触式传感器10被用作挤夹传感器，以指示物体68何时进入车窗72的前缘70与传感器10之间。传感器10被示出为比如经由背衬构件38固定至车辆的上部车门头部74。在图9中，车窗72被示出为处于完全关闭的位置，不存在任何障碍物。在图10中，车窗72被示出为处于降低位置，并且在图11中，车窗72被示出为从图10的降低位置朝向图9的关闭位置升高；然而，物体68被示出为设置在窗户72的前缘70与上部车门头部74之间。物体68在撞击一个或多个传感器10时导致相应的传感器10被径向和弹性地压缩，并且因此，如上所述，传感器10的阻力增加，从而触发使车窗72的行进方向反向的动作。
如图12中示意性示出的，通过示例而非限制的方式，比如经由具有大约20mA的最大电流输出并施加大约1.0伏特+/-1％的低压差电压调节器76向接触式传感器10施加恒定电压。此外，可以在夹条式或接触式传感器10与电阻器24之间设置有电压控制的脉冲宽度调制器(VCPWM)78，其中，通过示例而非限制的方式，VCPWM 78测量输入端处的电压，并且以大约1kHz的频率改变输出脉冲宽度。如图13中所示，电压控制的脉冲宽度调制器(VCPWM)可以包括电压控制的振荡器(VCO)。当夹条式或接触式传感器10的电阻变化、比如在物体68对传感器本体12施加压缩力的情况下增加时，VCPWM 78的脉冲宽度输出减小，并且有时被称为微处理器或微控制器单元的微控制器34经由致动器36使车窗72反向回到打开位置。通过示例而非限制的方式，微控制器34可以配置成大约每10ms对电压输入进行采样，并且如果夹条接触式传感器10的电阻被确定为已经从基线电阻变化超过大约5％时，则检测到夹紧状况，并且微控制器34命令致动器36相应地响应。
例如，基线电阻可以经由由微控制器34监测的采样来设定，从而允许微控制器34考虑环境条件比如环境温度、湿度和振动。在大约每10ms执行上述采样的情况下，通过示例而非限制的方式，微控制器34可以配置成计算脉冲宽度比如在大约每1分钟至5分钟之间的平均值。然后，在计算了脉冲宽度的平均值的基线后，微控制器34在检测到大约5％的电阻变化时将使致动器36采取上述动作。
因此，结合各种附图，给出上面的描述，应当理解的是，传感器本体的各种构型是可能的，包括长形的条和平面的或大致平面的片材，这些都被认为在本发明的范围内。例如，除了所示的车窗应用之外，许多其他应用也可以受益于结合具有根据本发明构造的可变电阻导电传感器本体的传感器，通过示例而非限制的方式，所述许多其他应用包括平面和非平面应用比如车辆座椅乘员检测应用、内部/外部装饰应用、内部/外部把手应用以及各种闭合构件应用。还应当理解的是，需要传感器/开关响应于热条件和/或人的触摸而被启用的应用也可以受益于根据本发明构造的传感器/传感器本体，因为可以由微控制器监测传感器本体的可变电阻材料响应于热变化/触摸的变化，其中，微控制器被配置成比如经由前述环境温度的移动平均算法来确定预期的正常的温度变化，与由于人的触摸引起的会启动来自微控制器的命令的温度变化相比，预期的正常的温度变化不会启动来自微控制器的命令指令。
本公开的相关方面是提供一种构造如上所述的可变电阻接触式传感器的方法，并且该方法如图14中的1000示意性地示出。该方法包括提供传感器本体12的步骤1100，该传感器本体12具有在第一端部14与相反的第二端部16之间延伸的内腔18，其中，第一电线20和第二电线22以彼此间隔开的关系延伸穿过内腔18并且以与第一端部14和第二端部16大致齐平的关系终止。此外，步骤1200提供具有电阻器连接器部分46和固定至电阻器连接器部分46的电阻器24的电阻器组件44。然后，在步骤1300处，邻近于第一端部14和第二端部16中的一者将电阻器连接器部分46插入到传感器本体12的内腔18中，并且使电阻器24与第一电线20和第二电线22电连通。此外，在步骤1400处，提供具有电线线束连接器部分58和电线线束26的电线线束组件56，电线线束26包括固定至电线线束连接器部分58的被示出为一对电线60的多根电线。然后，在步骤1500处，邻近于第一端部14和第二端部16中的与电阻器组件44相反的一者将电线线束连接器部分58插入到传感器本体12的内腔18中，并且使所述多根电线60与第一电线20和第二电线22电连通。
根据另一方面，方法1000可以包括步骤1600：提供具有与电阻器24电连通的电阻器导电区域50的电阻器连接器部分46，并且由于将电阻器连接器部分46插入到传感器本体12的内腔18中而使电阻器导电区域50自动地与第一电线20和第二电线22电连通。
根据另一方面，方法1000可以包括步骤1700：提供具有封装第一电线20的第一导电材料层30的第一电线20和具有封装第二电线22的第二导电材料层32的第二电线22，并且在将电阻器连接器部分46插入到传感器本体12的内腔18中时，使电阻器导电区域50自动地与第一导电材料层30和第二导电材料层32直接电接触。
根据另一方面，方法1000可以包括步骤1800：提供具有与所述多根电线60电连通的电线线束导电区域62的电线线束连接器部分58，并且在将电线线束连接器部分58插入到传感器本体12的内腔18中时，使电线线束导电区域62自动地与第一电线20和第二电线22电连通。
根据另一方面，方法1000可以包括步骤1900：提供作为第一导体的示例、具有封装第一电线20的第一导电材料层30的第一电线20以及作为第二导体的示例、具有封装第二电线22的第二导电材料层32的第二电线22，并且在将电线线束连接器部分58插入到传感器本体12的内腔18中时，使电线线束导电区域62自动地与第一导电材料层30和第二导电材料层32直接电接触。
现在参照图15，大体示出了配备有如本文中所描述的接触式传感器10的机动车辆900，并且特别地示出了闭合面板899，该闭合面板899沿着闭合面板899的内周缘配备有如本文中所描述的接触式传感器10，以用于在闭合面板899抵靠车辆本体897闭合时说明性地提供防夹检测功能。
尽管以上描述构成了本发明的多个实施方式，但是将理解的是，本发明可以在不脱离所附权利要求的公平解释和预期含义的情况下经受进一步的修改和改变。
已经出于说明和描述的目的提供了对实施方式的前述描述。该前述描述并不意在穷举或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下是可互换的，并且可以在选定的实施方式中使用，即使没有具体示出或描述。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多方式改变。这样的变型不应被视为脱离本公开，并且所有这样的改型均意在被包括在本公开的范围内。
Claims (13)
1.一种接触式传感器(10)，包括：
传感器本体(12)，所述传感器本体(12)沿着轴线(13)在第一端部(14)与相反的第二端部(16)之间延伸，所述传感器本体(12)具有内腔(18)；
第一导体(20)，所述第一导体(20)在所述传感器本体(12)的所述第一端部(14)与所述第二端部(16)之间延伸穿过所述内腔(18)；
第二导体(22)，所述第二导体(22)以与所述第一导体(20)间隔开且不电连通的关系在所述传感器本体(12)的所述第一端部(14)与所述第二端部(16)之间延伸穿过所述内腔(18)；
电线线束(26)，所述电线线束(26)邻近于所述传感器本体(12)的所述第一端部(14)和所述第二端部(16)中的至少一者固定成与所述第一导体(20)和所述第二导体(22)电连通；并且
其中，所述第一导体(20)和所述第二导体(22)不从所述内腔(18)轴向向外延伸超过所述传感器本体(12)的所述至少一个第一端部(14)和所述第二端部(16)。
2.根据权利要求1所述的接触式传感器(10)，其中，所述电线线束(26)具有插入到所述内腔(18)中的可插入部分(61)。
3.根据权利要求1或2所述的接触式传感器(10)，其中，所述第一导体是第一电线(20)，并且所述第二导体是第二电线(22)。
4.根据权利要求3所述的接触式传感器(10)，还包括电阻器(24)，所述电阻器(24)邻近于所述传感器本体(12)的所述第一端部(14)和所述第二端部(16)中的一者固定成与所述第一电线(20)和所述第二电线(22)电连通。
5.根据权利要求4所述的接触式传感器(10)，还包括导电电阻器连接器部分(46)，所述导电电阻器连接器部分(46)固定成与所述电阻器(24)电连通，所述导电电阻器连接器部分(46)以夹在所述第一电线(20)与所述第二电线(22)之间的关系延伸到所述内腔(18)中且与所述第一电线(20)和所述第二电线(22)电连通，其中，所述电阻器(24)从所述内腔(18)向外设置。
6.根据权利要求5所述的接触式传感器(10)，还包括封装所述第一电线(20)的第一导电材料层(30)和封装所述第二电线(22)的第二导电材料层(32)，所述第一导电材料层(30)和所述第二导电材料层(32)保持成彼此不直接物理接触。
7.根据权利要求6所述的接触式传感器(10)，其中，所述导电电阻器连接器部分(46)与所述第一导电材料层(30)和所述第二导电材料层(32)直接电接触。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的接触式传感器(10)，还包括导电电线线束连接器部分(58)，所述导电电线线束连接器部分(58)固定成与所述电线线束(26)电连通，所述导电电线线束连接器部分(58)以夹在所述第一电线(20)与所述第二电线(22)之间的关系沿着所述轴线(13)延伸到所述内腔(18)中且与所述第一电线(20)和所述第二电线(22)电连通。
9.根据权利要求8所述的接触式传感器(10)，还包括封装所述第一电线(20)的第一导电材料层(30)和封装所述第二电线(22)的第二导电材料层(32)，所述第一导电材料层(30)和所述第二导电材料层(32)保持成彼此不直接物理接触。
10.根据权利要求9所述的接触式传感器(10)，其中，所述导电电线线束连接器部分(58)与所述第一导电材料层(30)和所述第二导电材料层(32)直接电接触。
11.一种接触式传感器(10)，包括：
传感器本体(12)，所述传感器本体(12)沿着轴线(13)在第一端部(14)与相反的第二端部(16)之间延伸，所述传感器本体(12)具有内腔(18)；
第一导体(20)，所述第一导体(20)在所述传感器本体(12)的所述第一端部(14)与所述第二端部(16)之间延伸穿过所述内腔(18)；
第二导体(22)，所述第二导体(22)以与所述第一导体(20)间隔开且不电连通的关系在所述传感器本体(12)的所述第一端部(14)与所述第二端部(16)之间延伸穿过所述内腔(18)；
电线线束(26)，所述电线线束(26)邻近于所述传感器本体(12)的所述第一端部(14)和所述第二端部(16)中的至少一者固定成与所述第一导体(20)和所述第二导体(22)电连通；
其中，所述第一导体(20)和所述第二导体(22)不从所述内腔(18)轴向向外延伸超过所述传感器本体(12)的所述至少一个第一端部(14)和所述第二端部(16)；
电阻器(24)，所述电阻器(24)邻近于所述传感器本体(12)的所述第一端部(14)和所述第二端部(16)中的一者固定成与所述第一导体(20)和所述第二导体(22)电连通；
导电电阻器连接器部分(46)，所述导电电阻器连接器部分(46)固定成与所述电阻器(24)电连通，所述导电电阻器连接器部分(46)以夹在所述第一导体(20)与所述第二导体(22)之间的关系延伸到所述内腔(18)中且与所述第一导体(20)和所述第二导体(22)电连通，其中，所述电阻器(24)从所述内腔(18)向外设置；
导电电线线束连接器部分(58)，所述导电电线线束连接器部分(58)固定成与所述电线线束(26)电连通，所述导电电线线束连接器部分(58)以夹在所述第一导体(20)与所述第二导体(22)之间的关系沿着所述轴线(13)延伸到所述内腔(18)中且与所述第一导体(20)和所述第二导体(22)电连通。
12.根据权利要求11所述的接触式传感器(10)，还包括封装所述第一导体(20)的第一导电材料层(30)和封装所述第二导体(22)的第二导电材料层(32)，所述第一导电材料层(30)和所述第二导电材料层(32)保持成彼此不直接物理接触。
13.根据权利要求12所述的接触式传感器(10)，其中，所述导电电阻器连接器部分(46)与所述第一导电材料层(30)和所述第二导电材料层(32)直接电接触，并且其中，所述导电电线线束连接器部分(58)与所述第一导电材料层(30)和所述第二导电材料层(32)直接电接触。
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