ES2197655T3 - Sistemas y detectores sensibles a una fuerza. - Google Patents

Abstract

Una disposición de sensores que se extienden longitudinalmente y que originan una respuesta al aplicarles una fuerza, que comprende unos primeros medios (14) de cinta eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente y que definen una primera región continua eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente, unos segundos medios (18) de cinta eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente y que definen una segunda región continua eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente, estando montados cada uno de los medios (14, 18) de cinta eléctricamente conductora sobre una respectiva capa (10, 16) hecha de material flexible y elástico, eléctricamente aislante, y estando montados los medios de cinta de manera que las dos regiones están superpuestas y están separadas normalmente entre sí de manera elástica por medio de unos medios separadores (12A, 12B) eléctricamente aislantes, que están situados entre los dos medios (14, 18) de cinta, siendo capaceslas dos regiones de ser dobladas una contra la otra, en contra de su elasticidad, como respuesta a una fuerza predeterminada, de manera que tiene lugar un contacto entre al menos una parte de una de las regiones (14) y la parte correspondiente de la otra región (18), y unos medios (71) de aplicación de fuerza dispuestos para aplicar la fuerza predeterminada en posiciones libres de los medios espaciadores (12A, 12B), para permitir el doblado de una de las capas soporte (16) de forma que los medios (18) de cinta conductora montados en ellas son capaces de desplazarse para efectuar un contacto eléctrico con los otros medios (14) de cinta conductora, caracterizada porque los medios separadores (12A, 12B) comprenden una pluralidad de medios aislantes discretos (12A, 12B) separados longitudinalmente entre sí a lo largo de los medios de cinta y situados a lo largo de las regiones y en lados opuestos de las mismas, estando cada uno de los medios aislantes discretos (12A) de un lado de las regionesen un espacio opuesto entre dos medios aislantes discretos (12B) del otro lado de las regiones.

Description

Sistemas y detectores sensibles a una fuerza.

La invención está relacionada con una disposición de sensores que se extienden longitudinalmente y que originan una respuesta al aplicarles una fuerza, que comprenden unos primeros medios de cinta eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente y que definen una primera región continua eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente, unos segundos medios de cinta eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente y que definen una segunda región continua eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente, estando montados los medios de cinta de forma tal que las dos regiones están superpuestas y están normalmente separadas elásticamente entre sí por medios separadores eléctricamente aislantes, que están situados entre los dos medios de cinta, siendo capaces las dos regiones de ser flexionadas contra la elasticidad relativa de una contra la otra como respuesta a una fuerza predeterminada, de forma que tiene lugar un contacto entre al menos una parte de una de las regiones y una parte correspondiente de la otra región.

Los documentos EP-A-0606589, GB-A-2314378 y US-A-5.592.060 divulgan disposiciones de sensores que se extienden longitudinalmente y que originan una respuesta al aplicarles una fuerza, los cuales comprenden dos cintas eléctricamente conductoras que se extienden longitudinalmente y que están normalmente separadas elásticamente entre sí por separadores eléctricamente aislantes, y donde están dispuestos unos medios de aplicación de una fuerza para aplicar una fuerza predeterminada en posiciones apartadas de los separadores, de forma tal que tiene lugar un contacto entre las cintas. Tal contacto puede ser detectado mediante un circuito detector.

El documento US-A-3.270.160 divulga una disposición en la que dos conductores están separados por medio de cintas aislantes alternadas montadas a lo largo de los lados de los conductores. Los conductores pueden ponerse en contacto entre sí cuando se aplica una fuerza suficiente.

El documento DE-A-2.157.597 muestra una disposición en la que dos sensores están colocados contiguamente a los respectivos extremos distantes de un canal que recibe una ventana.

Sin embargo, la invención está relacionada con el requisito de que la disposición no sólo debe ser capaz de detectar una fuerza aplicada sobre una pequeña superficie, sino también una fuerza aplicada sobre una zona relativamente grande.

La invención está definida en la reivindicación independiente.

Se describirán a continuación los sensores y sistemas que responden a una fuerza y que materializan la invención, para su utilización en sistemas de seguridad de las ventanillas de los vehículos motorizados, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos esquemáticos que se acompañan, en los que:

la figura 1 es una sección transversal a través de uno de los sensores;

la figura 2 es una vista por debajo de una primera parte del sensor de la figura 1;

la figura 3 es una vista en planta de una segunda parte del sensor de la figura 1;

la figura 4 es una vista en perspectiva de un vehículo motorizado que ilustra dónde puede montarse uno de los sensores en un canal de una ventanilla;

la figura 5 es una sección por la línea V-V de la figura 4;

la figura 6 es una vista ampliada de parte de la figura 5, que ilustra el sensor de las figuras 1 a 3 montado en el canal de una ventanilla;

la figura 7 es una vista en planta que ilustra una etapa en la construcción de una forma modificada del sensor de las figuras precedentes; y

la figura 8 corresponde a la figura 7, pero es una vista final que ilustra una etapa posterior en la fabricación del sensor de la figura 7.

Las figuras 1, 2 y 3 muestran uno de los sensores 5. Es de una longitud indeterminada y de una anchura predeterminada. Como respuesta a una fuerza aplicada en él en puntos individuales a lo largo de una de sus superficies mayores y en una dirección perpendicular, o al menos transversal, a tal superficie, genera una señal detectable eléctricamente de una manera que se describirá posteriormente.

Como se ilustra en la figura 1, el sensor tiene una capa cubierta rectangular superior 10 que está hecha de material eléctricamente aislante, flexible y elástico, y se extiende por toda la superficie superior (según se ve en la figura 1) del sensor. La capa cubierta 10 lleva unos separadores 12A y 12B hechos de material eléctricamente aislante, que están situados a intervalos dispuestos a lo largo de la longitud de la capa cubierta, como se describirá con más detalle a continuación con referencia a la figura 2. Además, el lado inferior de la capa cubierta 10 lleva una cinta 14 eléctricamente conductora que se extiende a lo largo de toda la longitud del sensor.

El sensor 5 tiene también una capa inferior o base 16 que está hecha también de material eléctricamente aislante, flexible y elástico. Se extiende por toda la superficie inferior (según se ve en la figura 1) del sensor. La capa 16 lleva una cinta 18 que se extiende longitudinalmente de material eléctricamente conductor sobre su superficie superior, la cual, como la capa conductora 14, se extiende a lo largo de toda la longitud del sensor.

La figura 2 es una vista desde debajo de la capa cubierta 10, retirada del sensor. La figura 2 muestra cómo los separadores 12A, 12B están situados en intervalos a lo largo de la longitud del sensor y alternados en relación mutua a través de la anchura de la tapa cubierta 10.

La figura 3 es una vista en planta de la capa base 16 cuando está retirada del sensor.

Cuando se aplica una fuerza a la capa cubierta 10 en la dirección de la flecha A (figura 1), la capa 10 se dobla y la cinta conductora 14 será presionada para hacer contacto con la cinta conductora 18. Esto supone, naturalmente, que la capa base 16 está soportada adecuadamente. De forma similar, si se aplica una fuerza en la dirección de la flecha B, la capa 16 se dobla y se efectuará un contacto nuevamente entre las cintas conductoras 14 y 18 (suponiendo que la capa cubierta 10 esté soportada adecuadamente). Si las cintas conductoras 14 y 18 están conectadas a una fuente de alimentación eléctrica adecuada, se producirá así una señal eléctrica cuando tiene lugar el contacto entre las cintas conductoras 14 y 18.

De esta manera, el sensor 5 puede generar una señal eléctrica como respuesta a una fuerza aplicada sustancialmente en cualquier punto de su longitud.

Los separadores 12A, 12B, en combinación con la elasticidad de la capa cubierta 10, aseguran que no hay un contacto normal entre las cintas 14 y 18.

Los separadores 12A, 12B y las cintas conductoras 14, 18 están formadas, ventajosamente, sobre las capas 10 y 16, por medio de una técnica de circuito impreso.

Los separadores 12 están ilustrados en las figuras 1 y 2 con forma rectangular en planta y en sección transversal. Sin embargo, pueden tener cualquier forma adecuada.

Como se ilustra en la figura 4, un vehículo motorizado tiene una puerta 40 que soporta un marco 42 de una ventanilla en la cual se pude deslizar hacia arriba y hacia abajo el cristal 44 de la ventanilla. El cristal 44 de la ventanilla se eleva y desciende por medio de un motor eléctrico que funciona bajo el control de un ocupante del vehículo. La figura 5 muestra una sección a través del marco 42 de la ventanilla, que comprende un canal rígido 46 de montaje soportado por los miembros 48 y 49 interior y exterior del marco. El canal 46 de montaje soporta un canal 50 de estanqueidad de la ventanilla y de guiado que tiene paredes laterales 50A y 50B. El canal 50 de la ventanilla puede estar hecho de material flexible por extrusión o moldeo, tal como un material de caucho o plástico. Los bordes distantes de las paredes laterales del canal tienen unos rebordes 52 y 54 dirigidos hacia fuera que se extienden por los correspondientes bordes del canal 46 de montaje. Cerca de la base del canal 50, tiene otros rebordes 56 y 58 dirigidos hacia fuera que encajan con las regiones curvadas del borde de los miembros 48 y 49 del marco y que mantienen elásticamente el canal 50 dentro del canal 46 de montaje.

El canal 50 tiene también unos rebordes 60 y 62 que se extienden a través de la embocadura del canal y otro reborde interior 64 cerca de la base del canal. La figura 5 muestra el cristal 44 de la ventanilla el cual, cuando se eleva hacia la posición cerrada, se introduce en el canal 50 con las superficies exteriores de los rebordes 60 y 62 apoyadas contra sus caras opuestas y el reborde 64 apoyado contra el borde del cristal. Las superficies de los rebordes 60, 62, 64 que están en contacto con el cristal 44 pueden estar cubiertas por una capa de floca 66 u otro material similar.

Dentro del borde distante de cada pared lateral del canal 50, uno de los sensores 5 (como se muestra en las figuras 1 a 3), está incrustado como una unidad de manera que corre longitudinalmente a lo largo de la longitud de al menos una parte del canal 50; ventajosamente, cada sensor 5 corre a lo largo de esa parte del canal 50 que se extiende a lo largo de la parte superior de la abertura de la ventanilla y hacia abajo del pilar ``A'' del vehículo hacia la región del espejo retrovisor. La figura 5 muestra los sensores 5 meramente de forma esquemática.

La figura 6 muestra una vista ampliada de la región ``X'' de la figura 5, y muestra cómo el sensor 5 está montado dentro de una cámara hueca 70 en el material de la pared lateral 50A del canal 50. La cámara 70 tiene una pared interna superior generalmente plana, que se apoya contra la superficie exterior de la capa cubierta 10 del sensor 5. Sin embargo, a lo largo de su superficie inferior, la cámara hueca 70 tiene un pliegue 71 que se extiende longitudinalmente que está en contacto con la superficie inferior de la capa base 16, y el cual genera así unas hendiduras huecas 74, 76 que se extienden longitudinalmente.

Si hay una obstrucción, tal como una parte del cuerpo humano, en la abertura de la ventanilla cuando el cristal 44 de la ventanilla (figura 5) está en la posición abierta o parcialmente abierta, y se hace elevar la ventanilla debido a la activación del motor de accionamiento, la obstrucción será llevada hacia arriba por el cristal de la ventanilla que se está cerrando y hará que se aplique una fuerza F a la superficie 78 que mira hacia fuera del material de la pared lateral 50A del canal 50. Esta fuerza será transmitida por el material del canal al pliegue 71, haciendo flexionar la capa base 16 de manera que la cinta conductora 18 se desplace haciendo contacto eléctrico con la cinta conductora 14. Se generará por tanto una señal de control detectable eléctricamente, que puede ser utilizada para originar la inmediata desactivación del motor de accionamiento del cristal de la ventanilla, seguida ventajosamente por la inversión del motor para hacer descender el cristal y librar la obstrucción.

La construcción del sensor 5 en la pared lateral opuesta 50B del canal 50 es la misma.

Como se ilustra en la figura 5, la base del canal 50 está provista de dos cámaras 72 que se extienden longitudinalmente para aumentar la elasticidad de las paredes laterales del canal. Esta elasticidad adicional asegura que solamente se aplica una fuerza reactiva baja a la obstrucción del cristal de la ventanilla durante el muy corto periodo de tiempo en el cual puede continuar subiendo después de que el sensor 5 haya generado la señal de control. Claramente, la elasticidad de la pared lateral no debe ser tan grande que reduzca la sensibilidad del sensor. Las cámaras huecas 72 pueden ser omitidas.

La disposición ilustrada en la figura 6 es ventajosa en cuanto que no solamente detectará una fuerza F aplicada a una pequeña parte del área total de la superficie 78 (por ejemplo la inserción de un dedo humano en la abertura de la ventanilla) sino que también detectará una fuerza aplicada en una zona ampliada de la superficie 78 (por ejemplo un brazo o cabeza humana). Esto es debido a que el sensor 5 no tiene separadores eléctricamente aislantes que se extiendan a través de toda su anchura (por ejemplo, a intervalos a lo largo de la longitud del sensor), de manera que no hay nada que impida que tal fuerza de gran superficie origine que el pliegue 71 desplace la cinta conductora 18 para hacer contacto con la cinta conductora 14.

Las figuras 7 y 8 muestran cómo un sensor de la forma general ilustrada en las figuras 1 a 3 puede ser fabricado convenientemente. En el sensor de las figuras 7 y 8, las capas separadas 10 y 16, eléctricamente aislantes, son sustituidas por una sola capa 80 elástica y flexible, eléctricamente aislante. Por medio de una técnica de circuito impreso, preferiblemente (o por otra técnica adecuada), se forman los separadores aislantes 12A, 12B en la cara superior de la capa 80 a lo largo de dos líneas, estando una de las líneas inmediatamente contigua a un borde 82 de la capa 80 y estando la otra línea entre el borde 82 y la línea central 84 de la capa 80. De nuevo, los separadores 12A, 12B están escalonados en relación mutua a lo largo de la longitud del sensor.

Sobre la cara superior de la capa 80, entre los separadores 12A y 12B, hay formada una cinta eléctricamente conductora 18, correspondiente a la cinta 18 del sensor 5 de las figuras 1 a 3. Sobre la cara superior de la cara 80, a mitad de camino entre la línea central 84 de la capa 80 y el borde 86, hay formada una cinta más estrecha eléctricamente conductora, correspondiente a la cinta 14 del sensor 5 de las figuras 1 a 3.

Después se lleva a cabo una operación de doblado, doblando una mitad de la capa 80 sobre la otra mitad, a lo largo de una línea de doblado coincidente con la línea central 94. El resultado de esto es producir el sensor 88 ilustrado en la figura 8. Tal sensor puede ser utilizado de la misma manera descrita anteriormente con referencia a las figuras 1 a 3 y 4 a 6.

Claims (9)

1. Una disposición de sensores que se extienden longitudinalmente y que originan una respuesta al aplicarles una fuerza, que comprende unos primeros medios (14) de cinta eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente y que definen una primera región continua eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente, unos segundos medios (18) de cinta eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente y que definen una segunda región continua eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente, estando montados cada uno de los medios (14, 18) de cinta eléctricamente conductora sobre una respectiva capa (10, 16) hecha de material flexible y elástico, eléctricamente aislante, y estando montados los medios de cinta de manera que las dos regiones están superpuestas y están separadas normalmente entre sí de manera elástica por medio de unos medios separadores (12A, 12B) eléctricamente aislantes, que están situados entre los dos medios (14, 18) de cinta, siendo capaces las dos regiones de ser dobladas una contra la otra, en contra de su elasticidad, como respuesta a una fuerza predeterminada, de manera que tiene lugar un contacto entre al menos una parte de una de las regiones (14) y la parte correspondiente de la otra región (18), y unos medios (71) de aplicación de fuerza dispuestos para aplicar la fuerza predeterminada en posiciones libres de los medios espaciadores (12A, 12B), para permitir el doblado de una de las capas soporte (16) de forma que los medios (18) de cinta conductora montados en ellas son capaces de desplazarse para efectuar un contacto eléctrico con los otros medios (14) de cinta conductora, caracterizada porque los medios separadores (12A, 12B) comprenden una pluralidad de medios aislantes discretos (12A, 12B) separados longitudinalmente entre sí a lo largo de los medios de cinta y situados a lo largo de las regiones y en lados opuestos de las mismas, estando cada uno de los medios aislantes discretos (12A) de un lado de las regiones en un espacio opuesto entre dos medios aislantes discretos (12B) del otro lado de las regiones.

2. Una disposición de sensores de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de aplicación de la fuerza comprenden un material flexible que define un volumen hueco (70; 104) que se extiende longitudinalmente, dentro del material flexible para detectar una fuerza aplicada al material flexible externamente al volumen hueco (70; 104), estando montados los dos medios (14, 18; 90, 98) de cinta y los medios separadores (12A, 12B; 96) dentro del volumen hueco (70; 104), de manera que la fuerza comprime parcialmente el volumen hueco y aplica la fuerza.

3. Una disposición de sensores según la reivindicación 2, caracterizada porque el material flexible está montado a lo largo del marco (42) de una abertura que puede cerrarse por medio de un miembro (44) de cierre deslizante accionado por un motor, por lo que una obstrucción dentro de la abertura es llevada hacia el marco (42) por medio del miembro (44) de cierre deslizante para generar la fuerza externa sobre el material flexible, y por medios que responden al contacto entre las regiones conductoras originadas por esa fuerza para generar una señal que indica la obstrucción.

4. Una disposición de sensores según la reivindicación 3, caracterizada por medios de control que responden a una señal indicativa de la obstrucción para detener el movimiento accionado por el motor del miembro (44) de cierre.

5. Una disposición de sensores según la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, caracterizada porque los dos medios (14, 18; 90, 98) de cinta, los medios separadores (12A, 12B; 96) y las capas de soporte (10, 16) forman juntas una unidad.

6. Una disposición de sensores según la reivindicación 2, 3, 4 ó 5, caracterizada porque los dos medios (14, 18; 90, 98) de cinta, los medios separadores (12A, 12B; 96) y las capas soporte (10, 16) están colocadas en el volumen hueco como una unidad separable.

7. Un sistema de seguridad para detectar una obstrucción en una abertura enmarcada que puede cerrarse por medio de un miembro (44)de cierre deslizante accionado por un motor, que comprende una disposición de sensores según cualquier reivindicación precedente, montada sobre el marco (42) o contiguamente a él de la abertura y situado de tal manera que la fuerza predeterminada mencionada es aplicada a ella cuando una obstrucción dentro de la abertura es llevada hacia el marco (42) por el miembro (44) de cierre deslizante, y unos medios de control que responden a dicho contacto entre las regiones eléctricamente conductoras para detener el movimiento accionado por el motor del miembro de cierre.

8. Un sistema según la reivindicación 7, que comprende además un canal flexible (50) de guiado y de estanqueidad, montado sobre el marco (42) para recibir un borde del miembro (44) de cierre que se introduce en la embocadura del canal definido entre los bordes distantes paralelos que se extienden longitudinalmente de las paredes laterales (50A, 50B) del canal 50, estando montada la disposición de sensores sobre el canal para desplazarse longitudinalmente a lo largo de uno de los bordes distantes o inmediatamente contigua a él.

9. Un sistema según la reivindicación 8, que comprende además otra disposición de sensores similar montada de forma correspondiente sobre el canal para desplazarse longitudinalmente a lo largo del otro borde distante o inmediatamente contigua a él.