專利名稱：力敏檢測器和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及力敏(force-responsive)傳感器和系統(tǒng)。利用本發(fā)明并且下面將僅作為例子更詳細地描述的傳感器和系統(tǒng)用于機動車輛中，用來檢測可以由自動窗玻璃封閉的窗口中存在障礙物。但是，這種傳感器和系統(tǒng)可以用于許多其它應用場合。
根據本發(fā)明，提供一種縱向延伸的力敏傳感器，它包括縱向延伸的第一導電裝置；至少部分地沿著第一裝置延伸的第二導電裝置；設置在第一裝置和第二裝置的縱向分布部分之間并且把它們隔開的電絕緣裝置；第二裝置在所述縱向分布部分的每個縱向側的剩余部分，所述各縱向分布部分通常以彈性的方式保持與第一裝置隔開，但是能夠隨所施加的力而彎曲、克服彈力而與第一裝置接觸。
下面將參考附圖、僅僅作為例子描述用于機動車輛中的利用本發(fā)明的力敏傳感器和系統(tǒng)以及利用本發(fā)明的窗戶安全系統(tǒng)，附圖中

圖1是傳感器之一的透視圖；圖2是圖1的傳感器的放大的端視圖；圖3是用于圖1和2的傳感器中的導電構件的平面圖；圖4是所述傳感器中另一個的透視圖；圖5是用于圖4的傳感器中的電絕緣墊片透視圖；圖6是圖4的傳感器的放大的端視圖；圖7是所述傳感器中再一個的透視圖；圖8是機動車輛的透視圖；圖9是圖8的IX線上的截面圖；以及圖10是與圖9對應的但示出修改的結構的視圖。
圖1、2和3顯示所述傳感器中的一個。它具有未定長度l和預定寬度w。隨著施加在沿其表面的各個點上并且在垂直于、至少橫交所述平面lw的力，它產生電可檢測信號。
如圖1和2中所示，該傳感器具有矩形的覆蓋層10，后者由柔性的彈性電絕緣材料制成并且延伸在該傳感器的整個上表面上(如圖1和2中所示)。圖1中以透明的形式示出覆蓋層10，以便展現該傳感器的結構。但是，覆蓋層10通常不是透明的。
沿著該傳感器的下表面設置類似的覆蓋層12(如圖1和2中所示)；覆蓋層12也是非導電的。矩形形狀的導電層14安裝在覆蓋層12上面并且基本上覆蓋其整個長度和寬度。層14為導電薄膜是有利的，它可以利用印刷電路技術形成在層12上。各個電絕緣墊片16沿著導電層14相隔地安裝在該層上，所述電絕緣層16也可以利用印刷電路技術來形成。
在層10的下側形成兩個分開的叉指式導電構件18和20。它們是導電薄膜是有利的，并且可以利用印刷電路技術形成在層10上面。圖3上更清楚地示出構件18的形狀。如圖中所示，它包括邊緣部分22，從邊緣部分22以整體的形式伸出各指狀部分24。構件20具有類似的形狀，它包括具有指狀部分28的邊緣部分26。如圖1中所示，構件18和20是這樣排列的，使得構件18的每一個指狀部分24位于構件20的兩個指狀部分28之間。
墊片16與承載構件18和20的覆蓋層10的彈性相結合，保證在構件18和20中的任一個與導電層14之間不存在靜接點(normalcontact)。
工作時，沿箭頭F的方向施加在傳感器上的力將使覆蓋層10彎曲，并且把指狀部分24、28中的一個或多個壓成與底導電層14接觸。因此，電路被接通，可以用任何傳統(tǒng)的方法來檢測電路的接通。
顯然，如果力F加在位于兩個相鄰的指狀部分24、28之間的小于這兩個指狀部分之間的面積的小面積上，則有可能不產生電信號。因此，實際上把所述指狀部分之間的間隔選擇得足夠小，以便產生所需要的檢測靈敏度。
圖1中以實線示出墊片16以便幫助理解所述附圖。當然，實際上它們是看不見的。
圖1中以薄圓盤狀的形式示出墊片16。但是，它們可以具有任何合適的形狀，并且可以按照滿足以下要求的任何方式定位確保在正常情況下構件18、20與導電層14分開，使得構件18、20僅僅隨施加的力F而與層14接觸。
根據圖1、2和3可以指出，墊片16具有這樣的形狀并且是這樣定位的，使得傳感器的響應所施加的力而被檢測的面積的寬度只略微小于該傳感器的總的寬度w。當然，也有可能利用位于邊緣部分22和層14之間以及位于邊緣部分26和層14之間的電絕緣條來使構件18和20與導電層14絕緣。但是，利用這樣的配置時，為了提供有效的隔離和絕緣，必須增加邊緣22和26的寬度，因此增加了傳感器的總寬度而不使對應于在其上施加的力F的表面積有任何增加。在圖1、2和3中，通過定位于指狀部分24、28的根部，墊片16在足以把構件18、20保持在離開層14的狀態(tài)的總面積上提供支持而不顯著影響指狀部分24、28隨著施加的力而彎曲成與層14接觸的狀態(tài)的能力。
在一種改型中，可以用具有任何其它合適的形狀的導電構件或一些導電構件來代替導電構件18、20。例如，導電構件18、20可以由延伸在面積lw上的單一的連續(xù)導電層或薄膜代替，并且由類似于墊片16的一些分開的墊片、或者借助于其本身的彈性或者借助于覆蓋層12的彈性(在該導電層形成于層12之上的情況下)而與層14分離。
給圖4、5和6中與圖1、2和3中的相似的元件加上相似的標號。
在圖4、5和6的實施例中，用曲折形的連續(xù)的單一墊片32代替圖1、2和3的實施例的各個墊片16，以便限定延伸在傳感器的寬度上并且在與指狀部分24和28重疊的位置上的間隙34。如前所述，在絕緣的覆蓋層10的下表面上以薄膜的形式形成構件18、20的指狀部分24、28和其余部分。墊片32的延伸在傳感器的縱方向上的部分36定位在一方面導電層14和另一方面導電構件18和20的邊緣部分22、26之間。墊片32的在橫方向上延伸的部分38在指狀部分24、28之間支撐覆蓋層10并因此間接地支撐構件18、20，并且維持它們與導電層14的隔離。這樣，導電構件18和20通過墊片32而與導電層14電絕緣。但是，如聯系圖1、2和3所說明的，覆蓋層10隨著施加的力F而彎曲，并且指狀部分24、28中的一個或多個被壓成與導電層14接觸的狀態(tài)，從而產生可檢測的電信號。
因此，導電層32也把導電構件18和20與導電層14電絕緣而不增加傳感器的總寬度。這是借助于由墊片32的部分38向覆蓋層10提供附加的支撐而實現的。
墊片32可以具有用來在構件18、20和層14之間提供電絕緣隔離的任何合適的形狀，它所提供的支撐至少部分地橫跨傳感器的寬度而延伸并且具有這樣的形狀，使得所述支撐是足夠的而不增加傳感器的總寬度并且不降低其對施加的力F的靈敏度?？梢岳猛ǔ５挠∷㈦娐芳夹g在導電層14上形成墊片32。但是，它也可以是一個單獨的片。
如以上聯系圖1至3所說明的，可以用滿足以下條件的任何合適形狀的一個或多個導電構件來代替導電構件18、20其導電部分延伸在墊片32中的所述間隙上方，并且，或者借助于它們固有的彈性或者在所述導電部分以薄膜的形式形成于層12上的情況下借助于覆蓋層12的彈性而被支撐在所述間隙上方。
圖7中與圖1至6中的相似的元件被標以相似的標號。
在圖7的實施例中，圖1至3的各個墊片16和圖4至6的墊片32被在傳感器的寬度上延伸并且沿著該寬度方向相互隔開的一系列墊片39代替，每一個墊片與傳感器的長度方向構成α角。在本實施例中，用基本上延伸在整個面積lw上的單一的連續(xù)柔性導電層或薄膜18A代替構件18、20。利用與上述的相同的方法，墊片39與覆蓋層10的彈性相結合確保構件18A和導電層14之間不存在靜接點。但是，如聯系以前的實施例所說明的，覆蓋層10隨所施加的力F而彎曲，并且，墊片39的所述間隙中的一個或多個被壓成與導電層14接觸的狀態(tài)，從而產生可檢測的電信號。
墊片39可以具有用來在構件18A和導電層14之間提供電絕緣隔離的任何合適的橫截面?？梢岳猛ǔ５挠∷㈦娐芳夹g在層14上形成墊片39。但是，它們也可以單獨地形成。
可以改變角度α以便在不增加傳感器的總寬度的情況下改變傳感器的靈敏度是有利的。此外，可以改變墊片80的寬度而具有相同的結果。這樣，增大角度α和/或增大墊片39的寬度將降低傳感器對所施加的力F的靈敏度。
上述傳感器不但可以設計成響應施加在各附圖中所示的頂面上的力，而且可以設計成響應施加在底面上的力。這可以通過使層12和14彈性地彎曲來實現。
圖1至7中所示的傳感器可以用于要求隨著所施加的力而產生電信號的許多應用場合。下面僅僅作為例子描述一種特定的應用，它涉及對機動車輛中可以由自動窗玻璃封閉的窗口中的障礙物的檢測。在那種情況下，最好能夠檢測所述障礙物的存在(例如，人體的一部分)，以便使窗玻璃立即停止運動而避免隨后的傷害。
如圖8中所示，機動車輛的門40支撐窗框42，窗玻璃44可以在窗框42中向上和向下滑動。借助于可以在車輛乘客的控制下工作的電動機，使窗玻璃44上升和下降。
圖9顯示穿過窗框42的截面，它包括由內框和外框架構件48和49支撐的剛性安裝通道46。安裝通道46支撐窗密封和導引通道50。窗通道50可以由熱壓的或模制的柔性材料、諸如橡膠或塑料材料制成。該通道的側壁的末端邊緣具有向外的凸緣52和54，它們延伸在安裝通道46的相應的邊緣上。在通道50的底部附近，它還具有向外的凸緣56和58，它們與框架構件48和49的彎過來的邊緣部分嚙合而把通道50彈性地保持在安裝通道46內。
通道50還具有橫過通道口而延伸的凸緣60和62，以及在該通道底部附近的另一個內凸緣64。圖9示出窗玻璃44，當它上升到閉合的位置時，它進入通道50，這時，凸緣60和62的外表面靠在其相反的兩個面上，而凸緣64靠在該玻璃的邊緣上。凸緣60、62、64的表面可以覆蓋一層毛絮66或其它材料。
力敏傳感器70嵌入在通道50的每一個側壁的末端邊緣內，以便沿著通道50的至少一部分的長度方向縱向地延伸；傳感器沿著通道50的沿窗口頂部延伸的部分伸展并且使車輛的“A”柱子落在后視鏡的區(qū)域是有利的。每一個傳感器70都具有圖1、2和3中，圖4、5和6中或圖7中所示的形式是有利的。
如果當窗玻璃44全部或者部分打開時有諸如人體的一部分的障礙物位于窗口中，則它將被正在關閉的窗玻璃向上推，并且將使力F(見圖9)加到通道50的任一側壁或者兩個側壁的末端邊緣上，然后，這力由該通道的材料傳輸到相應的傳感器。因此，如結合以上各附圖所說明的，導電構件18、20(或在圖7的實施例的情況下的導電層18A)的指狀部分24和/或28中的一個或幾個將被推入與導電層14電接觸的狀態(tài)，從而產生電可檢測的控制信號。這種控制信號可以用來使正提升窗玻璃的電動機立即斷開，隨后使該電動機反轉而將窗玻璃降低是有利的。每一個傳感器70最好這樣安裝在通道50中，使得示于圖1、2和3中、圖4、5和6中或圖7中的頂面在圖9中朝下。但是，這不是必不可少的，因為可以把傳感器安排成對施加在其主面中的任一個的力起反應。
如圖9中所示，通道50的底部配備有兩個縱向延伸的空腔72，以便增加該通道側壁的彈性。附加的彈性確保在傳感器70已經產生所述控制信號之后窗玻璃可能繼續(xù)上升的非常短的時間間隔內該窗玻璃只把小的作用力加在障礙物上。顯然，所述側壁的彈性不得大到降低傳感器的靈敏度的程度。圖10示出一種改型，其中省去空腔72。
權利要求
1.一種縱向延伸的力敏傳感器，其特征在于包括縱向延伸的第一導電裝置(14)；至少部分地沿著所述第一裝置(14)延伸的第二導電裝置(18，20；18A)；設置在所述第一裝置(14)和所述第二裝置(18，20；18A)的縱向分布部分之間并且把它們隔開的電絕緣裝置(16；32；39)；所述第二裝置(18，20；18A)在所述縱向分布部分的每個縱向側的剩余部分，所述各縱向分布部分通常以彈性的方式保持與所述第一裝置(14)隔開，但是各自能夠隨所施加的力而彎曲、克服彈力而與所述第一裝置(14)接觸。
2.權利要求1的傳感器，其特征在于所述電絕緣裝置包括縱向隔開的多個分立的絕緣裝置(16；39)。
3.權利要求1或2的傳感器，其特征在于所述第二裝置(18，20；18A)的所述剩余部分包括通常垂直于所述縱方向延伸并且延伸在所述第一裝置(14)上方的指狀部分(24，28)。
4.權利要求1的傳感器，其特征在于所述第二導電裝置包括多個導電條(24或28)，它們彼此平行地延伸并且與它們之間的沿所述傳感器縱方向的各間隔并排排列，所述導電條連接到所述傳感器的縱向延伸的導體(22或26)上。
5.權利要求4的傳感器，其特征在于所述絕緣裝置包括設置在僅僅所述條(24或28)中的至少某些條的相應部分和所述第一裝置(14)之間多個分立的絕緣墊片(16)。
6.權利要求5的傳感器，其特征在于所述條(24或28)形成在柔性的彈性層(10)上。
7.權利要求4的傳感器，其特征在于所述條(24或28)形成在柔性的彈性層(10)上，并且所述絕緣裝置(38)包括設置在所述導電條(24或28)之間的間隔上并且把所述柔性層(10)與所述第一裝置(14)隔開的絕緣裝置，所述導電條(24或28)借助于所述柔性層(10)的彈性而與所述第一裝置(14)隔開，直至所述施加的力把所述層(10)彎向所述第一裝置(14)。
8.權利要求4至7中的任一個的傳感器，其特征在于所述導電條(24或28)具有從所述導體(22或26)伸出的指狀物的形式。
9.權利要求8的傳感器，其特征在于存在所述傳感器的縱向延伸并且彼此平行和隔開的兩個導體(22，26)，所述指狀物中的一些指狀物(24)從所述導體中的一個導體(22)伸出，而另一些指狀物(28)從另一個導體(26)伸出，所述指狀物(24，28)是叉指式的。
10.權利要求4的傳感器，其特征在于所述導電條具有從所述導體(22或26)伸出的指狀物(24或28)的形式，并且，所述電絕緣裝置(16)包括各自位于所述指狀物(24或28)中相應的一個的根部附近的分立的絕緣裝置。
11.權利要求7的傳感器，其特征在于所述電絕緣裝置包括設置在所述第一導電裝置(14)和所述柔性彈性層(10)之間的電絕緣層(32)，所述電絕緣層(32)備有與所述條(24，28)的位置對應的間隙(34)，以便使所述條(24，28)能夠響應所述力而通過所述間隙彎曲成與所述第一導電裝置(14)接觸的狀態(tài)。
12.以上權利要求中任何一個的傳感器，其特征在于所述第一導電裝置包括通常矩形外形的導電層(14)，其上設置所述電絕緣裝置(16；32；39)，再復于所述第二導電裝置(18，20；18A)，所述電絕緣裝置(16；32；39)和所述第二導電裝置(18，20；18A)處在所述導電層(14)的寬度范圍內。
13.權利要求2的傳感器，其特征在于所述第一導電裝置包括通常矩形外形的導電層(14)，其上設置所述電絕緣裝置(39)，再復于所述第二導電裝置(18A)，所述電絕緣裝置(39)和所述第二導電裝置(18A)處在所述導電層的寬度范圍內，所述第二導電裝置(18A)包括基本上與上述導電層(14)共同延伸的層。
14.權利要求2的傳感器，其特征在于所述分立的絕緣裝置(39)中的每一個橫跨所述傳感器的所述寬度而延伸。
15.權利要求14的傳感器，其特征在于所述分立的絕緣裝置(39)中的每一個設置成與所述傳感器的所述縱方向構成斜角。
16.以上權利要求中任何一個的傳感器，其特征在于利用印刷電路技術涂敷所述導電裝置(14；18，20；18A)。
17.一種用來檢測可以由電動機驅動的可滑動的封閉構件(44)封閉的裝有框架的開口中的障礙物的安全系統(tǒng)，其特征在于包括根據上述權利要求中任何一個的傳感器(70)，它安裝在所述開口的框架(42)上或其附近，并且是這樣定位的，使得當所述滑動的可封閉構件(44)把所述開口中的障礙物推向所述框架(42)時所述力加在所述傳感器(70)上，以及控制裝置，它響應所述第二導電裝置(18，20；18A)和所述第一導電裝置(14)之間的接觸而停止所述可封閉構件(14)的由電動機驅動的運動。
18.權利要求17的系統(tǒng)，其特征在于安裝在所述框架(42)上的柔性導引和密封通道(50)，用來接納進入所述通道(50)的口的封閉構件(44)的邊緣，所述通道(50)的口形成在所述通道(50)的側壁的平行的縱向延伸的末端邊緣之間，所述傳感器(70)安裝在所述通道上、沿著或者極靠近所述末端邊緣中的一個而縱向伸展。
19.權利要求18的系統(tǒng)，其特征在于還包括相應地安裝在所述另一個末端邊緣中或者極靠近所述另一個末端邊緣安裝的另一個相似的傳感器(70)。
20.權利要求18或19的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器(70)或者每一個所述傳感器(70)被嵌入在所述通道的極靠近所述相應的末端邊緣的材料中或者嵌入所述通道的所述相應的末端邊緣的材料中。
21.權利要求18至20中任何一個的系統(tǒng)，其特征在于所述導引和密封通道(50)的底部的外側安裝在構成所述框架(42)的一部分的剛性安裝構件(46)上，以及形成所述導引和密封通道(50)的底部的材料形成空腔裝置(72)，它們基本上位于所述底部和每一個通道側壁的接合處。
22.權利要求17至21中任何一個的系統(tǒng)，其特征在于所述裝有框架的開口是窗口，而所述封閉構件(44)是窗玻璃板。
23.權利要求22中任何一個的系統(tǒng)，其特征在于所述窗口是機動車中的窗口。
全文摘要
力敏傳感器包括上和下覆蓋層(10,12),上覆蓋層是有彈性且易彎曲的,并且以透明的形式示出,以便易于說明。導電層(14)承載分離的各個電絕緣墊片(16),后者把導電層(14)和兩個導電構件(18,20)分開。構件(18,20)中的每一個具有多個隔開的彈性指狀部分(24,28),兩個構件(18,20)的指狀部分是叉指式的。該構件以薄膜的形式形成在層(10)上。在導電構件(18,20)不被墊片(16)支撐的地方,它們通常借助于上層(10)的彈性而保持離開導電層(14)的狀態(tài)。響應施加的力(F),指狀部分(24,28)中的一個或多個被壓成與導電層(14)接觸的狀態(tài),以便能夠產生相應的電信號。墊片(16)的定位確保它們不增加傳感器的總寬度。該傳感器可以用于安全系統(tǒng)中,用來檢測具有可電動滑動窗玻璃的窗口中的障礙物。
文檔編號B60J5/00GK1266535SQ9880807
公開日2000年9月13日 申請日期1998年8月12日 優(yōu)先權日1997年8月14日
發(fā)明者R·普洛特尼克, H·維爾德 申請人:德拉夫特克斯工業(yè)有限公司