ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) И УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ ПРОКЛАДКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОЕДИНИТЕЛЯ Российский патент 2018 года по МПК G01R31/04 H01R9/16 G01B7/16 H01R13/52 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в целом относится к системам для выявления целостности соединений между соединителями.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Транспортное средство включает в себя многие электронные модули и системы. Для надлежащей работы, электронные модули присоединены друг к другу через один или более кабельных жгутов. Для облегчения сборки и ремонта электронных модулей в транспортном средстве, соединители используются для присоединения кабельных жгутов к электронным модулям. Некоторые соединители включают в себя смыкающий механизм, который прикрепляет соединитель кабельного жгута к соединителю электронного модуля. Во время использования, смыкающий механизм может становиться поврежденным и больше не функционировать для закрепления соединителя в местоположении. Однако, в некоторых случаях, электрический контакт между токопроводящими элементами может быть установлен. Электронный модуль может казаться функционирующим надлежащим образом в некоторых условиях. Под действием вибрации или других усилий, электрический контакт может становиться прерванным, приводя к прерывистой или потере функции электронного модуля. Другие сценарии могут включать в себя соединители, которые визуально кажутся сидящими надлежащим образом, но не являются таковыми по некоторой причине (например, натяга, поврежденных штырей).

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для преодоления по меньшей мере некоторых из проблем уровня техники предложена электрическая соединительная система, содержащая:

уплотнительную прокладку, расположенную между поверхностью основания и поверхностью соединителя; и

множество тонкопленочных силоизмерительных элементов, связанных с уплотнительной прокладкой, соединенных в последовательную электрическую цепь и выполненных с возможностью формирования проводящего тракта через последовательную электрическую цепь в ответ на усилия, приложенные к заданным местоположениям уплотнительной прокладки, превышающие пороговое значение.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая соединитель, образующий поверхность соединителя, и основание, выполненное с возможностью приема соединителя и образующее поверхность основания, при этом соединитель или основание содержит один или более контактов, выполненных с возможностью образования электрического соединения с последовательной электрической цепью.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая контроллер, электрически присоединенный к контактам и запрограммированный с возможностью приложения заданного напряжения к последовательной электрической цепи, измерения тока через последовательную электрическую цепь и вывода диагностического кода в ответ на ток через последовательную электрическую цепь меньший, чем заданный ток,.

В одном из вариантов предложена система, в которой проводящий тракт не формируется, когда усилия, приложенные в любом одном из заданных местоположений, являются меньшими, чем пороговое значение.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая соединитель, образующий поверхность соединителя, и основание, выполненное с возможностью приема соединителя и образующее поверхность основания, при этом пороговое значение является величиной усилия для поддержания электрического контакта электрических соединений между основанием и соединителем.

В одном из вариантов предложена система, в которой заданные местоположения соответствуют местоположениям измерительных элементов.

В одном из вариантов предложена система, в которой сопротивление, связанное с проводящим трактом, изменяется при изменении усилий.

В одном из вариантов предложена система, в которой, в ответ на усилия, являющиеся большими, чем пороговое значение, сопротивление меньше, чем заданное сопротивление.

9. Уплотнительная прокладка электрического соединителя, содержащая:

упругий элемент, выполненный с возможностью уплотнения области взаимодействия между поверхностью основания и поверхностью соединителя; и

тонкую пленку, включающую в себя множество силоизмерительных элементов в контакте с упругим элементом и выполненных с возможностью образования электрической цепи, имеющей сопротивление, которое определено сжимающим усилием, приложенным к уплотнительной прокладке.

10. Прокладка по п. 9, дополнительно содержащая второй упругий элемент, при этом тонкая пленка расположена между упругими элементами.

11. Прокладка по п. 9, дополнительно содержащая один или более электрических контактов, выполненных с возможностью образования электрического соединения между электрической цепью и контроллером.

12. Прокладка по п. 9, в которой силоизмерительные элементы расположены во множестве заданных местоположений, и сопротивление электрической цепи меньше, чем заданное сопротивление, когда сжимающее усилие в каждом из заданных местоположений больше, чем заданное усилие.

13. Прокладка по п. 9, в которой силоизмерительные элементы расположены во множестве заданных местоположений, и электрическая цепь формирует проводящий тракт через тонкую пленку в ответ на сжимающее усилие, большее, чем заданное усилие, в каждом из заданных местоположений.

14. Прокладка по п. 9, в которой силоизмерительные элементы расположены во множестве заданных местоположений, и сопротивление электрической цепи больше, чем заданное сопротивление, когда сжимающее усилие в любом из заданных местоположений меньше, чем заданное усилие.

15. Прокладка по п. 9, в которой упругий элемент включает в себя один или более позиционирующих элементов, выступающих от упругого элемента, выполненных с возможностью взаимодействия с углублениями в одной или более из поверхности основания и поверхности соединителя для позиционирования уплотнительной прокладки электрического соединителя.

В одном из еще дополнительных аспектов предложена электрическая соединительная система, содержащая:

уплотнительную прокладку, расположенную между поверхностью основания и поверхностью соединителя; и

множество тонкопленочных силоизмерительных элементов, связанных с и расположенных в заданных местоположениях уплотнительной прокладки, и выполненных с возможностью изменения сопротивления в ответ на изменения усилий, приложенных в каждом из заданных местоположений.

В одном из вариантов предложена система, в которой измерительные элементы электрически соединены в последовательную электрическую цепь, так чтобы, в ответ на усилия большие, чем заданное усилие, в каждом из заданных местоположений, полное сопротивление последовательной электрической цепи было меньшим, чем заданное сопротивление.

В одном из вариантов предложена система, в которой измерительные элементы электрически соединены в последовательную электрическую цепь, так чтобы, в ответ на усилия меньшие, чем заданное усилие, в любом из заданных местоположений, полное сопротивление последовательной электрической цепи было большим, чем заданное сопротивление.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая соединитель, образующий поверхность соединителя, и основание, выполненное с возможностью приема соединителя и образующее поверхность основания, и по меньшей мере один электрический контакт, электрически связанный с тонкопленочными силоизмерительными элементами и выполненный с возможностью образования электрического соединения с контактами основания или соединителя.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая контроллер, запрограммированный с возможностью приложения заданного напряжения к тонкопленочным силоизмерительным элементам, измерения тока через тонкопленочные измерительные элементы и вывода диагностического кода в ответ на ток через любой из тонкопленочных силоизмерительных элементов меньший, чем заданный ток.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 изображает возможное соединение двух электронных модулей в транспортном средстве.

Фиг.2A изображает вид сверху возможной соединительной системы в разъединенном состоянии.

Фиг.2B изображает вид спереди основания.

Фиг.2C изображает вид спереди соединителя.

Фиг.3 изображает вид сверху возможной соединительной системы в соединенном состоянии.

Фиг.4A - вид сбоку возможной конфигурации уплотнительного кольца.

Фиг.4B - альтернативный вид возможной конструкции уплотнительного кольца.

Фиг.5A - вид тонкопленочного измерительного устройства, используемого для уплотнительного кольца.

Фиг.5B - возможная электрическая схема, представляющая собой тонкопленочное измерительное устройство.

Фиг.5C - альтернативная электрическая схема, представляющая собой тонкопленочное измерительное устройство.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения описаны в материалах настоящего описания. Однако, следует понимать, что описанные варианты осуществления являются всего лишь примерами, и другие варианты осуществления могут принимать различные и альтернативные формы. Фигуры не обязательно должны определять масштаб; некоторые признаки могли быть преувеличены или преуменьшены, чтобы показывать подробности конкретных компонентов. Поэтому, конкретные конструктивные и функциональные детали, описанные в материалах настоящего описания, должны интерпретироваться не в качестве ограничивающих, а только в качестве представляющих основу для обучения специалиста в данной области техники по-разному использовать настоящее изобретение. Как будут понимать рядовые специалисты в данной области техники, различные признаки, проиллюстрированные и описанные со ссылкой на любую одну из фигур, могут комбинироваться с признаками, проиллюстрированными на одной или более других фигур, для создания вариантов осуществления, которые не проиллюстрированы и не описаны явно. Проиллюстрированные комбинации признаков дают показательные варианты осуществления для типичных применений. Различные комбинации и модификации признаков, совместимых с доктринами этого изобретения, однако, могли бы быть желательны для конкретных применений или реализаций.

Фиг.1 изображает примерное транспортное средство 10, которое включает в себя первый электронный модуль 12 и второй электронный модуль 14. Хотя изображены только два электронных модуля, транспортное средство 10 может включать в себя больше, чем два электронных модуля. Электронные модули 12, 14 могут выполнять многообразие функций в транспортном средстве 10. Например, работа двигателя или трансмиссии может управляться одним из электронных модулей, чтобы доводить до максимума коэффициент полезного действия и экономию топлива. Дополнительные примеры электронных модулей в транспортном средстве включают в себя модуль управления устройствами активной безопасности (RCM), модуль управления силовой передачей (PCM) и модуль управления кузовом (BCM).

Обмену сигналов по всему транспортному средству может содействовать один или более кабельных жгутов 24. В дополнение к сигналам, соединения питания и заземления могут быть проложены внутри кабельного жгута 24. Кабельный жгут 24 может включать в себя проводники, которые создают электрическое соединение между различными точками электрической системы. В изображенном примере, проводники могут заканчиваться в первом соединителе 18 жгута и втором соединителе 22 жгута. Хотя изображен кабельный жгут 24, прокладывающий проводники между первым соединителем 18 жгута и вторым соединителем 22 жгута, кабельный жгут 24 может включать в себя проводники, которые заканчиваются в других электронных модулях или системах.

Электронные модули 12, 14 могут быть выполнены с возможностью обмениваться сигналами друг с другом. Первый электронный модуль 12 может включать в себя первую розетку или основание 16, выполненное с возможностью принимать первый соединитель 18 жгута. Второй электронный модуль 14 может включать в себя вторую розетку или основание 20, выполненное с возможностью принимать второй соединитель 22 жгута. Кабельный жгут 24 может связывать контакты первого соединителя 18 жгута с контактами второго соединителя 22 жгута. Кабельный жгут 24 может включать в себя сигналы, которые извлекаются из других электронных модулей или источников сигнала в пределах транспортного средства 10.

Фиг.2A изображает один из возможных видов соединительной системы для электронного модуля, которая включает в себя основание 104 соединителя, выполненное с возможностью приема соединителя 120 жгута. Соединитель 120 жгута и основание 104, показанные на фиг.2A, находятся в разъединенном положении. Фиг.2B изображает возможный вид спереди основания 104, а фиг.2C изображает возможный вид спереди соединителя 120 жгута. Фиг.3 изображает вид соединительной системы, когда основание 104 и соединитель 120 жгута находятся в соединенном положении.

Электронный модуль может включать в себя корпус 100, который выполнен с возможностью вмещать и защищать связанные электронные компоненты. Основание 104 соединителя может содержать внешнюю стенку 114 основания, продолжающуюся от корпуса 100, чтобы определять полость 102 для множества штырей 108. Внешняя стенка 114 основания у основания 104 соединителя также может быть выполнена с возможностью содействовать соединению с соединителем 120 жгута. Внешняя стенка 114 основания может включать в себя один или более скошенных выступов 116, выполненных с возможностью для прикрепления соединителя 120 жгута к основанию 104 соединителя. В изображенном примере, внешняя стенка 114 основания может формировать в целом прямоугольную полость 102. Форма, образованная внешней стенкой 114 основания не ограничена изображенной формой, и другие формы применимы к соединительной системе, описанной в материалах настоящего описания.

Штыри 108 могут быть проводящими элементами, которые продолжаются из нижней поверхности основания 104 соединителя в полость 102. Штыри 108 могут быть выполнены с возможностью приниматься связанными проводящими углублениями 122 в соединителе 120 жгута. Штыри 108 могут быть присоединены к проводящим элементам 112, выполненным с возможностью электрически присоединять штыри 108 к контроллеру 110 или другим электрическим или электронным схемам. В соединенном положении, штыри 108 и связанные углубления 122 соединителя жгута могут находиться в электрическом контакте для формирования проводящего тракта.

Соединитель 120 жгута может включать в себя оболочку 132, выполненную с возможностью скрывать и защищать соединения кабельного жгута. Соединитель 120 жгута может включать в себя соединительную розетку 134, которая сконфигурирована множеством выемок 122, выполненных по шаблону, чтобы соответствовать расположениям штырей 108 основания 104 соединителя. Соединитель 120 жгута может включать в себя внешнюю стенку 128 жгута, выполненную с возможностью садиться вокруг внешней стенки 114 основания. Внешняя стенка 128 жгута и соединительная розетка 134 могут формировать канал 144 вокруг соединительной розетки 134, который выполнен с возможностью принимать внешнюю стенку 128 основания 104 соединителя. Внешняя стенка 128 жгута может включать в себя один или более проемов или вырезов 130, которые выполнены с возможностью взаимодействия со скошенными выступами 116 основания 104 соединителя, чтобы прикреплять соединитель 120 жгута к основанию 104 соединителя. Канал 144 дополнительно может быть наделен размерами и выполнен с возможностью принимать уплотнительную прокладку 106. Уплотнительная прокладка 106 может быть уложена в канал 144, чтобы уплотнять область взаимодействия между основанием 104 и соединителем 120 жгута.

Соединительная система может быть выполнена с возможностью создавать уплотненную область взаимодействия, которая предотвращает проникновение загрязняющих веществ на штыри 108 и в углубления 122, которые формируют электрические соединения. Уплотнение может создаваться уплотнительным кольцом или прокладкой 106. Уплотнительная прокладка 106 может быть создана из упругого материала. Уплотнительная прокладка 106 может быть выполнена с возможностью размещаться в соединителе 120 жгута или основании 104. Уплотнительная прокладка 106 может действовать, заполняя пространство между поверхностями соединителя 120 жгута и поверхностями основания 104 соединителя. По мере того, как прикладывается смыкающее усилие, которое перемещает соединитель 120 жгута и основание 104 соединителя в более плотный контакт, уплотнительная прокладка 106 может сжиматься, чтобы заполнять любые зазоры между поверхностями. Уплотнительная прокладка 106 может формировать непрерывную поверхность, которая определяет проем для приема соединительной розетки 134.

В изображенной конфигурации, когда жгут 120 соединителя перемещается в направлении основания 104, уплотнительная прокладка 106 перемещается в канале 144. В полностью зацепленном положении, уплотнительная прокладка 106 может быть в контакте с поверхностью основания 104 соединителя и с поверхностью соединителя 120 жгута. В показанной конфигурации, поверхность соединителя 120 жгута находится в пределах канала 144, а поверхность основания 104 соединителя является поверхностью внешней стенки 114 основания.

Уплотнительная прокладка 106 может быть выполнена с возможностью контактировать с поверхностью основания, когда соединитель 120 жгута полностью зацеплен с основанием 104. Когда приложено достаточное усилие, соединительная область взаимодействия между основанием и соединителем жгута может уплотняться, тем самым предотвращая воздействие влаги или других загрязняющих веществ на электрические соединения.

Соединитель 120 жгута может включать в себя фиксирующий элемент, выполненный с возможностью закреплять или смыкать соединитель жгута по отношению к розетке. Изображенный фиксирующий механизм является скошенными выступами 116 основания 104 и вырезами 130 соединителя 120 жгута. Уплотнительная прокладка 106, описанная в материалах настоящего описания, может быть применима к любому фиксирующему механизму. В некоторых конфигурациях, фиксирующий элемент может быть элементом, который шарнирно присоединен к оболочке 132 соединителя 120 жгута. Когда соединитель 120 жгута сопрягается с основанием 104, фиксирующий элемент может поворачиваться в сомкнутое положение. Основание 104 может включать в себя один или более выступов, выполненных с возможностью предотвращать поворачивание фиксирующего элемента, когда в сомкнутом положении. По мере того, как фиксирующий элемент поворачивается в сомкнутое положение, соединитель 120 жгута может перемещаться в направлении основания 104. Это перемещение заставляет контакты 122 соединителя у соединителя 120 жгута и контакты 108 основания у основания 104 физически контактировать друг с другом. Этот физический контакт создает тракт, чтобы электрические сигналы текли между контроллером 110 и кабельным жгутом 124. В некоторых конфигурациях, фиксирующий элемент может быть частью основания 104. В сомкнутом положении, уплотнительная прокладка 106 может уплотнять область взаимодействия между основанием 104 соединителя и соединителем 120 жгута.

Хотя фигуры изображают основание 104 соединителя со штырями 108, а соединитель 120 жгута с проводящими углублениями 122, конфигурация может быть изменена на прямо противоположную. Например, основание соединителя может иметь проводящие углубления, а соединитель жгута может иметь штыри. Кроме того, расположение уплотнительной прокладки 106 может быть иным в некоторых конфигурациях. Уплотнительная прокладка 106, описанная в материалах настоящего описания, может быть применима к любому типу соединительной системы, в которой используется уплотнительная прокладка.

Независимо от конкретной конфигурации фиксирующего элемента, присоединение соединителя 120 жгута к основанию 104 соединителя может быть недостаточным для обеспечения надлежащего электрического контакта штырей 108 и углублений 122. Например, фиксирующий элемент может не закрепляться выступами 116 полностью вследствие смещения или поломки вырезов 130. Может не быть приложено достаточное усилие, чтобы заставить все из вырезов 130 и скошенных выступов 116 зацепляться друг с другом. В качестве еще одного примера, скошенные выступы 116 могут быть повреждены или отсутствующими, чтобы препятствовать удерживанию в сомкнутом положении. В других примерах, может быть помеха между соединителем 120 жгута и основанием 104 соединителя, которая мешает перемещению в сомкнутое положение. Кроме того, загнутые штыри или контакты могут мешать перемещению в направлении сомкнутого положения. Когда соединитель 120 жгута не зафиксирован в достаточной мере в сомкнутом положении, есть опасность, что контакты не добиваются устойчивого физического контакта. В некоторых ситуациях, физический контакт между контактами может быть прерывистым.

Результат прерывистого или отсутствующего физического контакта между штырями 108 и углублениями 122 включает в себя этап, на котором может быть скомпрометировано правильное функционирование транспортного средства. В некоторых случаях, электрические сигналы могут контролироваться, и проблема может быть выявлена, так чтобы могла проявляться предупредительная сигнальная лампа. В других случаях, прерывистая работа может приводить к неправильному функционированию, которое не выявляется надежно. Риск этих проблем соединения может возрастать после обслуживания транспортного средства. Во время обслуживания, соединители 120 жгута могут разъединяться и повторно соединяться. Если осложнение возникает во время повторного соединения, может быть желательно идентифицировать проблему до возврата транспортного средства потребителю. Например, ослабленное соединение может быть идентифицировано только после того, как транспортное средство возвращено потребителю. Это может приводить к вынуждению потребителя возвращать транспортное средство для технического обслуживания, приводя к неудовлетворенности потребителя обслуживанием. Средство идентификации надлежащим образом соединенных соединителей 120 жгута и оснований 104 соединителя может улучшать сборку и обслуживание транспортного средства.

Для выявления надлежащим образом установленного соединителя 120 жгута, измерительное устройство может быть включено в уплотнительную прокладку 106. Возможная конфигурация для уплотнительной прокладки 106 изображена на фиг.4A и 4B. Тонкопленочное измерительное устройство 202 может быть составляющим одно целое с уплотнительной прокладкой 106, чтобы выявлять достаточность смыкающего усилия, прикрепляющей соединитель 120 жгута к основанию 104 соединителя. Тонкопленочное измерительное устройство 202 может включать в себя многочисленные тонкопленочные измерительные элементы 206, которые расположены в различных местоположениях тонкопленочного измерительного устройства 202.

Основание 104 соединителя может включать в себя первую точку 140 контакта основания и вторую точку 142 контакта основания, выполненные с возможностью создавать электрический контакт с первой точкой 230 контакта схемы и второй точкой 232 контакта схемы тонкопленочного измерительного устройства 202. Первая точка 140 контакта основания и вторая точка контакта основания могут быть электрически присоединены к контроллеру 110.

Тонкопленочное измерительное устройство 202 может включать в себя силоизмерительные элементы 206, которые выдают сигнал, который изменяется по мере того, как меняется давление или механическое напряжение, действующее на измерительных элементах 206. Сопротивление и/или емкость тонкопленочного измерительного элемента 206 может меняться по мере того, как меняется усилие, приложенная к измерительному элементу 206. Силоизмерительные элементы 206 могут быть тензометрическим датчиком, в котором деформации силоизмерительных элементов 206 вызывают изменение сопротивления.

Тонкопленочное измерительное устройство 202 может включать в себя токопроводящие дорожки, которые соединяют тонкопленочные измерительные элементы 206 в схему. Токопроводящие дорожки могут создавать последовательное электрическое соединение измерительных элементов 206. В некоторых конфигурациях, токопроводящие дорожки могут быть параллельны, так чтобы каждый из измерительных элементов 206 мог быть присоединен к отдельной схеме. Дорожки могут быть выполнены с возможностью соединять измерительные элементы 206 в компоновке схемы, которая является последовательной, параллельной или некоторой их комбинацией.

Тонкопленочное измерительное устройство 202 может быть выполнено с возможностью быть неотъемлемой частью уплотнительного элемента 106. Тонкопленочное измерительное устройство 202 может быть наделено размерами и формой, чтобы соответствовать уплотнительному элементу 106. Измерительное устройство 202 может быть прослоено между первым уплотнительным слоем 200 и вторым уплотнительным слоем 204. Первый уплотнительный слой 200 и второй уплотнительный слой 204 могут быть сформированы из упругого материала. Измерительное устройство 202 может быть присоединено к или скреплено с первым уплотнительным слоем 200 и/или вторым уплотнительным слоем 204. В некоторых конфигурациях, первый уплотнительный слой 200 и второй уплотнительный слой могут быть созданы из разных материалов. В некоторых конфигурациях, первый уплотнительный слой 200 и второй уплотнительный слой 204 могут полностью окружать тонкопленочное измерительное устройство 202, так чтобы тонкопленочный измерительный элемент 202 был полностью охвачен упругим материалом. В некоторых конфигурациях, тонкопленочное измерительное устройство 202 может быть присоединено только к первому уплотнительному слою 200.

Тонкопленочное измерительное устройство 202 может включать в себя первую точку 230 контакта схемы и вторую точку 232 контакта схемы. Точки 230, 232 контакта схемы могут быть выполнены с возможностью присоединять схему, сформированную измерительными элементами 206, к внешнему устройству. Точки 230, 232 контакта схемы могут быть выполнены в виде штырей, продолжающихся из тонкопленочного измерительного устройства 202. В изображенной конфигурации есть две точки 230, 232 контакта схемы, но другие конфигурации могут включать в себя дополнительные точки контакта. В некоторых конфигурациях, точки 230, 232 контакта схемы могут быть выполнены с возможностью электрически присоединяться к первой точке 140 контакта основания и второй точке 142 контакта основания. В некоторых конфигурациях, точки 140, 142 контакта основания могут быть проводящими углублениями, выполненными с возможностью принимать точки 230, 232 контакта схемы.

Первый уплотнительный слой 200 может быть сконфигурирован одним или более каналов 250, 252, выполненных с возможностью допускать прохождение точек 230, 232 контакта схемы сквозь первый уплотнительный слой 200. В некоторых конфигурациях, проводящие каналы могут быть, в качестве альтернативы, проложены через второй уплотнительный слой 204. В альтернативных конфигурациях, точки 230, 232 контакта схемы могут быть проводящими дорожками на поверхности тонкопленочного измерительного устройства 202. Проводящий элемент может быть вставлен в каналы 250, 252, чтобы устанавливать проводящее соединение между точками 230, 232 контакта схемы и точками 140, 142 контакта основания.

Например, первый уплотнительный слой 200 может быть ориентирован, чтобы контактировать с основанием 104 соединителя. Второй уплотнительный слой 204 может быть ориентирован, чтобы контактировать с поверхностью соединителя 120 жгута. В некоторых конфигурациях, проводящие элементы могут быть проложены внутри первого уплотнительного слоя 200 или второго уплотнительного слоя 204, чтобы устанавливать электрический контакт между измерительным устройством 202 и основанием 104 соединителя или соединителем 120 жгута. В некоторых конфигурациях, тонкопленочное измерительное устройство 202 может включать в себя токопроводящие выступы, ориентированные в полость 102, образованную основанием 104 соединителя. Выступы могут быть выполнены с возможностью контактировать с проводящими элементами 140, 142, присоединенными к основанию 104 соединителя или соединителю 120 жгута.

Первый уплотнительный слой 200 и/или второй уплотнительный слой 204 могут включать в себя один или более позиционирующих элементов 208 для оказания помощи при сборке и установке. В изображенной конфигурации, позиционирующие элементы 208 присоединены к первому уплотнительному слою 200 и могут продолжаться в направлении основания 104 соединителя. Поверхность основания 104 соединителя может определять проемы, которые расположены и выполнены с возможностью для приема позиционирующих элементов 208 по мере того, как уплотнительная прокладка 106 перемещается в направлении основания 104 соединителя. Позиционирующие элементы 208 могут действовать, чтобы направлять уплотнительную прокладку 106 в надлежащее положение, прилегающее к поверхности основания соединителя. В некоторых конфигурациях, позиционирующие элементы 208 могут быть присоединены ко второму уплотнительному слою 204 и продолжаться в направлении соединителя 120 жгута. Поверхность соединителя 120 жгута может определять проемы, чтобы принимать позиционирующие элементы 208.

Фиг.5A изображает возможную конфигурацию для тонкопленочного измерительного устройства 202. Фиг.5A изображает возможные расположения тонкопленочных измерительных элементов 206 вокруг тонкопленочного измерительного устройства 202. Фиг.5B изображает соответствующее электрическое представление измерительного устройства 202, в котором измерительные элементы 206 представлены в виде элементов 220 переключателя. В некоторых конфигурациях, тонкопленочное измерительное устройство 202 может быть последовательностью тонкопленочных измерительных элементов 206, электрически соединенных последовательно для формирования последовательной электрической цепи. Тонкопленочные измерительные элементы 206 могут быть представлены элементами 220 переключателя. Элементы 220 переключателя могут находиться в разомкнутом состоянии, когда соединитель 120 жгута не зацеплен полностью. Элементы 220 переключателя могут быть в замкнутом состоянии, когда соединитель 120 жгута зацеплен с основанием 104 с по меньшей мере заданной величиной усилия. В этой конфигурации, измерительные элементы 206 могут быть расположены по периферии уплотнительного элемента 106.

Контроллер 110 может включать в себя соединение с источником 226 питания. Источник 226 питания может быть присоединен к последовательной электрической цепи через резистор 224. Последовательная электрическая цепь может быть присоединена к источнику 226 питания через электрическое соединение, установленное присоединением первой точки 230 контакта схемы к первой точке 140 контакта основания. Контроллер 110 может включать в себя соединение с опорной точкой 222 заземления. Опорная точка 222 заземления может быть присоединена к последовательной электрической цепи через электрическое соединение, установленное посредством присоединения второй точки 232 контакта схемы ко второй точке 142 контакта основания 142. Резистор 224 может быть выбран для ограничения электрического тока через последовательную электрическую схему, когда все из переключающих элементов 206 замкнуты. Контроллер 110 может быть выполнен с возможностью измерять напряжение или ток последовательной электрической цепи. Контроллер 110 может включать в себя аналого-цифровой преобразователь и схемы для масштабирования и фильтрации сигнала напряжения или тока. Например, точка 228 измерения напряжения может быть выбрана в качестве напряжения в первой точке 140 контакта основания. Контроллер 110 также может быть выполнен с возможностью измерять напряжение источника 226 питания. Ток, текущий через сопротивление 224 может вычисляться на основании разности напряжений между источником 226 питания и точкой 228 измерения напряжения. Ток может быть вычислен в качестве разности напряжения, деленной на значение сопротивления резистора 224.

В описанной конфигурации, использующей переключающие элементы 220, напряжение первой точки 140 контакта основания может контролироваться контроллером 110. Когда любой один из переключающих элементов 206 разомкнут, контроллер 110 может считывать напряжение, которое является напряжением источника 226 питания. То есть, когда любой один из переключающих элементов 206 находится в разомкнутом состоянии, ток, текущий через схему, может быть нулевым. Когда все из переключающих элементов 220 замкнуты, контроллер 110 может считывать напряжение, которое является опорной точкой 222 заземления.

Фиг.5C изображает еще одно возможное электрическое представление тонкопленочного измерительного устройства 202, в котором измерительные элементы представлены в виде элементов 240 с переменным сопротивлением. Элементы 240 с переменным сопротивлением могут быть электрически соединены, чтобы формировать последовательную электрическую цепь. Элементы 240 с переменным сопротивлением могут иметь высокое сопротивление, когда соединитель 120 жгута расцеплен. В расцепленном состоянии, может быть небольшой ток, текущий через схему. Напряжение в точке 228 измерения может быть близким к напряжению источника 226 питания. В то время как соединитель 120 жгута соединяется с большим усилием, элементы 240 с переменным сопротивлением могут уменьшаться по сопротивлению, а ток через схему может возрастать. В сомкнутом положении, элементы 240 с переменным сопротивлением могут иметь от небольшого до нулевого сопротивления, так чтобы через схему тек ток, ограниченный сопротивлением 224 контроллера 110. В полностью соединенном состоянии, напряжение в точке 228 измерения может быть ближе к напряжению опорной точки 222 заземления. Напряжение в точке 228 измерения может определяться цепью делителя напряжения, определенной сопротивлением 224 и объединенным сопротивлением измерительных элементов 240. Когда соединитель 120 жгута полностью расцеплен с основанием 104 соединителя, напряжение в точке 228 измерения может быть напряжением источника 226 питания.

В некоторых конфигурациях, схема может быть выполнена с возможностью измерять первое напряжение, когда соединитель 120 жгута отсоединен, и второе напряжение, когда соединитель 120 жгута присоединен. Разность напряжений может быть функцией ожидаемых значений сопротивления, когда соединитель 120 жгута присоединен и отсоединен.

Толщина уплотнительной прокладки 106 может быть выбрана, чтобы обеспечивать заданную деформацию измерительных элементов 206, когда заданная величина усилия приложена к уплотнительной прокладке 106. Когда соединитель 120 жгута и основание 104 соединителя перемещаются ближе друг к другу, уплотнительная прокладка 106 может сжиматься. В сомкнутом положении, заданное сжимающее усилие может быть приложено к уплотнительной прокладке 106. Заданное сжимающее усилие может быть такой, чтобы все из измерительных элементов 206 в тонкопленочном измерительном устройстве 202 были замкнуты для завершения электрической схемы. Заданное сжимающее усилие может быть выбрано, чтобы давать возможность для некоторого изменения смыкающего усилия.

Контроллер 110 может контролировать напряжение в точке 228 измерения напряжения, чтобы определять, приложено ли заданное сжимающее усилие в области взаимодействия соединителя. Если напряжение не находится в пределах заданного диапазона напряжений, которые являются указывающими заданное сжимающее усилие, контроллер 110 может сохранять диагностический индикатор. Диагностический индикатор может приводить в действие предупредительную сигнальную лампу в транспортном средстве. Диагностический индикатор также может инициировать сохранение состояния диагностики в энергонезависимой памяти для более позднего извлечения средством диагностики. Диагностический индикатор может давать указание конкретного соединения, которое находится под влиянием.

Встраивание тонкопленочного измерительного устройства 202 в уплотнительную прокладку 106 обеспечивает несколько преимуществ. Поскольку используется тонкопленочная технология, ширина уплотнительной прокладки 106 находится под влиянием в минимальной степени. Тонкопленочные измерительные элементы 206 расположены на области взаимодействия уплотнения и могут давать точное указание эффективности уплотнения и электрического соединения. Тонкопленочное измерительное устройство 202 может быть легко объединено с существующими уплотнительными прокладками и областями взаимодействия соединителей. Измерительное устройство 202 может диагностировать причину прерывистых соединений соединительной системы, указывая, какой соединитель находится под влиянием.

Последовательности операций, способы или алгоритмы, описанные в материалах настоящего описания, могут быть подлежащими выполнению/реализованы устройством обработки, контроллером или компьютером, которые могут включать в себя существующий программируемый электронный блок управления или специальный электронный блок управления. Подобным образом, последовательности операций, способы или алгоритмы могут храниться в качестве данных и инструкций, исполняемых контроллером или компьютером, в многих формах, в том числе, ноне в качестве ограничения, информации, постоянно хранимой на незаписываемом запоминающем носителе, таком как устройства ПЗУ (постоянного запоминающего устройства, ROM), и информации, с возможностью изменения хранимой на записываемом запоминающем носителе, таком как гибкие диски, магнитные ленты, CD (компакт-диски), устройства ОЗУ (оперативного запоминающего устройства, RAM) и другие магнитные и оптические носители. Последовательности операций, способы или алгоритмы также могут быть реализованы в программном исполняемом объекте. В качестве альтернативы, последовательности операций, способы или алгоритмы могут быть воплощены полностью или частично с использованием пригодных аппаратных компонентов, таких как специализированные интегральные схемы (ASIC), программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA), конечные автоматы, контроллеры или другие аппаратные компоненты или устройства, или комбинации аппаратных средств, программных средств и программно-аппаратных компонентов.

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления описаны выше, не предполагается, что эти варианты осуществления описывают все возможные формы, охваченные формулой изобретения. Словесные формулировки, используемые в описании изобретения, предпочтительнее являются словесными формулировками описания, нежели ограничением, и понятно, что различные изменения могут быть произведены, не выходя из сущности и объема изобретения. Как описано ранее, признаки различных вариантов осуществления могут комбинироваться для формирования дополнительных вариантов осуществления изобретения, которые могут не быть описаны или проиллюстрированы в прямой форме. Несмотря на то, что различные варианты осуществления могли бы быть описаны в качестве обеспечивающих преимущества или являющихся предпочтительными над другими вариантами осуществления или реализациями предшествующего уровня техники, что касается одной или более требуемых характеристик, рядовые специалисты в данной области техники осознают, что один или более признаков или характеристик могут быть скомпрометированы для достижения требуемых общих свойств системы, которые зависят от конкретных применения и реализации. Эти свойства могут включать в себя, но не в качестве ограничения: себестоимость, прочность, надежность, затраты в течение жизненного цикла, пригодность для продажи, внешний вид, упаковку, габариты, ремонтопригодность, вес, технологичность, легкость сборки, и т.д. По существу, варианты осуществления, описанные в качестве менее желательных, чем другие варианты осуществления, или реализации предшествующего уровня техники по отношению к одной или более характеристик, не выходят за пределы объема изобретения и могут быть желательными для конкретных применений.

Изобретение относится к определению целостности соединителей. Электрическая соединительная система содержит соединитель, образующий поверхность соединителя, основание и уплотнительную прокладку, расположенную между основанием и поверхностью соединителя. Также имеется множество тонкопленочных силоизмерительных элементов, связанных с уплотнительной прокладкой, соединенных в последовательную электрическую цепь для формирования проводящего тракта через последовательную электрическую цепь в ответ на усилия, приложенные к заданным местоположениям уплотнительной прокладки, превышающие пороговое значение, которое является величиной усилия для поддержания электрического контакта электрических соединений между основанием и соединителем. Повышается надежность соединения. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электрическая соединительная система, содержащая:

соединитель, образующий поверхность соединителя,

основание, выполненное с возможностью приема соединителя и образующее поверхность основания,

уплотнительную прокладку, расположенную между поверхностью основания и поверхностью соединителя; и

множество тонкопленочных силоизмерительных элементов, связанных с уплотнительной прокладкой, соединенных в последовательную электрическую цепь и выполненных с возможностью формирования проводящего тракта через последовательную электрическую цепь в ответ на усилия, приложенные к заданным местоположениям уплотнительной прокладки, превышающие пороговое значение, которое является величиной усилия для поддержания электрического контакта электрических соединений между основанием и соединителем.

2. Система по п. 1, в которой соединитель или основание содержит один или более контактов, выполненных с возможностью образования электрического соединения с последовательной электрической цепью.

3. Система по п. 2, дополнительно содержащая контроллер, электрически присоединенный к контактам и запрограммированный с возможностью приложения заданного напряжения к последовательной электрической цепи, измерения тока через последовательную электрическую цепь и вывода диагностического кода в ответ на ток через последовательную электрическую цепь меньший, чем заданный ток.

4. Система по п. 1, в которой проводящий тракт не формируется, когда усилия, приложенные в любом одном из заданных местоположений, являются меньшими, чем пороговое значение.

5. Система по п. 1, в которой заданные местоположения соответствуют местоположениям измерительных элементов.

6. Система по п. 1, в которой сопротивление, связанное с проводящим трактом, изменяется при изменении усилий.

7. Система по п. 6, в которой, в ответ на усилия, являющиеся большими, чем пороговое значение, сопротивление меньше, чем заданное сопротивление.

8. Уплотнительная прокладка электрического соединителя, содержащая:

первый упругий элемент, выполненный с возможностью уплотнения области взаимодействия между поверхностью основания и поверхностью соединителя;

второй упругий элемент, и

тонкую пленку, включающую в себя множество силоизмерительных элементов в контакте с и расположенных между упругими элементами и выполненных с возможностью образования последовательной электрической цепи, имеющей сопротивление, которое определено сжимающим усилием, приложенным к уплотнительной прокладке.

9. Прокладка по п. 8, дополнительно содержащая один или более электрических контактов, выполненных с возможностью образования электрического соединения между электрической цепью и контроллером.

10. Прокладка по п. 8, в которой силоизмерительные элементы расположены во множестве заданных местоположений и сопротивление электрической цепи меньше, чем заданное сопротивление, когда сжимающее усилие в каждом из заданных местоположений больше, чем заданное усилие.

11. Прокладка по п. 8, в которой силоизмерительные элементы расположены во множестве заданных местоположений и электрическая цепь формирует проводящий тракт через тонкую пленку в ответ на сжимающее усилие, большее, чем заданное усилие, в каждом из заданных местоположений.

12. Прокладка по п. 8, в которой силоизмерительные элементы расположены во множестве заданных местоположений и сопротивление электрической цепи больше, чем заданное сопротивление, когда сжимающее усилие в любом из заданных местоположений меньше, чем заданное усилие.

13. Прокладка по п. 8, в которой упругий элемент включает в себя один или более позиционирующих элементов, выступающих от упругого элемента, выполненных с возможностью взаимодействия с углублениями в одной или более из поверхности основания и поверхности соединителя для позиционирования уплотнительной прокладки электрического соединителя.

14. Электрическая соединительная система, содержащая:

уплотнительную прокладку, расположенную между поверхностью основания и поверхностью соединителя; и

множество тонкопленочных силоизмерительных элементов, связанных с и расположенных в заданных местоположениях уплотнительной прокладки, и электрически соединенных в последовательную электрическую цепь, и выполненных с возможностью изменения сопротивления в ответ на изменения усилий, приложенных в каждом из заданных местоположений, так чтобы, в ответ на усилия большие, чем заданное усилие, в каждом из заданных местоположений, полное сопротивление последовательной электрической цепи было меньшим, чем заданное сопротивление.

15. Система по п. 14, в которой измерительные элементы электрически соединены в последовательную электрическую цепь, так чтобы, в ответ на усилия меньшие, чем заданное усилие, в любом из заданных местоположений, полное сопротивление последовательной электрической цепи было большим, чем заданное сопротивление.

16. Система по п. 14, дополнительно содержащая соединитель, образующий поверхность соединителя, и основание, выполненное с возможностью приема соединителя и образующее поверхность основания, и по меньшей мере один электрический контакт, электрически связанный с тонкопленочными силоизмерительными элементами и выполненный с возможностью образования электрического соединения с контактами основания или соединителя.

17. Система по п. 16, дополнительно содержащая контроллер, запрограммированный с возможностью приложения заданного напряжения к тонкопленочным силоизмерительным элементам, измерения тока через тонкопленочные измерительные элементы и вывода диагностического кода в ответ на ток через любой из тонкопленочных силоизмерительных элементов меньший, чем заданный ток.