УЗЕЛ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПЛОСКОГО ТЕЛА С ИСТОЧНИКОМ НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАДЕЛАННЫМ БЛОКОМ УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК H05B3/84 

Настоящее изобретение относится к узлу для соединения плоского тела с источником напряжения, имеющему плоский кабель, блок управления, и соединительный элемент, причем источник напряжения предусмотрен по меньшей мере для запитывания блока управления электрическим напряжением, а плоское тело имеет электропроводную структуру, поверхность переключения для генерации управляющего сигнала, и блок управления предусмотрен для приема управляющего сигнала.

Плоские тела, такие как окна транспортных средств, снабжены по меньшей мере одной электропроводной структурой для обеспечения дополнительной функциональности окна транспортного средства. Дополнительная функциональность окна транспортного средства может быть электрообогревом оконного стекла или системой датчика дождя, встроенной в окно транспортного средства. В жилых помещениях плоские тела известны в виде обогревателей на стенах или в виде нагреваемых зеркал.

Для управления этой функциональностью плоское тело имеет поверхность переключения, посредством которой пользователь может управлять функциональностью. Эти поверхности переключения могут быть реализованы в виде емкостных кнопок (сенсорное управление) в форме линейных или поверхностных электродов. При касании кнопки генерируется управляющий сигнал, который передается через электрическое соединение к блоку управления. Блок управления затем выполняет функцию, зависящую от управляющего сигнала.

EP 2669083 A1 описывает плоское тело с соединительным модулем, который электрически соединяет электропроводную структуру плоского тела с внешним электрическим соединением. Соединительный модуль содержит плоский кабель с плоским ленточным проводником, который изготовлен из электропроводного материала и окружен оболочкой, изготовленной из электроизолирующего материала. Плоский ленточный проводник электрически соединен с электропроводной структурой плоского тела на одном конце и с круглым проводником на другом его конце.

Это соединение плоского ленточного проводника на круглом проводнике образует зону соединения, которая заделана в герметизирующий заливочный состав, окруженный соединительным корпусом. Круглый проводник заканчивается в соединительном элементе, например, в электрической вилке.

Исходя из соображений физики, плоские ленточные проводники и круглые проводники генерируют нежелательные паразитные потери. Эти потери создаются емкостной связью с окружением и также именуются так называемой паразитной емкостью. Паразитная емкость может генерировать нежелательный сигнал переключения поверхности переключения.

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении улучшенного узла для соединения плоского тела с источником напряжения, который обеспечивает уменьшение паразитных потерь.

Задача настоящего изобретения выполняется согласно настоящему изобретению посредством узла для соединения плоского тела с источником напряжения, а также посредством плоского тела с узлом по независимому пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Способ согласно настоящему изобретению для изготовления узла раскрыт в других пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение содержит узел для соединения плоского тела с источником напряжения, имеющий плоский кабель, блок управления, и соединительный элемент. Источник напряжения предусмотрен для по меньшей мере запитывания блока управления электрическим напряжением. Плоское тело имеет электропроводную структуру и поверхность переключения для генерации управляющего сигнала. Блок управления предусмотрен для приема управляющего сигнала и заделан в изолирующий материал между плоским телом и соединительным элементом.

Такие узлы имеют укороченную проводку между емкостным чувствительным плоским телом и источником напряжения, так что поверхность переключения хорошо защищена от паразитных емкостей проводки.

Плоское тело может включать в себя такие материалы как стекло или пластик и может быть реализовано в виде единственного оконного стекла или в виде составного оконного стекла с двумя отдельными оконными стеклами, неподвижно скрепленными друг с другом термопластичной клейкой пленкой. В качестве примера, плоское тело может быть составным оконным стеклом с нагревательным устройством или антенным проводником.

Электропроводная структура плоского тела может быть электрически соединена с источником напряжения через плоский кабель и соединительный элемент. Термин «плоский кабель» означает, согласно настоящему изобретению, одножильный или многожильный кабель. Плоский кабель имеет множество плоских ленточных проводников, которые удерживаются параллельно друг другу на некотором расстоянии вдоль плоского кабеля оболочкой, изготовленной из изолирующего материала (например, полиамида или каптона). Плоский ленточный проводник может быть, например, лентой или лентообразным проводником, изготовленным из металлической фольги очень малой толщины однозначного или двузначного микронного размера.

Функциональностью плоского тела можно управлять через поверхность переключения плоского тела посредством касания поверхности переключения. Такие поверхности переключения могут быть реализованы в виде линейного или поверхностного электрода или в виде емкостных кнопок посредством двух связанных электродов и могут работать по так называемой технологии «сенсорного управления». Например, нагревательным устройством плоского тела управляют через эту кнопку.

Когда некоторый объект, предпочтительно человеческий палец, приближается к поверхности переключения, емкость электродов изменяется вследствие электрического заряда объекта. Изменение емкости вызывает перемещение зарядов так, что протекает электрический ток, и, таким образом, может быть сгенерирован управляющий сигнал блока управления. Управляющий сигнал может быть сигналом переключения для включения или выключения устройство обогрева.

Блок управления предусмотрен для приема управляющего сигнала. Блок управления предпочтительно является микросхемой (IC), которая может быть расположена на электронной печатной плате (PCB). Такие электронные печатные платы могут иметь дополнительные электронные компоненты. Блок управления предпочтительно включает в себя систему электроники сенсоров, в частности, электронную систему емкостных сенсоров для управления функциональностью плоского тела.

Чувствительность электронной системы сенсоров устанавливают таким образом, чтобы электронная система сенсоров выводила управляющий сигнал при касании области переключения одним или несколькими человеческими пальцами. Термин «касание области переключения» может также означать другой тип взаимодействия с поверхностью переключения, который генерирует изменение емкости. Предпочтительно, управляющий сигнал инициируется только касанием стороны подложки плоского тела.

Блок управления заделан в изолирующий материал между плоским телом и соединительным элементом. Такие узлы обеспечивают физическую близость блока управления и плоского тела и, таким образом, короткую, фиксированную длину плоского кабеля. Таким образом, предпочтительно, паразитные емкости кнопки могут быть развязаны, и потери могут быть уменьшены. Таким образом, упрощается настройка чувствительности поверхности переключения.

Предпочтительно, последующая регулировка чувствительности поверхности переключения вследствие флуктуаций линейной длины может быть исключена в случае малых потерь.

Предпочтительно, узел имеет корпус с проводным соединением между электрическим проводником и плоским ленточным проводником, проходящим в плоском кабеле, причем блок управления расположен в этом корпусе. Дополнительное улучшение узла демонстрируется тем фактом, что блок управления образует стабильное соединение с плоским телом.

Такие корпуса изготавливаются из пластика, например, полиимида, и включают в себя, во внутренней части, изолирующий материал, имеющий полимерный материал. Изолирующий материал имеет свойства, которые позволяют ему защищать блок управления от внешней среды с обеспечением воздухонепроницаемости и водонепроницаемости.

Предпочтительно, корпус включает в себя средство настройки для регулировки чувствительности блока управления. Такое средство настройки предусмотрено для изменения внутренней относительной емкости блока управления. Причиной изменения относительной емкости может быть измененная конструкция электродов в поверхности переключения.

Средство настройки является, например, соединительным элементом, например, винтом, головка которого может быть выполнена легкодоступной снаружи корпуса. Альтернативно винту, средство настройки может быть предусмотрено на корпусе в виде дополнительного плоского ленточного проводника, проходящего параллельно, или в виде соединителя (терминала).

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения соединительный элемент может быть предусмотрен для подключения плоского тела в транспортным средстве или устройстве. Таким образом, соединительный элемент может быть последовательным интерфейсом системы шин, например, системы CAN-шины, транспортного средства.

В другом предпочтительном варианте осуществления узла согласно настоящему изобретению блок управления расположен по меньшей мере частично в плоском кабеле. В частности, блок управления может быть заделан в изолирующий материал плоского кабеля. В этом случае, блок управления непосредственно электрически контактирует по меньшей мере с плоским ленточным проводником.

Изолирующий материал плоского кабеля может быть изготовлен из пластика, например, полиимида.

Посредством такого узла, можно уменьшить число специальных (специфических для OEM) соединительных элементов, которые должны точно соответствовать окружению инсталляции плоского тела, до одного соединительного элемента.

Предпочтительно, блок управления имеет средство настройки для регулировки чувствительности блока управления. Средство настройки может быть конденсатором, чья емкость может быть адаптирована к геометрической схеме плоского ленточного проводника и электропроводной структуры.

Дополнительно, настоящее изобретение относится к плоскому телу с узлом для соединения с источником напряжения транспортного средства, имеющим плоский кабель, блок управления и соединительный элемент, причем источник напряжения предусмотрен по меньшей мере для запитывания блока управления электрическим напряжением, а плоское тело имеет электропроводную структуру и кнопку (поверхность переключения) для генерации управляющего сигнала, и блок управления предусмотрен для приема этого управляющего сигнала. Блок управления заделан в изолирующий материал между плоским телом и соединительным элементом.

Такое плоское тело занимает очень мало пространства при хранении, во время транспортировки плоского тела, и в установленном состоянии в транспортном средстве или устройстве.

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления узла, в котором блок управления заделан в изолирующий материал между плоским телом и соединительным элементом и может быть, таким образом, реализован пыленепроницаемым или водонепроницаемым.

В предпочтительном варианте осуществления способа электрический проводник электрически соединен с плоским ленточным проводником, проходящим в плоском кабеле. Соединения между проводником и плоским ленточным проводником, а также блоком управления, располагают и закрепляют в корпусе. Корпус заливают изолирующим материалом. Альтернативно, защитное покрытие может быть нанесено на блок управления перед заливкой изолирующим материалом.

Предпочтительно, корпус формуют из двух полуоболочек. Первую полуоболочку, заполняемую изолирующим материалом, предусматривают для размещения проводника, соединенного с плоским ленточным проводником и блоком управления. На другом этапе процесса, вторую полуоболочку размещают на первой полуоболочке так, чтобы этот коробкообразный корпус был образован первой и второй полуоболочками.

Можно также предложить на первом этапе процесса для соединений между проводником и плоским ленточным проводником, а также блоком управления, подлежащих покрытию изолирующим материалом, и на втором этапе процесса, подлежащих приведению в соответствие посредством герметизации, цельноформованный корпус во внутренней части корпуса.

В другом предпочтительном варианте осуществления способа блок управления по меньшей мере частично заделывают в изолирующий материал плоского кабеля. Предпочтительно, блок управления заделывают посредством прослаивания в изолирующем материале плоского кабеля.

Дополнительно, блок управления может быть покрыт другим слоем. Этот слой предпочтительно является гибкой пленкой, изготовленной из электропроводного материала, которая предпочтительно защищает блок управления от повреждения. Кроме того, пленка может по меньшей мере частично покрывать блок управления и предпочтительно может влиять на электромагнитную совместимость (EMC) узла.

Настоящее изобретение будет подробно объяснено со ссылкой на фигуры и примерные варианты осуществления.

Фиг. 1 показывает схематичный вид первого варианта осуществления узла для соединения плоского тела.

Фиг. 2 показывает схематичный вид второго варианта осуществления узла для соединения плоского тела.

Фиг. 3 показывает сечение плоского кабеля с заделанным блоком управления.

Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций примерного способа изготовления узла согласно настоящему изобретению, причем блок управления заделывают в изолирующий материал плоского кабеля.

Фиг. 1 показывает первый вариант осуществления узла 1 для соединения плоского тела с источником напряжения. Плоское тело является составным оконным стеклом 2, которое образовано из двух отдельных оконных стекол. Отдельные оконные стекла неподвижно скреплены друг с другом термопластичной клейкой пленкой. Отдельные оконные стекла предпочтительно изготавливают из стекла; альтернативно отдельные оконные стекла могут быть изготовлены из нестеклянного материала, например, из пластика.

Составное оконное стекло 2 имеет нагревательное устройство или другую функциональность составного оконного стекла 2, которая запитана через электропроводную структуру энергией от соответствующего источника напряжения для обеспечения работы составного оконного стекла 2. Электропроводная структура встроена в виде множества шин в составное оконное стекло 2. Кроме того, составное оконное стекло 2 имеет поверхность переключения, встроенную в составное оконное стекло, которая может быть образована из той же самой проводящей структуры, что и проводящая структура с функцией обогрева, посредством которой, например, можно управлять нагревательным устройством.

Поверхность переключения и нагревательное устройство отделены друг от друга на составном оконном стекле как электрически, так и визуально. Поверхность переключения может работать с обычным источником напряжения для транспортных средств способом, например, 12 В или 48 В (бортовое напряжение), причем нагревательное устройство должно запитываться соответствующим напряжением обогрева.

Такие поверхности переключения могут быть реализованы в виде линейного или поверхностного электрода или в виде двух связанных электродов в качестве емкостных кнопок и могут работать согласно так называемой технологии «сенсорного управления». Кнопка предпочтительно расположена на внешнем краю составного оконного стекла 2, недалеко от одной из шин, и, в случае применения для обогрева, предпочтительно лежит вдоль направления тока, чтобы не влиять на однородность обогревающего слоя.

Когда некоторый объект, предпочтительно человеческий палец или элемент с подобными диэлектрическими свойствами, приближается к поверхности переключения, емкость электродов изменяется из-за электрических зарядов объекта. Изменение емкости вызывает перемещение зарядов. Электрический ток протекает и генерирует управляющий сигнал. Управляющий сигнал является сигналом переключения, который может управлять, например, включением или выключением устройства обогрева.

Управляющий сигнал передается через электрическое проводное соединение 3 к блоку 7 управления. Для этого, поверхность переключения электрически соединена с плоским ленточным проводником 5 двухжильного плоского кабеля 4. Плоский ленточный проводник 5, также называемый фольговым проводником или плоским проводником, означает электрический проводник, чья ширина является значительно большей, чем его толщина. Плоский ленточный проводник 5 электрически изолирован изолирующим материалом 8, например, слоем полиимида, и выходит наружу в виде плоского кабеля 4 через край составного оконного стекла 2.

Плоский кабель 4 заканчивается в корпусе 9, в котором плоский ленточный проводник 5 электрически соединен с проводником, например, с круглым проводником 10. В корпусе 9 также расположен блок 7 управления, который электрически контактирует с плоским ленточным проводником 5 или круглым проводником 10 так, что блок 7 управления может принимать управляющий сигнал, генерируемый на поверхности переключения. Корпус 9 по меньшей мере частично заполнен изолирующим материалом, в который заделан блок 7 управления.

Блок 7 управления предпочтительно является системой электроники емкостных сенсоров для обеспечения управления по технологии сенсорного управления. Система электроники сенсоров может быть микросхемой, которая расположена на электронной печатной плате 12 (PCB), показанной на фиг. 3. Такие электронные печатные платы могут также иметь дополнительные электронные компоненты.

Корпус 9 имеет винт 11 или любой другой соединительный элемент, который служит в качестве средства настройки для регулировки чувствительности блока 7 управления. Головка винта 11 является легкодоступной снаружи на поверхности корпуса. Таким образом, регулировка чувствительности блока 7 управления может быть выполнена, даже когда корпус закрыт.

Круглый проводник 10 выходит из корпуса 9 через отверстие и электрически соединен на своем втором конце с соединительным элементом 6.

Соединительный элемент предусмотрен для контакта с составным оконным стеклом 2 в электронной системе транспортного средства. Соединительный элемент является специфическим для транспортного средства или может быть разработан в виде вилки в соответствии с системой шин транспортного средства. Например, соединительный элемент может быть последовательным интерфейсом системы CAN-шины транспортного средства.

Фиг. 2 показывает второй вариант осуществления узла 1' для соединения плоского тела. Аналогично варианту осуществления фиг. 1, составное оконное стекло 2 имеет нагревательное устройство, которое электрически соединено через шины с источником напряжения. Составное оконное стекло 2 дополнительно имеет встроенную поверхность переключения, через которую можно управлять нагревательным устройством или любой другой функциональностью. Для этого, поверхность переключения электрически соединена с плоским ленточным проводником 5.

В отличие от примерного варианта осуществления с фиг. 1 узел 1' на фиг. 2 не имеет никакого корпуса 9, в котором мог бы быть размещен блок 7 управления. Блок 7 управления дополнительно электрически контактирует с плоским ленточным проводником 5. Во втором примерном варианте осуществления блок 7 управления заделан в изолирующий материал 8 плоского кабеля 4.

Плоский кабель 4 заканчивается соединительным элементом 6, который, в свою очередь, реализован в виде вилки, которая соответствует окружению инсталляции транспортного средства.

Фиг. 3 показывает сечение плоского кабеля 4 фиг. 2 с заделанным блоком 7 управления. Плоский кабель 4 имеет на своем первом конце свободную от оболочки область плоского ленточного проводника 5. Эта область служит для обеспечения контакта плоского ленточного проводника 5 с контактной точкой чувствительной структуры составного оконного стекла 2.

Плоский ленточный проводник 5 дальше по его ходу между его первым концом, который контактирует с проводным соединением 3 составного оконного стекла 2, и его вторым концом, электрически контактирует с блоком 7 управления, заделанным в изолирующий материал 8. Плоский кабель 4 заканчивается на своем втором конце в соединительном элементе 6, который служит в качестве вилки для соединения с окружением инсталляции транспортного средства.

Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций примерного способа для изготовления узла 1' согласно настоящему изобретению, в котором на первом этапе обеспечивают плоское тело 2, имеющее электропроводную структуру 3, с которой электрически соединяют плоский ленточный проводник 5 плоского кабеля 4.

На втором этапе, блок 7 управления располагают на плоском ленточном проводнике 5 между плоским телом 2 и соединительным элементом 6. На третьем этапе обеспечивают контакт блока 7 управления с плоским ленточным проводником 5. На дополнительном этапе блок 7 управления и плоские ленточные проводники 5 заделывают в изолирующий материал 8'. Блок 7 управления размещают посредством прослаивания в изолирующем материале плоского кабеля.

Дополнительно, блок 7 управления может быть покрыт другим слоем. Этот слой предпочтительно является гибкой пленкой, изготовленной из электропроводного материала.

Перечень ссылочных позиций

1 - первый вариант осуществления узла

1' - второй вариант осуществления узла

2 - составное оконное стекло

3 - проводное соединение

4 - плоский кабель

5 - плоский ленточный проводник

6 - соединительный элемент

7 - блок управления

8 - изолирующий материал

8' - изолирующий материал плоского кабеля

9 - корпус

10 - электрический круглый проводник

11 - винт

12 - электронная печатная плата

Настоящее изобретение относится к узлу (1, 1') для соединения плоского тела (2) с источником напряжения, имеющему плоский кабель (4), блок (7) управления и соединительный элемент (6), причем источник напряжения предусмотрен по меньшей мере для запитывания блока (7) управления электрическим напряжением, а плоское тело (2) имеет электропроводную структуру (3), кнопку для генерации управляющего сигнала, и блок (7) управления предусмотрен для приема этого управляющего сигнала, и причем блок (7) управления заделан в изолирующий материал (8, 8') между плоским телом (2) и соединительным элементом (6). Настоящее изобретение также относится к плоскому телу (2) с таким узлом, а также к способу изготовления такого узла. Изобретение обеспечивает создание улучшенного узла для соединения плоского тела с источником напряжения для уменьшения паразитных потерь. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Узел (1, 1') для соединения плоского тела (2) с источником напряжения, имеющий плоский кабель (4), блок (7) управления и соединительный элемент (6), причем источник напряжения предусмотрен по меньшей мере для запитывания блока (7) управления электрическим напряжением, а плоское тело (2) имеет:

- электропроводную структуру (3),

- емкостную кнопку для генерации управляющего сигнала и

блок (7) управления предусмотрен для приема этого управляющего сигнала,

отличающийся тем, что

блок (7) управления заделан в изолирующий материал (8, 8') между плоским телом (2) и соединительным элементом (6), причем соединительный элемент (6) предусмотрен для подключения плоского тела (2) в транспортном средстве и содержит последовательный интерфейс системы шин транспортного средства.

2. Узел (1) по п. 1, отличающийся корпусом (9) с проводным соединением между электрическим проводником (10) и проходящим в плоском кабеле (4) плоским ленточным проводником (5).

3. Узел (1) по п. 2, причем блок (7) управления расположен в корпусе (9).

4. Узел (1) по п. 3, причем корпус (9) имеет средство (11) настройки для регулировки чувствительности блока (7) управления.

5. Узел (1') по п. 1, причем блок (7) управления расположен по меньшей мере частично в плоском кабеле (4).

6. Узел (1') по п. 5, причем блок (7) управления заделан по меньшей мере частично в изолирующий материал (8') плоского кабеля (4).

7. Узел (1') по п. 5, причем блок (7) управления имеет средство настройки, в частности, конденсатор, для регулировки чувствительности блока (7) управления.

8. Узел (1') по п. 1, причем блок (7) управления имеет электронную печатную плату с по меньшей мере одним электронным компонентом и интерфейсом соединения.

9. Плоское тело (2) с узлом по одному из пп. 1-8 для соединения плоского тела с источником напряжения транспортного средства, который предусмотрен по меньшей мере для запитывания блока (7) управления электрическим напряжением.

10. Способ изготовления узла по п. 1, при котором блок (7) управления заделывают в изолирующий материал (8) между плоским телом (2) и соединительным элементом (6).

11. Способ по п. 10, при котором

- электрический проводник (10) электрически соединяют с проходящим в плоском кабеле (4) плоским ленточным проводником (5),

- соединение между проводником (10) и плоским ленточным проводником (5), а также блок (7) управления располагают и закрепляют в корпусе (9), и

- корпус (9) заливают изолирующим материалом.

12. Способ по п. 10, при котором блок (7) управления по меньшей мере частично заделывают в изолирующий материал (8') плоского кабеля (4).

13. Способ по п. 12, при котором блок (7) управления заделывают посредством прослаивания в изолирующий материал (8') плоского кабеля (4).