專利名稱：可使臨界預(yù)載最小化的箔式壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是箔式開關(guān)元件，該開關(guān)元件包括借助于內(nèi)隔片彼此相隔一定距離布置的第一載體箔片和第二載體箔片。內(nèi)隔片包括至少一個切除部分，該切除部分限定開關(guān)元件的有效區(qū)域(active area)。在所述第一載體箔片與第二載體箔片之間以如下方式在開關(guān)元件的有效區(qū)域中布置至少兩個電極，即，響應(yīng)作用于開關(guān)元件的有效區(qū)域上的壓力，第一載體箔片和第二載體箔片克服彈性載體箔片的反作用力而壓在一起，并且在所述至少兩個電極之間建立電接觸。
這種箔式開關(guān)元件的幾種實施方式在本領(lǐng)域中是公知的。一些這樣的開關(guān)元件構(gòu)造成如下簡單的開關(guān)，其包括例如布置在第一載體箔片上的第一電極以及以面向第一平面電極的關(guān)系布置在第二載體箔片上的第二電極。這些電極可以為基本上覆蓋各載體箔片的位于有效區(qū)域內(nèi)部的整個表面的平面構(gòu)造。
本領(lǐng)域中公知的其它開關(guān)元件構(gòu)造成具有電阻的壓力傳感器，其中電阻隨著所施加的壓力量而變化。在這種壓力傳感器的第一實施方式中，第一電極布置在第一載體箔片上，第二電極以面向第一電極的關(guān)系布置在第二載體箔片上。至少一個電極被一層壓敏材料(例如，半導(dǎo)體材料)覆蓋，以至于當?shù)谝惠d體箔片和第二載體箔片響應(yīng)作用于開關(guān)元件上的壓力而壓在一起時，在第一電極與第二電極之間經(jīng)由壓敏材料層建立電接觸。這種壓力傳感器經(jīng)常稱為工作于所謂的“直通模式”。
在壓力傳感器的替代實施方式中，第一電極和第二電極以間隔關(guān)系布置在第一載體箔片和第二載體箔片之一上，而另一個載體箔片被一層壓敏材料覆蓋。該壓敏材料層以面向第一電極和第二電極的關(guān)系布置，以至于當所述第一載體箔片和第二載體箔片響應(yīng)作用于開關(guān)元件的有效區(qū)域上的壓力而壓在一起時，壓敏材料層使第一電極和第二電極被繞開。這種傳感器稱為工作于所謂的“旁通模式”。
上述開關(guān)元件可以以節(jié)約成本的方式制造，并且已經(jīng)證明在實際應(yīng)用中非常健壯而可靠。由于具有這些有利的特點，箔式開關(guān)元件現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種開關(guān)和檢測應(yīng)用場合。傳感器或開關(guān)元件具有較薄的外形和較輕的質(zhì)量，這使得開關(guān)元件適于組合在各種工作環(huán)境中。
這種箔式開關(guān)元件的一個具體應(yīng)用包括用于檢測例如車輛座椅的乘坐狀態(tài)，所確定的乘坐狀態(tài)用于控制汽車安全氣囊系統(tǒng)或者觸發(fā)座椅安全帶提醒器。典型情況下，通常包括多個箔式開關(guān)元件的座椅傳感器在座椅飾件與座椅的泡沫座墊之間安裝于車輛座椅中。由于座椅傳感器上方的座椅飾件通常非常剛硬和/或張得很緊，因此開關(guān)元件被壓在開關(guān)元件下方的座墊上。作為選擇，將座椅傳感器放在座椅的泡沫座墊內(nèi)距離座墊表面一定深度的位置。座椅傳感器例如放在橫向切入座墊中的切口內(nèi)部。
兩種組合變化形式都導(dǎo)致泡沫與開關(guān)元件之間永久接觸，這導(dǎo)致開關(guān)元件的有效區(qū)域上產(chǎn)生不期望的預(yù)載，特別是在開關(guān)元件具有較高靈敏度的情況下更是如此。由于開關(guān)元件的有效區(qū)域與座椅材料之間的這種直接、永久的接觸，在座椅傳感器的整個壽命中都觀察到靈敏度漂移。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非常適于組合在柔性材料中(例如，泡沫材料)中的改進型箔式開關(guān)元件。
為了克服上述問題，本發(fā)明提出一種箔式開關(guān)元件，包括借助于內(nèi)隔片彼此相隔一定距離布置的第一載體箔片和第二載體箔片，其中所述內(nèi)隔片包括至少一個切除部分，該切除部分限定出所述開關(guān)元件的有效區(qū)域，在有效區(qū)域內(nèi)在所述第一載體箔片與第二載體箔片之間布置著至少兩個電極結(jié)構(gòu)，以限定出至少一對相隔的開關(guān)觸點。根據(jù)本發(fā)明，所述開關(guān)元件還包括第一外部間隔層，所述第一外部間隔層布置在所述第一載體箔片的外表面上，所述第一外部間隔層包括至少一個位于所述有效區(qū)域的范圍的開口。
本發(fā)明的開關(guān)元件的外部間隔層將傳感器環(huán)境的柔性材料與所述第一載體箔片隔開，從而避免當沒有外力作用于傳感器環(huán)境上時所述柔性材料直接作用于開關(guān)元件的有效區(qū)域上。然而，如果外力作用于車輛座椅上，座椅的泡沫材料在外力的作用下可以穿過外間隔層的開口并且作用于開關(guān)元件的有效區(qū)域上，以便于激活開關(guān)元件。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述箔式開關(guān)元件還包括第二外部間隔層，所述第二外部間隔層布置在所述第二載體箔片的外表面上，所述第二外部間隔層包括至少一個位于所述有效區(qū)域的范圍的開口。開關(guān)元件的該實施例特別適合組合在其中彈性材料從兩側(cè)作用于開關(guān)元件上的環(huán)境中。因此，該開關(guān)元件非常適合插入在車輛座椅的座墊中切除的切口中。
本發(fā)明的一個或多個外部間隔層避免開關(guān)元件的環(huán)境直接并且永久作用于開關(guān)元件上。因此，開關(guān)元件的動態(tài)特性不會受到柔性材料對開關(guān)元件的有效區(qū)域的恒定作用的影響。因此可以通過根據(jù)開關(guān)元件在以后的應(yīng)用中的需要適當確定兩個載體箔片和內(nèi)隔片的尺寸而獨立地調(diào)節(jié)開關(guān)元件的實際表現(xiàn)?？梢元毩⒂陂_關(guān)元件以后的工作環(huán)境對開關(guān)元件的開關(guān)表現(xiàn)或靈敏度進行適應(yīng)性調(diào)節(jié)。一旦調(diào)節(jié)了開關(guān)表現(xiàn)，就可以通過適當確定外部間隔層的尺寸而使開關(guān)元件適應(yīng)將來的工作環(huán)境。
本發(fā)明的開關(guān)元件因此能夠獨立地調(diào)節(jié)動態(tài)開關(guān)特性并且適應(yīng)工作環(huán)境。開關(guān)元件因此可以更好地適應(yīng)實際應(yīng)用的具體需要。此外，一旦調(diào)節(jié)了開關(guān)元件的開關(guān)特性，開關(guān)元件就可以在不對開關(guān)特性產(chǎn)生負面影響的情況下容易地適應(yīng)不同工作環(huán)境。
第一和/或第二外部間隔層可以采用任何合適的材料制造，例如與內(nèi)隔片相同的材料。然而，在優(yōu)選實施例中，第一和/或第二外部間隔層可以包括更柔性的材料，例如類似毛氈層。與采用塑料箔片片制造的外部間隔層相比，將類似毛氈層的柔性材料用作外部間隔層可以在不對開關(guān)元件的總體柔性產(chǎn)生負面影響的情況下提供較厚的外部間隔層。毛氈層制成的外部間隔層還在舒適性方面提供另外的優(yōu)勢，例如一旦組合在車輛座椅中就可以降低噪音或者更不容易察覺。最后，毛氈層制成的外部間隔層易于制造。
開關(guān)元件對具體工作環(huán)境的適應(yīng)性取決于工作中包圍開關(guān)元件的材料的彈性特性。如果假設(shè)在開關(guān)元件的兩側(cè)傳感器環(huán)境的彈性材料的表現(xiàn)相似，第一和第二外部間隔層通常具有相似的構(gòu)造。這意味著所述第一外部間隔層中所述開口的橫向尺寸(例如如果為圓形開口，則為直徑)等于所述第二外部間隔層中所述開口的橫向尺寸，和/或所述第一外部間隔層的厚度等于所述第二外部間隔層的厚度。
在開關(guān)元件應(yīng)該組合在環(huán)境中并且在開關(guān)元件的兩側(cè)期望不同的材料表現(xiàn)的情況下，第一和第二外部間隔層優(yōu)選具有不同的構(gòu)造。在該情況下，所述第一外部間隔層中所述開口的橫向尺寸可以不同于所述第二外部間隔層中所述開口的橫向尺寸。除此之外另外地或者作為選擇，所述第一外部間隔層的厚度可以不同于所述第二外部間隔層的厚度。
根據(jù)開關(guān)元件的環(huán)境材料的彈性特性以及所述彈性材料中作用的壓力條件選擇所述外部間隔層的厚度以及各開口的橫向尺寸。這意味著在存在軟泡沫材料的情況下所述外部間隔層應(yīng)該例如比存在較硬泡沫材料的情況更硬。選擇所述外部間隔層的構(gòu)造，使得當沒有外力作用于車輛座椅上(即，沒有乘客坐在車輛座椅上)時可以避免開關(guān)元件的有效區(qū)域中座椅材料與各載體箔片之間的任何直接接觸。
為了使開關(guān)元件在存在作用于車輛座椅上的外力的情況下能夠正確操作，外部間隔層的構(gòu)造必須使開關(guān)元件環(huán)境的彈性材料在外力的作用下可以穿過外部間隔層中的開口并且作用于有效區(qū)域。因此，所述第一外部間隔層和/或第二外部間隔層中的開口的橫向尺寸通常大于所述內(nèi)隔片的切除部分的橫向尺寸，這意味著所述第一外部間隔層和/或第二外部間隔層中的開口大于開關(guān)元件的有效區(qū)域。在優(yōu)選實施例中，所述第一外部間隔層和/或第二外部間隔層中的開口例如具有合適的尺寸并布置為使所述開口完全與所述開關(guān)元件的有效區(qū)域重疊。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述第一外部間隔層和/或第二外部間隔層中的開口與所述內(nèi)隔片的切除部分同軸地布置。因此，所述第一外部間隔層和第二外部間隔層中的開口相對于開關(guān)元件的有效區(qū)域?qū)ΨQ地布置。該構(gòu)造確保傳感器環(huán)境中在外力作用下穿入外部間隔層的開口中的彈性材料對稱地作用于有效區(qū)域上，使得確保可靠地激活開關(guān)元件。
可以認識到，本發(fā)明適用于具有兩種明顯不同的電狀態(tài)的簡單膜片開關(guān)，并且適用于全范圍的輸出值取決于作用于開關(guān)元件上的壓力的更復(fù)雜的箔式壓力傳感器。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，開關(guān)元件例如構(gòu)造成力感電阻。
還可以認識到，第一和/或第二外部間隔層可以采用任何合適的方法，例如通過粘接、熱接合等方法安裝在各載體箔片上。在優(yōu)選實施例中，外部間隔層層壓在各載體箔片上。
最后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將注意到，外部間隔層不必覆蓋各載體箔片的整個外表面。實際上，外部間隔層覆蓋有效區(qū)域的緊鄰區(qū)域中的較小區(qū)域就足夠了。外部間隔層可以例如僅僅包括環(huán)形間隔元件，該環(huán)形間隔元件的厚度和內(nèi)徑適于提供開關(guān)元件所需的保護。該環(huán)形間隔元件的外徑對于外部間隔層的功能不是關(guān)鍵的。


參照附圖閱讀下面對幾個非限制性實施例的描述將可以更明白本發(fā)明，其中圖1示意性示出車輛座椅以及將要布置于其內(nèi)部的座椅傳感器；
圖2是箔式開關(guān)元件的第一實施例的橫截面俯視圖；圖3是組合在車輛座椅中的箔式開關(guān)元件的剖視圖；圖4是箔式開關(guān)元件的第二實施例的橫截面俯視圖。
具體實施例方式
圖1示意性示出車輛座椅10以及將要在圖示位置組合在車輛座椅10中的座椅傳感器12。圖示座椅傳感器12構(gòu)造成用于座椅安全帶提醒系統(tǒng)的控制中的乘坐探測器。座椅傳感器12包括多個箔式開關(guān)元件14，下面將參照圖2更詳細地描述這些箔式開關(guān)元件。
每個箔式開關(guān)元件14包括借助于內(nèi)隔片20彼此相隔一定距離布置的第一載體箔片16和第二載體箔片18。內(nèi)隔片20包括至少一個切除部分22，該切除部分限定開關(guān)元件14的有效區(qū)域24。在有效區(qū)域24內(nèi)部在所述第一載體箔片16與第二載體箔片18之間布置著至少兩個電極結(jié)構(gòu)26，以限定出至少一對相隔的開關(guān)觸點。在圖示實施例中，每個所述電極結(jié)構(gòu)26以兩個電極結(jié)構(gòu)26彼此面對的方式布置在載體箔片16和18之一上。如果壓力作用于開關(guān)元件14上，述第一載體箔片16和第二載體箔片18就壓在一起，如果壓力超出特定的接通點，就在電極結(jié)構(gòu)26之間建立電接觸。
應(yīng)注意到，該實施例中座椅傳感器12的不同開關(guān)元件14優(yōu)選利用公共的載體箔片16和18以及公共的間隔層制造，使得各個開關(guān)元件14連接在一起從而形成組合式座椅傳感器。
在圖2所示的實施例中，開關(guān)元件14包括兩個例如采用毛氈材料制成的外部間隔層(外部隔片)28和30，這兩個外部間隔層布置在第一載體箔片16和第二載體箔片18的外表面上。各個外部間隔層28和30包括位于開關(guān)元件14的有效區(qū)域24中的至少一個切除部分或開口32和34，使得在有效區(qū)域24中可以從開關(guān)元件14的外部接觸到第一載體箔片和第二載體箔片。
在圖示實施例中，內(nèi)隔片20的切除部分22以及外部隔片28和30各自的切除部分32和34都具有圓形形狀，并且關(guān)于彼此同軸地布置。可以在示出開關(guān)元件14的俯視圖的圖2中的下部看到這一點。然而，應(yīng)該注意到，這些切除部分也可以采用其它形式，并且不同的切除部分可以具有不同的形狀。此外，不同的切除部分不必以同軸構(gòu)造布置。
從圖3可以很清楚外部隔片28和30的功能，圖3示出組合在車輛座椅10中的箔式開關(guān)元件14的剖視圖。圖3所示的開關(guān)元件14插入車輛座椅的切除部分中，從而布置在兩個彈性座椅泡沫層36和38之間。外部間隔層28和30將兩個泡沫層36和38的柔性材料與各載體箔片16和18隔開。結(jié)果，避免當沒有外力作用于傳感器環(huán)境上時座椅泡沫層36和38的柔性材料直接作用于開關(guān)元件14的有效區(qū)域24上。結(jié)果，可以有效避免產(chǎn)生永久作用于開關(guān)元件14上的預(yù)載(特別是當開關(guān)元件經(jīng)受高溫等時)以及由此產(chǎn)生的傳感器劣化。
外部隔片28和30的開口32和34使得泡沫材料可以朝向載體箔片16和18凸出，以至于在存在直接作用于開關(guān)元件14上的外力時，彈性材料可以穿過外部間隔層28和30的開口32和34作用于各個載體箔片上，從而可以激活開關(guān)元件14。
圖4示出箔式開關(guān)元件114的不同實施例，該開關(guān)元件可以用于使開關(guān)特性適應(yīng)于開關(guān)元件上下的開關(guān)元件環(huán)境的不同特性。
在該實施例中，第一載體箔片116和第二載體箔片118具有不同的厚度。同樣，外部隔片128具有與外部隔片130不同的厚度。此外，由于各層具有不同的厚度，切除部分132和134具有不同的尺寸，也就是說，在圖示圓形切除部分的情況下，開口132具有比開口134更小的直徑。應(yīng)該注意到，開口132還可以具有與開口134不同的形狀。
附圖標記列表10 車輛座椅28，30 外部間隔層12 座椅傳感器 32，34 切除部分或開口14 開關(guān)元件36，38 泡沫層16 第一載體箔片114 開關(guān)元件18 第二載體箔片116 第一載體箔片20 內(nèi)隔片 118 第二載體箔片22 切除部分128 外部隔片24 有效區(qū)域130 外部隔片26 電極結(jié)構(gòu)132，134 切除部分
權(quán)利要求
1.一種箔式開關(guān)元件，包括借助于內(nèi)隔片彼此相隔一定距離布置的第一載體箔片和第二載體箔片，所述內(nèi)隔片包括至少一個切除部分，所述切除部分限定出所述開關(guān)元件的有效區(qū)域，在有效區(qū)域內(nèi)在所述第一載體箔片與第二載體箔片之間布置著至少兩個電極結(jié)構(gòu)，以限定出至少一對相隔的開關(guān)觸點，其特征在于，還包括第一外部間隔層和第二外部間隔層，所述第一外部間隔層布置在所述第一載體箔片的外表面上，所述第二外部間隔層布置在所述第二載體箔片的外表面上，每個所述第一外部間隔層和第二外部間隔層分別包括至少一個位于所述有效區(qū)域的范圍的開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的箔式開關(guān)元件，其特征在于，所述第一外部間隔層和/或第二外部間隔層中的所述開口與所述內(nèi)隔片的所述切除部分同軸地布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一所述的箔式開關(guān)元件，其特征在于，所述第一外部間隔層和/或第二外部間隔層中的所述開口的橫向尺寸大于所述內(nèi)隔片的所述切除部分的橫向尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一所述的箔式開關(guān)元件，其特征在于，所述第一外部間隔層和/或第二外部間隔層中的所述開口被設(shè)置尺寸并布置為使所述開口完全與所述開關(guān)元件的所述有效區(qū)域重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的箔式開關(guān)元件，其特征在于，所述第一外部間隔層中的開口的橫向尺寸不同于所述第二外部間隔層中的開口的橫向尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的箔式開關(guān)元件，其特征在于，所述第一外部間隔層中的開口的橫向尺寸等于所述第二外部間隔層中的開口的橫向尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述的箔式開關(guān)元件，其特征在于，所述第一外部間隔層的厚度不同于所述第二外部間隔層的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述的箔式開關(guān)元件，其特征在于，所述第一外部間隔層的厚度等于所述第二外部間隔層的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一所述的箔式開關(guān)元件，其特征在于，所述開關(guān)元件構(gòu)造成力感電阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一所述的箔式開關(guān)元件，其特征在于，所述第一外部間隔層和/或第二外部間隔層包括毛氈層。
全文摘要
一種箔式開關(guān)元件包括借助于內(nèi)隔片彼此相隔一定距離布置的第一載體箔片和第二載體箔片。內(nèi)隔片包括至少一個切除部分，該切除部分限定開關(guān)元件的有效區(qū)域，在有效區(qū)域內(nèi)在第一載體箔片與第二載體箔片之間布置著至少兩個電極結(jié)構(gòu)，以限定出至少一對相隔的開關(guān)觸點。根據(jù)本發(fā)明，開關(guān)元件還包括第一外部間隔層，第一外部間隔層布置在第一載體箔片的外表面上，第一外部間隔層包括至少一個位于有效區(qū)域的范圍的開口。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，箔式開關(guān)元件還包括第二外部間隔層，第二外部間隔層布置在第二載體箔片的外表面上，第二外部間隔層包括至少一個位于有效區(qū)域的范圍的開口。
文檔編號H01H3/14GK101044583SQ200580035468
公開日2007年9月26日 申請日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月18日
發(fā)明者阿蘭·諾爾, 伊夫·德科斯泰 申請人:Iee國際電子工程股份公司