感测装置、包括所述感测装置的闭合装置及制造所述感测装置的方法

摘要

本发明涉及一种感测装置(10)，其被设计成用于应用在被布置在可穿戴物品(14)中的开口(13)的第一襟片(11)和第二襟片(12)上。感测装置(10)包括：触发元件(20)，其被布置在开口(13)的第一襟片(11)上并且包括激活部件(23)；开关元件(30)，其被布置在开口(13)的第二襟片(12)上并且包括感测部件(33)；感测部件(33)被设计成当它相对于激活部件(23)放置在预定相互位置时发出电输出信号。根据本发明，触发元件(20)设置有至少一个对齐部件(22；22A、22B)，该至少一个对齐部件被设计成与开关元件(30)的对应对齐部件(32；32A、32B)相互作用，以便当第一襟片(11)被拖动靠近第二襟片(12)时自主且自动地将激活部件(23)和感测部件(33)置于预定相互位置，反之亦然。本发明还涉及包括所述感测装置(10)的闭合装置和用于制造所述感测装置(10)的方法。

说明书

本发明涉及感测装置。具体地，本发明涉及适于供应电输出信号的感测装置。更具体地说，本发明涉及(虽然是以非排他方式)适于定位在衣服的开口处并且适于在开口正确闭合时发出电输出信号的感测装置。本发明还涉及包括所述感测装置的闭合装置以及用于制造所述感测装置的方法。

已知的是，术语“可穿戴技术”通常与其中具有电子装置的衣服相关联。这些可以用于娱乐，或可选择地用以照顾用户的安全。

照顾用户安全的一种方法是能够在检测到高风险情形的情况下部署保护措施(例如通过使气囊充气)。然而，为了容许气囊正确工作，衣服需要合适地闭合，否则保护可能会受到损害。

例如，闭合衣服的最常见方法之一是使用拉链。在这种情况下，为了确保足够的安全水平，必须理解何时拉链完全闭合或充分闭合，以便保证可能存在的任何安全系统的正确运作。

US2002/0005340公开了一种拉链紧固件，其被设计成用于指示用户拉链何时已经到达某一位置。然而，这种实施方式存在一些问题，因为它需要在拉链的每一侧上安装线以便闭合电路。此外，由于齿的尺寸小，因此难以将线直接连接到拉链。

消除在拉链两侧上的布线的一种可选择方案是使用舌簧开关(reed switch)(或类似的传感器，如霍尔效应传感器)。在这种情况下，仅在拉链的一侧上布线，并且在拉链的相对侧上应用磁体。图1示出了实施这种感测方法的传统拉链，其中，设置有线2的传感器1被放置在闭合结构的第一侧3上，并且磁体4被放置在拉链的第二侧5上。这种解决方案例如在同一申请人提交的WO2014001189中公开。

虽然这种方案很受欣赏，但必须注意确保具有磁体的襟片(flap)持续接触感测元件或者不接触但很靠近感测元件。事实上，大多数舌簧开关仅在距传感器少于3mm-5mm时才能检测到磁体。

当衣服紧配合时，这最常实现，因为这种配合自然地推动磁体靠近传感器，但是如果衣服具有不正确的尺寸或宽松配合，则襟片与磁体之间的距离可能超过检测距离，由此发出衣服是打开的信号，即使衣服实际上是正确闭合的。

克服这个缺点的一种可能的方法将是应用紧固装置，如例如尼龙搭扣或钉扣紧固件(stud fastener)，以将襟片联接到衣服的外侧或保持靠近衣服的外侧。然而，除了增加成本之外，这些额外的紧固件于是将必须由用户紧固，用户在大多数情况下不会费心紧固它们，因为仅使用拉链已经充分闭合了衣服。

上述例子概述了传感器和磁体何时在z轴上超出范围，但是问题并非仅在此轴上，此外重要的是磁体和传感器在x轴和y轴上对齐。

假如襟片小(小于20mm)，则经常维持x、y对齐，但是问题是在制造过程中需要紧公差以确保传感器和磁体的x、y位置在公差之内(3毫米左右)，该公差是容许传感器在开始时检测磁体的存在所需要的。用于(手动地或机械地)将部件缝合在正确位置的手工劳动不容易实现这种公差。

本发明的目的是提供一种至少部分地解决上述问题和缺点的感测装置。

具体地，本发明的目标是提供一种适于在其定位在预定位置时提供可靠信号的感测装置。

此外，本发明的另一个目标是提供一种易于操作而不妨碍用户的感测装置。

本发明的另一个目标是提供一种适于与所有类型的衣服一起使用的感测装置。

本发明的另一个目标是提供一种用于制造这种感测装置的方法。

根据权利要求1的感测装置、根据权利要求9的闭合装置和根据权利要求11的方法实现了这些和其他目的和目标。

根据参照附图的感测装置的优选但非排他性实施方案的以下描述，本发明的优点和特征将更清楚地浮现，在附图中：

图1示出设置有舌簧开关的已知拉链闭合结构的局部前视图；

图2、图4、图12-14示出根据本发明的感测装置的第一元件的不同实施方案的示意图；

图3和图5示出根据本发明的感测装置的第二元件的不同实施方案的示意图；

图6是与图1的视图相似的视图，示出使用中的本发明的感测装置的实施方案；

图7示出包括根据本发明的感测装置的衣服的示意图；

图8示出沿着感测装置的纵向轴线截取的感测装置的第一和第二元件的横截面；

图9示出处于不同操作情况下的与图8的视图相似的视图；

图10示意性地示出制造根据本发明的感测装置的第一元件的可能方法；

图11示意性地示出制造根据本发明的感测装置的第二元件的可能方法。

参照附图，根据本发明的感测装置的例子整体由附图标记10表示。

感测装置10被设计成用于应用在被布置在可穿戴物品14中的开口13的第一襟片11和第二襟片12上。第一襟片11和第二襟片12优选地被设计成彼此叠加。

在下面的描述中，“可穿戴物品”将表示衣服，如例如夹克(参见图7，其中为了清楚起见，已经部分地去除了覆盖拉链闭合结构15的襟片)、西装、裤子、手套及类似物，还表示鞋类物品或保护装置，如例如头盔、胸部保护器及类似物。

感测装置10包括触发元件20，触发元件20布置在开口13的第一襟片11上，并包括激活部件23。

此外，感测装置10包括开关元件30，开关元件30布置在开口13的第二襟片12上，并且继而包括感测部件33。

感测部件33被设计成当其相对于触发元件20的激活部件23放置在预定的相互位置时发出电输出信号。

详细地，这种预定的相互位置对应于感测部件33和激活部件23的相互位置，包括容许感测部件33投入操作的功能上的公差。

根据本发明，触发元件20设置有至少一个对齐部件22，对齐部件22被设计用于与开关元件30的对应对齐部件32相互作用。

由对齐部件22与对应的对齐部件32协作实现的功能是，当第一襟片11被拖动靠近第二襟片12时或者同样地当第二襟片12被拖动靠近第一襟片11时自主且自动地将激活部件23和感测部件33放置在预定的相互位置。

“自主且自动地”应该意指，对齐部件22、32容许将激活部件23和感测部件33放置在其相互预定位置，而不需要来自可穿戴物品的用户的任何动作(感测装置被应用于该可穿戴物品)，或者不被位于例如可穿戴物品上的外部部件操作。

首先公开了触发元件20的结构。

根据图2的实施方案，触发元件20可以包括激活部件23和一个单个对齐部件22。激活部件23可以沿着大体上平行于触发元件20的纵向轴线Y的方向定位。对齐部件22继而可以大体上平行于激活部件23定位。优选地，对齐部件22具有大体上矩形的形状，具有长度l和宽度w。

可选择地，如图4所示，触发元件20可以包括激活部件23和两个对齐部件22A、22B。

优选地，对齐部件22A、22B具有大体上圆形形状。对齐部件22A、22B可以定位在触发元件20上，使得其中心位于触发元件20的纵向轴线Y上，间隔开固定距离d。

优选地，在此实施方案中，激活部件23具有矩形形状并且沿着触发元件20的纵向轴线Y定位。在本实施方案中，对齐部件22A、22B位于激活部件23的侧端附近。

在图12-14中，示出了触发元件20的其他实施方案。根据本发明，为触发元件20提供多于两个对齐部件22(参见例如图12-13)或者提供具有与图4中所示的不同的形状和取向的两个对齐部件22A、22B是可能的。

显然，为了满足其他具体需要，激活部件23和/或对齐部件22A、22B的不同布置是可能的。

优选地，触发元件20的每个对齐部件22是磁性部件。对齐部件22的磁极沿轴向定向，并且其被设计成用于产生足够的电磁场强度，使得在预定距离内可以吸引具有相同强度的同样的磁体。优选地，这种距离设定为约1.5-2.0cm。

优选地，激活部件23是适于定位在开关元件30附近的磁性部件，以便将感测部件33投入操作。在这种情况下，感测部件33可以是磁接近传感器；例如舌簧传感器(reed sensor)或霍尔效应传感器或类似传感器。

优选地，触发元件20包括背衬层24，背衬层24具有使触发元件20的部件保持就位的功能。

背衬层24优选地由足够硬的材料制成，使得如果施加纵向力F的话，如图2所示，其不会引起元件过度弯曲。

如图6所示，触发元件20可以被安装在拉链闭合结构15的顶部，例如在用户的衣领附近。具有适当硬度的背衬层24防止触发元件20和开关元件30跟随压缩力(如例如由用户颈部的向前弯曲而产生的)彼此分离超出检测公差。

优选地，背衬层24由彼此联结的至少两个聚合物泡沫片制成；例如两个聚乙烯泡沫片27。

申请人进行的实验测试已经示出，被包括在0.7-1.5mm之间的背衬层厚度提供了先前详细说明的硬度。

在另一实施方案中，背衬层24的每个聚乙烯泡沫片27与弹性材料28联结。这种弹性材料28优选为双向弹性材料，诸如氨纶。

如图10所示，并且从下面的描述中将清楚的是，优选地，对齐部件22和激活部件23被封闭在背衬层24内，即在两个聚合物泡沫片27内，以免与弹性材料28联结。以这种方式，背衬层24不仅用作支撑件，而且还保护触发元件20的部件22、23。

优选地，触发元件20永久地固定到开口13的襟片11。

根据图8和图9所示的实施方案，触发元件20可以借助缝合部26固定到襟片11。可选择地，触发元件20可以通过利用粘合剂、热结合、超声波焊接或适于将元件牢固地固定就位的类似技术而被固定到襟片11。

现在参照图3和图5公开开关元件30的结构。

图3示出了适于与图2的触发元件20协作使用的开关元件30的第一实施方案。

开关元件30包括感测部件33和一个对齐部件32，其分别被设计成与触发元件20的激活部件23和对齐部件22协作。

感测部件33优选地具有与激活部件23的尺寸相当的尺寸，并且其被设计成沿着大体上平行于开关元件30的纵向轴线Y的方向定位在开关元件30上。

对齐部件32继而可以大体上平行于感测部件33定位。优选地，对齐部件32具有与对齐部件22的形状和尺寸相当的形状和尺寸。

优选地，对齐部件32具有长度为l且宽度为w的矩形形状。

图5示出了开关元件30的第二实施方案，其被设计用于与图4的触发元件20协作使用。

根据此实施方案，开关元件30包括感测部件33和两个对齐部件32A、32B。

优选地，对齐部件32A、32B具有大体上圆形形状，该大体上圆形形状具有与触发元件20的对齐部件22A、22B的尺寸相当的尺寸。对齐部件32A、32B可以定位在开关元件30上，使得其中心位于开关元件30的纵向轴线Y上，中心间隔开固定距离d。

优选地，感测部件33具有与激活部件23的形状和尺寸相当的形状和尺寸，并且其优选地沿着开关元件30的纵向轴线Y定位。

感测部件33可以是设置有连接线35的有线传感器，如附图所示。可选择地，感测部件33可以是无线传感器。

在感测部件33是磁接近传感器的情况下，如例如舌簧传感器或霍尔效应传感器，其将通过设置在触发元件20上的磁性激活部件23而投入操作。

如图2-5所示，触发元件20上的激活部件23和每个对齐部件22；22A、22B之间的相互位置优选地对应于开关元件30上的感测部件33和每个对齐部件32；32A、32B之间的相互位置。以这种方式，当对齐部件(例如由磁性材料制成的)彼此相互作用(详细地，部件22与部件32相互作用，并且部件22A、22B分别与部件32A、32B相互作用)时，激活部件23和感测部件33被迫面向彼此，以便容许感测部件33向例如被安装在可穿戴物品上的电气设备发出电输出信号(参见图8和9)。

根据本发明的实施方案，如果触发元件20的对齐部件22是磁性的，则对齐部件32也是磁性部件。

在这种情况下，对齐部件32的磁极定位在开关元件30中，以便产生相对于定位在触发元件20上的对齐部件22所产生的磁场相反的磁场。这是为了确保当触发元件20和开关元件30被带到一起时，南北磁场同时存在，使得磁性对齐部件22、32彼此吸引。否则，磁体将彼此排斥，不容许触发元件20和开关元件30之间的正确的相互定位。相反地，第一襟片11上的触发元件20的磁性激活部件23和第二襟片12上的磁性对齐部件32被相互定位成，使得当第一襟片11被拖动靠近第二襟片12时，磁性激活部件23不堆叠在磁性对齐部件32上方。

此外，开关元件30包括背衬层34，背衬层34具有使开关元件30的部件保持就位的功能。优选地，背衬层34由彼此联结的至少两个聚合物泡沫片制成；例如两个聚乙烯泡沫片37。

类似于触发元件20的背衬层，背衬层34优选地由足够硬的材料制成，使得如果施加纵向力G的话(参见图3)，其不会引起元件过度弯曲。

申请人进行的实验测试已经示出，被包括在0.7-1.5mm之间的背衬层34的厚度提供了先前详细说明的硬度。

在另一实施方案中，每个聚合物泡沫片37与弹性材料38联结。这种弹性材料38优选为双向弹性材料，诸如氨纶。

如图11所示，并且从下面的描述中将清楚的是，优选地，对齐部件32和感测部件33被封闭在背衬层34内。以这种方式，背衬层34不仅用作支撑件，而且还保护开关元件30的部件32、33。

可选择地，背衬层34可以设置有座，如例如孔，在随后的步骤中感测部件33可以被胶合、缝合或夹持在该座内。

根据本发明，为了满足其他具体需要，为开关元件30提供多于两个的对齐部件32或提供具有与图5所示的形状和取向不同的形状和取向的两个对齐部件32是可能的。

优选地，开关元件30永久地固定到开口13的襟片12。

根据图8和图9所示的实施方案，开关元件30可以借助缝合部36固定到襟片12。可选择地，开关元件30可以通过利用粘合剂、热结合、超声波焊接或适于将元件牢固地固定就位的类似技术而被固定。

现在参照图6公开根据本发明的感测装置10的运作，其中，其图示了包括分别根据图4和图5所示的实施方案制造的触发元件20和开关元件30的感测装置。

为了清楚起见，假设感测部件33是舌簧传感器，并且对齐部件22A、22B、32A、32B是磁性部件。

图6示出了将本发明的感测装置定位在衣服14的开口13处的可能的使用，开口13借助拉链闭合结构15来闭合。在图6中，拉链闭合结构15被图示为部分打开。

第一排拉链齿19沿着第一襟片11的边缘固定，并且第二排拉链齿18沿第二襟片12的边缘固定。第一襟片11还可以设置有被设计成用于从衣服14内侧覆盖拉链闭合结构15的附加物17。

触发元件20和开关元件30被固定成靠近拉链闭合结构15的相对侧。

当用户开始拉动拉链滑动件16闭合时，触发元件20和开关元件30逐渐被带到一起，直到对齐磁体22A、22B、32A、32B之间的距离被充分地减小，使得它们的磁吸引力将接管并且自主且自动地将激活部件23和感测部件33朝向彼此拉动，从而容许开关元件30发出“拉链闭合”的信号。详细地，对齐磁体22A将被对齐磁体32A吸引，并且对齐磁体22B将被对齐磁体32B吸引。

对齐部件22；22A、22B；32；32A、32B的主要拉力沿着z轴方向定向。然而，当对齐部件22；22A、22B；32；32A被拉动到一起时，有利的是，它们也在x、y方向上正确地定向，因为磁场将自主且自动地迫使对齐部件22；22A、22B；32；32A完全同心地堆叠于彼此之上。

图8和9图示了这种效果。最终结果是，当拉链闭合结构15闭合时，激活部件23和感测部件33变得完全对齐在彼此之上，保证连续的“拉链闭合”信号被发送到电子设备，例如，安装在衣服14上的气囊的中央单元，不管用户如何移动他的脖子，或者他多么宽松地穿着衣服。

当用户之后想要去除衣服14时，他可以简单地打开拉链，就像他去除任何正常衣服时将会做的一样。当这种情况发生时，触发元件20和开关元件30将开始被拉开，但是对齐部件22；22A、22B；32；32A之间的磁吸引力使得使用几乎不可察觉的力就将分离元件20、30，并且“拉链打开”信号将被发送到衣服14的电子设备。用户不需要进一步的松开动作。

本发明的另外的优点是对齐部件22、32、激活部件23和感测部件33的相互布置总是精确的。这意味着即使激活部件23和感测部件33未完全对齐地安装在衣服14内侧，但只要误差不大于2mm或3mm，对齐部件22、32之间的吸引力就使得激活部件23和感测部件33可以自校正该偏移并且保证感测装置10的合适运作。

这容许克服与将触发元件20和开关元件30定位在开口的襟片上时所涉及的正常公差相关的问题。

此外，即使在图6中示出了拉链闭合结构15，但本发明的感测装置10可以容易地与被设计用于闭合开口13的其它闭合装置一起使用，例如钩环紧固件、卡扣紧固件和纽扣。

此外，在图6所示的实施方案中，开关元件30直接安装在衣服14的外表面上。然而，开关元件30也可以安装在平行于开口边缘延伸的口袋中或襟片上。

此外，还可能的是，将触发元件20和开关元件30反过来安装，使得触发元件20位于衣服14的外表面上并且开关元件30在襟片11上或其附加物17上。

应该注意，可以根据必须多大程度地闭合开口以便将“拉链闭合”发送到衣服的电子设备来改变感测装置10沿着拉链闭合结构的轨道的放置。

在图6中，触发元件20和开关元件30安装在拉链闭合结构的顶端处，需要拉链完全或几乎完全闭合以供应“拉链闭合”信号。显然，如果将触发元件20和开关元件30放置在拉链闭合结构上的较低位置处，则用户可以使拉链的顶部部分打开(例如提供一些通风)，并且同时“拉链闭合”信号可以被发送到电子设备。

现在参照图10-11，公开了用于制造感测装置10的触发元件20或开关元件30的方法。

方法包括以下步骤：

-布置具有基座41；51和盖44；54的模具40；50；基座41；51设置有至少一个第一腔42；52，第一腔42；52具有被设计成用于容纳至少一个对齐部件22；32的形状和尺寸；

-将第一聚合物泡沫片27；37放置在基座41；51的上表面45；55上；

-将至少一个对齐部件22；32定位在第一聚合物泡沫片27；37上方，以便匹配第一腔42；52；

-将第二聚合物泡沫片27；37放置在至少一个对齐部件22；32上方；

-通过将盖44；54下降到基座41；51上，闭合模具40；50；

-加热模具40；50，以塑使第一和第二聚合物泡沫片27；37成形，以便将至少一个对齐部件22；32在聚合物泡沫片27；37之间封闭在第一腔42；52中；

-打开模具40；50，以便提取模制组件；

-将模制组件切割成所需的形状和尺寸，以便获得触发元件20或开关元件30。

在上述方法用于制造触发元件20的情况下，模具40的基座41可以有利地包括第二腔43，该第二腔43具有被设计用于容纳激活部件23的形状和尺寸。

以这种方式，激活部件23可以与对齐部件22一起被定位在第一聚合物泡沫片27上方，以便匹配第二腔43，并且在加热步骤之后，被封闭在第二腔43中、第一和第二聚合物泡沫片27之间。

在本发明的方法用于制造开关元件30的情况下，模具50的基座51有利地包括第二腔53，并且模具50的盖56包括被设计成当模具50闭合时叠加在第二腔53上的对应凹槽57。

如图11所示，一旦模具50闭合，第二腔53和凹槽57就界定适于容纳感测部件33的空间。

以这种方式(参见图11)，感测部件33可以与对齐部件32一起定位在第一聚合物泡沫片37上方，以便匹配第二腔53。

因此，在加热步骤之后，感测部件33也可以被封闭在由第二腔53和凹槽57界定的空间中、第一和第二聚合物泡沫片37之间。在感测部件33有接线的情况下，这种空间也容纳线35。

如附图中示意性地示出的，应该注意的是，第一腔42、52、第二腔43以及由第二腔53和凹槽57形成的空间的尺寸略大于插入其中的部件22、32、23、33、35的尺寸，以便收容第一和第二聚合物泡沫片27、37的厚度。

可选择地，在本发明的方法用于制造开关元件30的情况下，该方法可以包括一步骤，该步骤在切割步骤的同时在第一和第二聚合物泡沫片37中提供用于容纳感测部件33的座。

以这种方式，感测部件33因此不需要被封闭在第一和第二聚合物泡沫片之间。事实上，感测部件33将在稍后阶段被应用到开关元件。

座可以例如是孔。

制造触发元件20或开关元件30的方法的加热步骤优选在被包括在75℃-85℃之间的温度下，更优选在约80℃的温度下进行。

这种温度不影响触发元件20和开关元件30的部件的磁特性。

优选地，执行闭合步骤和加热步骤以便使第一聚合物泡沫片27、37和第二聚合物泡沫片27、37成形，从而获得具有被包括在0.7-1.5mm之间的厚度的背衬层24、34。

申请人已经发现这种厚度是适合于向触发元件20和开关元件30提供期望硬度的厚度。

此外，如上文详细说明的，应该注意，触发元件20和开关元件30的背衬层24、34可以包括弹性层28、38。

在这种情况下，第一弹性层28、38可以位于基座41；51的上表面45；55和第一聚合物泡沫片37之间，并且第二弹性层28、38可以位于第二聚合物泡沫片27、37上方。

以这种方式，在加热步骤期间弹性层27、37将被联接到聚合物泡沫片，并且其将封闭触发元件20或开关元件30的部件。

有利地，第一和第二弹性层28、38可以分别联结到第一和第二聚合物泡沫片，以便形成将被放置在模具41、51的基座45、55上方以及部件22、23、32、33上方的单个片。

根据以上描述明显的是，根据本发明的感测装置10和用于制造所述感测装置的方法具有适于有利地解决现有技术中提出的问题和缺点的特性。

具体地，通过使用上述的感测装置10，接收开口确实闭合的可靠信号是可能的。

提供能够在开口闭合时阻挡相对于开关元件处于预定的相互位置的触发元件的对齐部件会使得不太可能随机地发出假肯定信号或假否定信号。

此外，感测装置易于操作，因为触发元件和开关元件之间的对齐是自主获得的，而不需要用户的任何动作。

此外，触发元件和开关元件定位在开口的不妨碍可穿戴物品的用户的部分中。

最后，明显的是，根据本发明的感测装置如何可以有利地与不同类型的衣服一起使用并且与不同类型的闭合装置协作使用。

已经参照优选实施方案描述了本发明，但可以预见机械上等效的方案，其落入以下权利要求的范围内。