ES2310678T3 - Conector electrico mejorado. - Google Patents
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Abstract
Un conector eléctrico (10) para conectar un cristal de ventana de vehículo calentado eléctricamente (40) a una fuente de alimentación (42), incluyendo el conector (10): al menos dos tiras de material conductor (12) dispuestas adyacentes una a otra en una relación de separación mutua, estando provistas las tiras (12) de aislamiento eléctrico, y medios (11) para mantener las tiras (12) en dicha relación espaciada, caracterizado porque el aislamiento eléctrico está dispuesto en forma de un manguito separado de material aislante (13) para cada tira (12).
Description
Conector eléctrico mejorado.
La presente invención se refiere a un conector
eléctrico, en particular a un conector eléctrico mejorado para la
conexión de un elemento eléctrico asociado con un cristal de ventana
a circuitería externa. El conector eléctrico puede ser usado, por
ejemplo, donde se precisa una conexión eléctrica entre elementos de
calentamiento que están dispuestos en un cristal de ventana de
vehículo y la fuente de alimentación del vehículo.
Hay muchas aplicaciones de conectores eléctricos
en unión con cristales de ventanas en el campo del automóvil, al
que se refiere la presente invención. Un ejemplo del uso de un
conector eléctrico es con hilos del sensor de alarma o una película
de sensor de alarma; ambos sensores se pueden formar como una parte
integral de una ventana de vehículo. Otra aplicación de un conector
eléctrico es para la conexión de elementos de antena que son una
parte de una ventana, por ejemplo una ventana laminada, a la
circuitería externa apropiada. La antena puede ser para uso con
radio, teléfono móvil o tecnología de entrada sin teclas a distancia
y análogos. Otro ejemplo del uso de un conector eléctrico es para
la creación de una conexión eléctrica entre los elementos de
calentamiento, mediante las barras bus asociadas, que están
dispuestos en un cristal de ventana de un vehículo de motor y la
fuente de alimentación del vehículo. Estos elementos requieren
conexión eléctrica a la fuente de alimentación del vehículo de modo
que se pueda llevar a cabo el desempañamiento o la descongelación
del cristal de ventana; los elementos de calentamiento generan
calor en virtud de su resistividad eléctrica inherente. La patente
de Estados Unidos 1.675.911 describe tal conexión eléctrica. Un
conector eléctrico, en forma de un par de hilos eléctricos que han
sido retorcidos conjuntamente para formar una sola "trenza",
sobresale de la carrocería de un vehículo cerca del parabrisas del
vehículo. Los hilos están conectados en un extremo sobre un
elemento de calentamiento y en el otro extremo a un circuito
eléctrico que incluye la fuente de alimentación del vehículo. Para
que el elemento de calentamiento funcione, cada hilo retorcido está
aislado independientemente con el fin de evitar un
cortocircuito.
Hay muchos tipos de conectores eléctricos
conocidos en el campo del automóvil y que llevan asociados varios
problemas. La publicación internacional número WO 01/99472 describe
una unidad de conector eléctrico prevista para la conexión
eléctrica de elementos conductores en un cristal de ventana de un
vehículo de motor a la fuente de alimentación externa del vehículo.
La unidad de conexión eléctrica de WO 01/99472 incluye uno o más
brazos conectores, un extremo de cada uno de los cuales se ha de
unir a una zona de contacto en un cristal de ventana, mientras que
el otro extremo está encerrado en un bloque de conexión, estando
aislados eléctricamente el uno o más brazos conectores en un solo
aislamiento común. El elemento caracterizante de la invención de WO
01/99472 es que el grosor combinado de cada brazo conector y el
aislamiento circundante es menos de una fracción de milímetro.
Surgen problemas con esta y otras unidades de
conexión eléctrica cuando se usan en la práctica. Los conectores
eléctricos, y más específicamente los cristales de ventanas
provistos de conectores eléctricos, se usan en vehículos en todo el
mundo, incluyendo en países que experimentan grandes cambios de
temperatura y en países donde es común la fluctuación diaria entre
una temperatura nocturna sumamente fría (por ejemplo, por debajo de
cero) y una temperatura diurna sumamente caliente (por ejemplo,
superior a 80ºC). Cuando se deja un vehículo en un ambiente frío,
el aislamiento eléctrico (hecho generalmente de un material
polimérico) que rodea los elementos conductores del conector
eléctrico de WO 01/99472 se encoge en un cierto grado con respecto a
sus dimensiones a temperatura ambiente estándar (es decir, 25ºC). A
la inversa, cuando se deja un vehículo en un ambiente caliente, el
aislamiento eléctrico se expande con respecto a sus dimensiones a
temperatura ambiente estándar. En el primer ejemplo, donde el
aislamiento eléctrico se ha encogido, la posterior introducción del
conector eléctrico en un entorno caliente, por ejemplo cuando el
motor del vehículo se ha encendido y por ello se genera calor en la
región del conector, dará lugar a expansión del aislamiento. Donde
el aislamiento eléctrico ha experimentado expansión inicial, la
posterior introducción del conector en un ambiente frío, por
ejemplo, al aparcar el vehículo al exterior en una noche de frío
congelador, dará lugar a encogimiento del aislamiento. Tal ciclo de
temperatura entre ambientes caliente y frío, y el correspondiente
encogimiento y expansión del aislamiento eléctrico común, da lugar
en último término a ruptura de la integridad del bloque de
conexión, específicamente con respecto a su impermeabilidad a la
humedad. Tal pérdida de integridad puede ser tal que aparezca un
intervalo en el bloque de conexión del conector eléctrico, en la
región entre los dos brazos conectores que generalmente se llena
con el aislamiento común, donde el aislamiento se ha encogido y
separado. Esto origina problemas porque la humedad, que tiene lugar
como resultado de la condensación en el conector eléctrico o el
drenaje de agua de lluvia, puede entrar entonces en el intervalo en
el bloque de conexión y atacar las partes expuestas de los brazos
conectores que están soldadas a cables externos, o producir un
cortocircuito. Eventualmente, esto dará lugar a mal funcionamiento
del conector eléctrico cuando los brazos conectores experimenten
corrosión y queden inutilizados.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es proporcionar un conector eléctrico mejorado, que puede funcionar
fiablemente en un rango de temperaturas que puede experimentar el
conector en su entorno circundante, y que es capaz de resistir
fluctuaciones entre las temperaturas extremas en este rango. El
rango de temperatura se deberá extender prácticamente de -30ºC a
+80ºC.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un cristal de ventana de vehículo, sobre el que se
dispone al menos un elemento de calentamiento y conductor, que
incorpora el conector eléctrico mejorado de la presente invención;
teniendo típicamente el cristal de ventana una mayor duración de
trabajo que otros cristales de ventanas actualmente disponibles que
no incorporan el conector eléctrico mejorado.
El autor de la presente invención halló
inesperadamente que se podían cumplir los requisitos anteriores si
cada uno de los brazos conectores del conector eléctrico estuviese
rodeado por un manguito separado de material aislante.
Según la presente invención se facilita un
conector eléctrico para conectar un cristal de ventana de vehículo
calentado eléctricamente a una fuente de alimentación, incluyendo el
conector:
al menos dos tiras de material conductor
dispuestas adyacentes una a otra en una relación de separación
mutua,
estando provistas las tiras de aislamiento
eléctrico, y
medios para mantener las tiras en dicha relación
espaciada,
caracterizado porque el aislamiento eléctrico
está dispuesto en forma de un manguito separado de material
aislante para cada tira.
Un conector eléctrico que tiene tiras de
material conductor rodeadas por manguitos separados de material
aislante tiene la ventaja de experimentar solamente mínimo
encogimiento del material aislante en la región entre dos de estas
tiras, en comparación con el conector de la técnica anterior más
próxima. La presencia de manguitos separados de material aislante
asegura que cada una de las tiras conductoras funcione como una
entidad separada en términos de encogimiento potencial del material
aislante. Así, las altas temperaturas experimentadas por cada una
de las tiras conductoras tendrá un efecto sustancialmente localizado
alrededor de cada tira particular. Se halló inesperadamente que,
proporcionando tiras conductoras rodeadas por manguitos separados de
material aislante, el grado general de encogimiento exhibido por el
material aislante alrededor de cada tira conductora del conector
eléctrico mejorado se reducía sustancialmente y así se mantenía la
integridad del bloque de conexión. Se considera actualmente que la
razón de este comportamiento es que el material aislante del
conector eléctrico mejorado queda influenciado en gran medida por
los movimientos de encogimiento y expansión de cada una de las
tiras conductoras, que también se considera un resultado directo de
la relación de "manguito" entre una tira conductora y su
material aislante circundante.
Preferiblemente cada tira de material conductor
incluye una región no aislada en su extremo que está libre de
cobertura por el manguito de material aislante. La inclusión de una
región no aislada en un extremo de cada tira facilita la conexión
de dicho extremo de la tira conductora a un elemento de
calentamiento en el cristal de ventana. Preformar la región no
aislada, en vez de tener que exponer una porción de la tira
conductora después de haber sido aislada para permitir conexión
eléctrica, es ventajoso puesto que una conexión al elemento de
calentamiento se puede hacer directamente y el conector eléctrico
mejorado se puede usar rápidamente.
Más preferiblemente, cada tira de material
conductor está conectada a un cable de conexión de la fuente de
alimentación. Esta conexión se realiza típicamente en el extremo de
la tira conductora que está enfrente de la región no aislada.
También preferiblemente, la región a la que está
conectado el cable de conexión de la fuente de alimentación, está
envuelta dentro de un bloque de conexión. Por lo tanto, estas
regiones concretas de extremo carecen sustancialmente de contacto
con el entorno externo. Proteger de esta manera la conexión entre
cada tira conductora y el correspondiente cable de conexión de la
fuente de alimentación prolonga la vida del conector eléctrico
asegurando que haya mínima intrusión en el entorno que rodea la
conexión que podría atacar, o de alguna forma impedir, la conexión
eléctrica establecida.
Preferiblemente, las tiras de material conductor
se mantienen en una relación espaciada por un elemento puente.
Mantener cada una de las tiras conductoras en posición de esta forma
permite una conexión fácil de las tiras conductoras a un elemento
de calentamiento en el cristal de ventana.
Ventajosamente, el elemento puente soporta una
sustancia adhesiva en una de sus caras. La cara no adhesiva tiene
las tiras conductoras unidas. Esto facilita más la conexión del
conector eléctrico al cristal de ventana puesto que el conector se
puede mantener temporalmente en posición, por ejemplo, mientras las
tiras conductoras se sueldan a barras bus en el cristal de ventana,
creando así una conexión permanente.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un cristal de ventana de vehículo, que es capaz de
desempañarse y descongelarse cuando recibe potencia eléctrica,
incluyendo:
Una hoja de vidrio provista de un elemento de
calentamiento, estando conectado el elemento de calentamiento a una
fuente de alimentación por un conector eléctrico,
incluyendo el conector eléctrico al menos dos
tiras conductoras que están dispuestas adyacentes una a otra en una
relación de separación mutua, estando provistas las tiras de
aislamiento eléctrico, y medios para mantener las tiras en dicha
relación espaciada, caracterizado porque el aislamiento eléctrico
tiene forma de un manguito separado de material aislante para cada
tira.
Un cristal de ventana de vehículo que está
montado con el conector eléctrico de la presente invención tendrá
típicamente una duración de trabajo más larga en términos de
capacidades de descongelación y desempañado que otros cristales de
ventana de vehículo que están provistos de conectores eléctricos
alternativos. La mayoría de los parabrisas de vehículo son
laminados, y por ello antes del proceso de laminación final, es
decir, cuando se unen conjuntamente en una autoclave dos pliegues
de vidrio y una capa intermedia, se suelda un conector eléctrico a
las barras bus en una de las hojas de vidrio, haciendo así que el
conector eléctrico sea una parte integral del parabrisas laminado
resultante. La consecuencia de esto es que cuando un conector
eléctrico funciona mal, hay que cambiar el parabrisas completo.
Prolongando así la vida del conector eléctrico se prolonga la vida
del parabrisas.
Para una mejor comprensión, la presente
invención se describirá ahora más en concreto a modo de ejemplo no
limitador con referencia a los dibujos acompañantes, y como se
representa en ellos, donde:
La figura 1a es una vista en planta parcialmente
cortada de un conector eléctrico según una primera realización de
la presente invención.
La figura 1b es una vista en planta parcialmente
cortada de un conector eléctrico según una segunda realización de
la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva en
sección transversal tomada en la dirección de las flechas a lo
largo de la línea de visión A-A de la figura 1a.
La figura 3 es una vista en perspectiva en
sección transversal tomada en la dirección de las flechas a lo
largo de la línea de visión B-B de la figura 1a.
Y la figura 4 es una vista diagramática en
planta de un cristal laminado de ventana conectado a una fuente de
alimentación mediante el conector eléctrico de la presente
invención.
El conector eléctrico 10 de las figuras 1a y 1b
incluye dos tiras de material conductor 12 y un bloque de conexión
11. Cada tira de material conductor 12 está provista de un manguito
separado 13 de material aislante y cada una incluye una región no
aislada 14 en su extremo que carece de cobertura por el manguito 13
de material aislante, de modo que el material conductor 12 quede
expuesto. El extremo opuesto de la tira conductora 12 está
conectado al cable de conexión de la fuente de alimentación 18. El
conector eléctrico 10 de la figura 1b incluye además un elemento
puente 17.
El material del que se hace cada una de las
tiras conductoras 12, es preferiblemente cualquier material
conductor flexible adecuado, por ejemplo, cobre. Se pueden obtener
tiras de cobre de Carl Schlenk AG, Alemania como
Roll-Clad Tinned Copper. En la presente realización,
cada tira 12 se hace del mismo material, sin embargo, esto no tiene
que ser así. Se puede usar materiales con diferentes niveles de
resistividad para cada tira 12, alterando así la diferencia
potencial asociada (la relación entre voltaje/diferencia potencial,
corriente y la resistencia es controlada por la ley de Ohm: V =
IR). Sin embargo, tal resistencia diferencial solamente será
necesaria si la polaridad del circuito se hace unidireccional
solamente. Igualmente, el material del que se hace el manguito 13,
es preferiblemente cualquier material aislante flexible adecuado,
por ejemplo, poliimida que se aplica a tiras conductoras 12 en un
proceso de laminación. Se puede obtener película de poliimida de
August Krempel Soehne GmbH, Alemania, bajo el nombre AKAFLEX KDF.
Como la palabra "manguito" sugiere, el aislamiento de cada
tira conductora 12 por un manguito correspondiente 13 de material
aislante se dispone en forma de una barrera eléctrica
ininterrumpida alrededor del eje de longitud principal de cada tira
conductora 12. Esto se ilustra mejor en la vista en sección
transversal de la figura 2. Es improbable que regiones no aisladas
14 en cada una de las tiras conductoras 12 tenga la capacidad de
entrar en contacto con otra originando un cortocircuito; sin
embargo, la probabilidad de tal aparición se reduce aún más cuando
el elemento puente 17 está presente para mantener las tiras
conductoras 12 en una relación de separación mutua. Cada tira
aislada 16 debe tener un grosor tal que se pueda incorporar a una
ventana laminada de vehículo. El grosor estándar de una capa de
material entre capas es 0,76 mm. Por lo tanto, el grosor de cada
tira aislada 16 tiene que ser menos de 0,5 mm y preferiblemente
menos de 0,1 mm de modo que el conector eléctrico 10 se pueda
incorporar cómodamente a cualquier ventana laminada estándar. Cada
tira aislada 16 debe ser también adecuadamente robusta con el fin
de resistir las condiciones que puedan surgir por estar parcialmente
expuesta al entorno externo con
respecto al vehículo.
respecto al vehículo.
Las tiras aisladas 16 incluyen regiones no
aisladas 14 en un extremo de cada una donde se puede hacer conexión
eléctrica con el elemento de calentamiento 41 dispuesto en un
cristal de ventana. La conexión se logra por un material conductor
adecuado, por ejemplo, soldadura. El bloque de conexión 11 se hace
de un plástico termoestable a base de poliamida y se forma en un
proceso de moldeo por inyección. Una masa fundida en caliente de
poliamida negra se puede obtener de Henkel KGaA, Alemania, como
Macromelt OM 638. Cualquier plástico ligero, flexible, fácilmente
moldeable, será suficiente y el proceso de formación no tiene que
ser moldeo por inyección; el bloque de conexión 11 se podría formar
en dos piezas usando moldeo al vacío, que posteriormente se funden
conjuntamente para formar la pieza completa. Cuando el bloque de
conexión 11 se forma por moldeo por inyección, se hace alrededor de
ambas tiras aislantes 16, con cada una de las cuales se ha
establecido una conexión anterior con el cable de conexión de
fuente de alimentación 18. La figura 3 ilustra mejor, en una vista
en sección transversal, la relación entre el bloque de conexión 11
y las tiras aisladas 16. Cuando se forma, el bloque de conexión 11
rodea completamente la zona de conexión eléctrica establecida entre
cada tira aislada 16 y el cable de conexión de fuente de
alimentación 18, e incluye una barrera que separa cada una de las
tiras aisladas 16. Así, el bloque de conexión 11 protege las
conexiones eléctricas realizadas contra el ambiente externo.
La realización alternativa de la presente
invención, representada en la figura 1b, ilustra la presencia del
elemento puente 17, que se hace de una tira adhesiva por una cara.
La cara de soporte sin adhesivo tiene cada una de las tiras
aisladas 16 unidas cerca de regiones no aisladas 14, mientras que la
cara de soporte de adhesivo permanece libre para adherirse
temporalmente a un cristal de ventana, antes de realizar una
conexión permanente soldando regiones no aisladas 14 a barras bus
44 en el cristal de ventana (figura 4). El elemento puente 17 se
puede emplear también para proporcionar rigidez extra a las tiras
aisladas 16 sujetando cada una de ellas en una relación de
separación mutua. Cuando sea necesario, esta característica
adicional puede permitir una conexión más simple y más rápida del
conector eléctrico 10 al elemento de calentamiento 41.
Cuando se ha montado el conector eléctrico 10,
las regiones no aisladas 14 de las tiras aisladas 16 se pueden
conectar eléctricamente al elemento de calentamiento 41 que está
dispuesto en un cristal de ventana mediante barras bus 44. Si es
preciso, el cristal de ventana laminado final 40 se puede producir
entonces de forma conocida sometiendo la hoja de vidrio a la que se
une el conector eléctrico 10, una capa de material intermedio y
otra hoja de vidrio a condiciones específicas de temperatura y
presión en autoclave. Una vez hecho, para que funcione el elemento
de calentamiento 41 del cristal de ventana laminado 40, los cables
de conexión de fuente de alimentación 18 se conectan a una fuente
de alimentación 42 apropiada.
La figura 4 proporciona un ejemplo ilustrativo
de una conexión general; así, el cristal de ventana laminado 40
representado puede ser descongelado o desempañado por el calor
generado por el elemento de calentamiento 41, como resultado de la
corriente que pasa por el elemento de calentamiento 41 y su
resistividad intrínseca, pasando la corriente por el conector
eléctrico 10.
Claims (7)
1. Un conector eléctrico (10) para conectar un
cristal de ventana de vehículo calentado eléctricamente (40) a una
fuente de alimentación (42), incluyendo el conector (10):
al menos dos tiras de material conductor (12)
dispuestas adyacentes una a otra en una relación de separación
mutua,
estando provistas las tiras (12) de aislamiento
eléctrico, y
medios (11) para mantener las tiras (12) en
dicha relación espaciada,
caracterizado porque el aislamiento
eléctrico está dispuesto en forma de un manguito separado de
material aislante (13) para cada tira (12).
2. Un conector eléctrico (10) según la
reivindicación 1 donde cada tira de material conductor (12) incluye
una región no aislada (14) en su extremo que está libre de cobertura
por el manguito de material aislante (13).
3. Un conector eléctrico (10) según la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde cada tira de material
conductor (12) está conectado a un cable de conexión de fuente de
alimentación (18).
4. Un conector eléctrico (10) según la
reivindicación 3 donde la región a la que está conectado el cable de
conexión de fuente de alimentación (18) está envuelta dentro de un
bloque de conexión (11).
5. Un conector eléctrico (10) según cualquier
reivindicación precedente donde las tiras de material conductor
(12) se mantienen en una relación espaciada por un elemento puente
(17).
6. Un conector eléctrico (10) según la
reivindicación 5 donde el elemento puente (17) soporta una sustancia
adhesiva en una de sus caras.
7. Un cristal de ventana de vehículo (40), que
es capaz de desempañarse y descongelarse cuando recibe potencia
eléctrica, incluyendo:
una hoja de vidrio provista de un elemento de
calentamiento (41),
estando conectado el elemento de calentamiento
(41) a una fuente de alimentación (42) por un conector eléctrico
(10),
incluyendo el conector eléctrico (10) al menos
dos tiras conductoras (12) que están dispuestas adyacentes una a
otra en una relación de separación mutua, estando provistas las
tiras (12) de aislamiento eléctrico, y
medios (11) para mantener las tiras (12) en
dicha relación espaciada,
caracterizado porque el aislamiento
eléctrico tiene forma de un manguito separado de material aislante
(13) para cada tira (12).
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