CN101395042A - 门安装式车辆传感器 - Google Patents

Abstract

一种车辆安全系统，其包括车辆传感器部件，该车辆传感器部件集成到车门(16)的一部分中。检测部分(30)可集成到门模块中。控制器(40)联接到该传感器(30)并且配置成在需要时激活保护装置(14)。

Description

门安装式车辆传感器

[0001]本申请要求申请于2006年3月7日的美国专利申请号11/276,609以及申请于2007年2月12日的美国专利申请号11/705,148优先权，该两个申请通过引用全部包含于此。

技术领域

[0002]本发明涉及一种用于将用于车辆安全系统的传感器封装到车辆结构中的系统和方法。尤其是涉及将传感器布置到车辆侧面的位置，例如车门。

背景技术

[0003]传统的车辆安全系统包括配置成防止车辆乘客碰撞车辆的某些结构部件(例如侧壁或窗玻璃)的系统。安全系统一般地包括配置成检测某些车辆特性的传感器。传感器的输出可提供到控制器、处理器或电路，该控制器、处理器或电路配置成控制例如为气囊的某些安全装置的激活。车辆传感器可包括电位计、加速表、应变仪、联接到磁路的霍耳效应传感器等等。

[0004]该车辆传感器可装在车门中。大多数车门包括内部部分和外部部分。该外部部分是车辆外壳的一部分，并且通常由金属薄板(或其他的含铁材料)组成。该内部部分配置成包括各种使用者控制器及其他车辆设备。还可设置门模块来保持布置在门中的各种部件。本申请公开了一种将传感器安装到车门中的系统和布置方式。

[0005]传感器可通过各种紧固件附接到门模块，这些紧固件可包括锯齿状紧固件(例如“树状紧固件”(tree fastener))、螺纹紧固件、铆钉等。该传感器可放置到车辆的各种位置，以获得可靠的测量，该测量可用于控制车辆安全装置的激活。过去，需要手工装配来相对于车门附接这些传感器。此外，将传感器附接到车门的门模块上的结构刚度受到所使用的紧固件的坚固性的限制。因此，紧固件的质量(和相关费用)可显著地影响传感器安装的可靠性和乘客安全装置的整个制造成本。

[0006]通常需要一种用于将传感器安装到车门中的改进的结构和布置方式。

发明内容

[0007]本车辆安全系统的一个实施方式包括门和传感器，该门包括门模块且该传感器具有检测部分，配置该检测部分以检测预定条件。该检测部分被集成到门模块中，并且该检测部分相对于车门电绝缘。控制器被连接来接收源于该传感器的信号，并且配置成当对从传感器接收到的信号的测量结果表明出现预定条件时激活保护装置。

[0008]本车辆安全系统的另一个实施方式包括门和传感器，该门包括门模块且该传感器具有检测部分，配置该检测部分以检测预定条件。紧固件被集成到该门模块，并且配置成将该检测部分联接到该车辆门结构。控制器被连接来从传感器接收信号，并且配置成当从传感器接收到的信号的测量结果表明出现预定条件时激活保护装置。

[0009]在另一个实施方式中，该门模块包括具有检测部分的传感器，配置该检测部分以检测预定条件。该检测部分被集成到门模块，并且该检测部分相对于车门电绝缘。控制器被连接来接收源于该传感器的信号，并且当对从传感器接收到的信号的测量结果表明出现预定条件时激活保护装置。

[0010]在另一个实施方式中，该门模块包括具有检测部分的传感器，配置该检测部分以检测预定条件。紧固件被集成到该门模块，并且对该紧固件进行配置以将该检测部分连接到该车辆门模块。控制器被连接来接收源于该传感器的信号，并且配置成当对从传感器接收到的信号的测量结果表明出现预定条件时激活保护装置。

[0011]可以理解，上述概述和以下详细描述是示例性的并且仅仅用于说明，并不能对本发明的权利要求进行限制。

附图说明

[0012]本发明的这些和其他的特征、方面和优点将结合下列描述、所附的权利要求书和附图所示的相应具体实施方式变得更加清楚，附图简述如下。

[0013]图1示出了车辆的一部分的局部以及按照示例性实施方式的车辆安全系统的示意性描述。

[0014]图2示意性地示出了按照示例性实施方式相对于车门集成传感器检测部分的布置的截面图。

[0015]图3示意性地示出了按照示例性实施方式相对于车门进行安装的传感器检测部分。

[0016]图4-7示意性地示出了按照一些示例性实施方式的检测部分的配置。

[0017]图8示意性地示出了根据一个示例性实施方式的一个可替代的示例性传感器。

[0018]图9示意性地示出了按照示例性实施方式的集成到门模块中的紧固件。

[0019]图10a示出了按照示例性实施方式的用于将传感器注模到车门中的流程图。

[0020]图10b示意性地示出了按照示例性实施方式用于制造门模块的模腔或模具。

具体实施方式

[0021]门模块可安装在门的内部部分和外部部分之间，并且可支撑、隔开和/或引导布置于门内的各种部件。这些部件可包括电线和其他电子装置。该门模块可由聚合材料形成，并且可压铸、注模、冲压或任何其他类似的工艺制造。该门模块可相对于门的外部部分固定，以由此限定门内的两个室。该两个室可表示为控制室和非控制室。该非控制室设置在门的外部部分与门模块之间，并且通常形成门的“湿侧”。该控制室被限定在该门模块与门的内部部分之间。这样的区域通常被称为门的“干侧”，因为该室比门的非控制室少得多地暴露于潮湿和其他污染中。

[0022]图1说明了车辆安全系统10的示意性表示，该系统配置成在侧面的碰撞中保护车辆乘客12。该车辆安全系统10用于激活保护装置(例如气囊14)，该气囊保护车辆乘客12。该车辆安全系统10适合各种汽车，包括SUV、卡车和小汽车，如图1中示意性示出的。图1中所示的实施方式仅仅是示例性的。公开于此的传感器和车门并不限于用于侧面碰撞式气囊。该传感器和车门可以与各种安全系统结合采用，以提供输入到控制部件(例如车辆控制单元)用于控制任意数量的保护装置的操作。一些其他实施例包括驾驶员气囊、乘客气囊、侧篷气囊、安全带拉伸器、安全带牵引器以及其他乘客/行人保护装置。车辆安全系统的可替换结构的一个实施例公开在名为“乘客安全装置”的美国专利6,976,705中，该专利在此通过引用全部包含于此。

[0023]在图1和2所示的示例性实施方式中，该车辆包括具有内部部分18、门模块20和外部部分22的门16。该门16的内部部分和外部部分18和22被门模块20隔开。位于门的外部部分22与门模块20之间的区域24限定门室的非控制部分或门的“湿侧”。该门的“干侧”限定为门模块20与门的内部部分18之间的区域26。该门模块20可作为门的干侧和湿侧之间的隔板，并为传感器31提供各种安装位置。图2中所示的门的各部件的相对尺寸仅仅是示例性的，并且可根据安装在门结构中的部件进行变化。

[0024]图2中所示的该示例性的传感器31可以是电容式传感器。该传感器31可包括传感器部分30，该传感器部分可包括电极和导体。传感器部分30中的电流可被监测以确定是否发生碰撞或撞击。如图2所示，该传感器31的电极部分30集成到门模块20中。

[0025]图中所示的该传感器31仅仅是示例性的。其他类型的车辆电子器件或传感器可集成到门模块20中。除碰撞或撞击传感器部件，该门模块20可方便地包括门的其它主要功能装置，例如音频扬声器、音量控制器、用于窗调节器的致动器和/或门锁等等。

[0026]将检测部分30集成到门模块20中可减少或除去紧固件的需要，并进一步减少了发生在车门的湿侧和干侧之间的泄漏路径的可能。电源接头32位于门的干侧，因此可以不需要密封器。该门模块20还配置以安装和引导各种电子部件到车门内。例如，通常用于为乘客窗或门锁提供动力的配线和伺服电机可联接到门模块20并封装在车门16内。门模块20优选由易成形、重量轻、电绝缘材料组成，该材料例如为聚合物并可注模到具有各种形状和设计的多个室中，以适用于不同类型汽车上的车门。

[0027]如图3所示，该门模块20可与门结构分开制造，并作为单独的紧凑模块安装在门中。另外，门模块20可包括车辆传感器31的电极检测部分30。该检测部分30可集成到门模块中，并且设有连接部分，该连接部分可用于连接到线束28等(如图2所示)。如上所示，图3中所示的门模块20可制造为包括通常在车门中出现的各种其他集成的电和/或机械部件。图3中所示的检测部分30具有大体环形形状，但是如下面进一步的描述，其他结构和形状可基于车辆类型适当使用，从而使得门模块安装在其中。

[0028]传感器31的检测部分(如30a-d)的各种结构可集成到门模块20中。例如，如在图4-7中的示例性实施方式中所描述的那样，检测部分30可配置为限定具有各种覆盖范围的不同形状。在图4-7的示例性实施方式中，配置该检测部分30a和30d以限定椭圆形状，其中延伸有横构件43，这可证明更加适用于中型汽车和小型SUV的车门。在图5的示例性实施方式中，配置该检测部分30b以限定梯形的形状，这可能优选用于卡车和全尺寸SUV中出现的车门中。在图6的示例性实施方式中，配置该检测部分30c以限定三角形形状，这可能优选用于紧凑型汽车和高性能车辆中使用的车门中。可使用其他的结构以符合各种类型汽车的所期望的覆盖区域和封装考虑。

[0029]图2-7的所示的示例性实施方式，传感器31是电磁传感器，并且包括检测部分30，配置该检测部分以产生电磁通量。相对于车门16，该检测部分30被集成和/或被安装以便车门的外部部分的位移(或变形)超过阈值(或预定条件)就触发保护装置的激活，该保护装置例如为气囊14。在一个示例性实施方式中，该检测部分30是由导电材料组成的均匀形状以传输电荷。该检测部分30相对于车门16电绝缘。在电流流过检测部分30的同时，产生电磁通量。该车门16的外部部分22典型地提供磁通量的最小磁阻路径，该磁通量由检测部分30产生。外部部分22内的机械应力改变车门16内的磁阻，以便车门的外部部分上的机械应力将改变该磁通量。在该布置中，该车门安全系统10是机电系统，该系统使用磁场来检测碰撞期间该车门16和附近金属的运动和变形。经由该车辆控制器40的收发器块的发送器部分，在检测部分30(或线圈)产生振荡磁场。该磁场主要沿着该车门的外部部分22的表面并在外部部分和车辆构架之间的空气中传播，并且该磁场由收发器块的接收器部分进行检测。对外部部分22的形状的干扰导致了对磁场的干扰，磁场的干扰由收发器块通过检测电流的变化进行检测。在一个示例性实施方式中，每个车辆控制器有两个收发器，并且每个具有四个车门的车辆应用有两个车辆控制器。在该结构中，每个车门有一个传感器并且该收发器可从15.6kHz到44.9kHz进行编程。该车辆控制器迫使恒量正弦波电压流过检测部分30，并且监测该处的电流。经由检测部分30的两侧上的两个电阻传感器，监测该电流。监测该正弦波的实部分量和虚部分量。在车辆的正常运行期间，该正弦波是可预测的。但是，在碰撞的第一个10ms到20ms期间，该电流的实部分量和虚部分量可根据碰撞的程度和类型而显著地改变。该车辆控制器40监测正弦波的分量，并且当充分足够的干扰发生的时候，该微处理器44(该微处理器控制该车辆控制器40并存取数据和状态寄存器)将激活适当的保护装置。辅助微处理器还可以读取数据和状态寄存器。通过单独的串并接口，两个微处理器都与车辆控制器40通信。设计该系统10以测量流过线圈的电流，其随着涡流导致的电阻改变整个阻抗和流过检测部分30的电流而进行改变。

[0030]在确定并行和独立过程中的这些度量值之后，该控制器将该度量与预定值之间进行比较。该控制器40计算若干不同的测量结果或度量的值。在调度之前，必须确定另一个独立的传感器信号(和/或度量)已经超过预定值，从而允许保护装置的调度。在名为“磁碰撞传感器”的美国专利申请号10/946174以及均名为“磁性传感器”的美国专利号6433688和6407660中提供了电磁传感器的一些实施例；并且全部这些都共同转让并通过引用而全部包含于此。

[0031]当该检测部分30被嵌入模制到门模块20中时，检测部分相对于门模块的适当定位的复杂性显著地减小。此外，通过该检测部分的集成，在门模块20与该检测部分30之间的结构连接显著增强。

[0032]如图9所示，该传感器31并不限于采用导体或电极的电磁传感器(例如图4-7所示)。传感器31可替换为多个现有技术中已知的传感器中的任何一个，其可操作地检测车辆碰撞或撞击(例如电磁传感器、加速度计、应变仪等等)。

[0033]例如，应变仪可集成到门模块中。施加到传感器的应变仪检测部分的机械应力的变化可被检测并且被用于控制气囊或其他安全装置的调度。在另一个可替换的实施方式中，该传感器可包括加速度计，配置该加速度计以检测门模块20的力或速度相对于时间的变化。所检测的加速度的变化可用来控制安全装置的调度。如下所述，在该布置中，装有加速度计的外壳(如图8中的实施例所示)可集成到该门模块中。

[0034]作为将传感器或检测结构的一部分安装到模制的门模块中的一个替代方案，紧固件或其他传感器安装结构可集成到该门模块。例如，如图9所示，该传感器可包括多个安装结构35，该安装结构可集成到该门模块中。在该门(和/或车辆本身)的组装期间，该传感器可使用紧固件等容易地连接到所集成的安装结构。在该布置中，因为该传感器可易于连接到该安装结构，组装过程变简单。例如，该安装结构可包括开口或凹陷50，检测部分的安装延伸部52可插入或穿过该开口或凹陷。如上所述，该检测部分可包括多个传感器类型中任何一个，例如电极、应变仪、加速度计等。

[0035]此外，按照另一个实施方式，传感器模块37(如图8所示)例如可一般地用于容纳半导体式加速度计，可集成到该门模块，从而使得外部连接器39的暴露部分与线束28之间进行简单连接，设置该线束以向和/或从安装到车辆内其他地方的控制器传送信号。

[0036]在此描述的各种实施方式公开了将传感器和/或传感器组件的各种部件集成到所模制的门模块，例如电极式检测部分、传感器外壳、传感器安装结构或传感器的其他部件。这样的布置通过可能仅仅需要在车辆的组装期间在所集成的传感器部件与检测系统的其余部分之间进行简单连接而简化了门的组装。

[0037]如图2所示，该传感器系统可包括控制器40。尽管是对于电磁式传感器示出的，可对在此描述并为本领域技术人员熟知的各种其他类型的传感器采用线束28和控制器40的布置。配置控制器40，以发送激活或报警信号到气囊模块、充气机或其他的部件，从而启动安全装置的调度。例如，该控制器可发送信号到气囊充气机42的启动器(见图1)，以产生气囊的腔内的气体。

[0038]该控制器40典型地经由线束28联接到传感器31，并且配置该控制器以确定预定条件的存在，该预定条件表明车辆所涉及的冲击和碰撞。该控制器40包括微处理器44。配置该控制器40以接收或请求源于传感器31的信号。例如，当使用电磁式传感器的时候，该检测部分可检测由于发生侧面冲击碰撞而导致的车门16的外部部分22的磁阻变化。将源于检测部分的信号提供到控制器，从而控制器可确定是否请求气囊或其他安全装置的调度。

[0039]制造具有车辆安全系统的车门的方法在此公开并且在图10a-b中示出。该方法包括：提供模腔或模具56，对其配置以限定门模块100；定位布置以将检测部分(或其他传感器部件)插入到模腔110中；将要集成到该门模块中的传感器部件布置到模腔120中；以及将材料(一般地，聚合材料)注入腔130中。所固化的材料形成门模块。

[0040]如图10b所示，该检测部分30可布置到模腔56中。门模块20可从腔56中移除，并且该门模块20可联接到车门的外部部分22。该检测部分30可进一步联接到该传感器组件31的其余部分，例如连接到控制器40的线束28。

[0041]该检测部分的布置可根据车辆安全系统10的期望性能进行确定。每个检测部分结构30a-d可具有用于最佳性能的不同的规定位置(例如图10b的X)。该所公开的制造方法允许在门的安装之前布置所集成的传感器部件(例如检测部分30)，由此确保传感器的准确布置。在模制过程期间还可以适当的布置其他门部件，从而在车辆制造期间消除可能的对准误差。

[0042]在图11和12中公开了一种本发明可替换的实施方式。如上所述，某些传感器部件可以与门结构的其他电和机械部件一起集成到整个门模块中。按照本发明的可替代的实施方式，某些传感器部件被集成到变换器组件100，配置该变换器组件100以安装到传统门布置的已有腔或结构210中。如图12所示，该变换器组件构造成便于安装的具体形状的部件。该变换器组件100包括用于连接到信号传送装置(例如线束230)的连接器110，配置该信号传送装置以提供控制器240与变换器组件之间的连接。

[0043]如在图11a-11c中所公开的各种示例性实施方式，该变换器组件100可包括封装成特定形状布置的各种传感器变换器、电极或线圈。该变换器组件可以是嵌入模制部分，或按照其他实施方式可以为印制组件等。如图11a所示，该变换器组件100可包括检测线圈130或电极。图11b公开了一种变换器组件，其包含连接到端子输出装置110的一对半导体式加速度计120。图11c作为示例公开了连接到输出端子110的一对应变仪式变换器140。图11a-11c是配置为预制成易于组装到已有门结构内的变换器组件的实施例。

[0044]虽然附图所示和如上所述的示例性实施方式为当前优选的，但应该理解这些实施方式仅仅在此作为举例而提供。例如，在此的教导可应用到任一车辆安全系统，并且不限于车辆中的侧面碰撞车辆安全系统。另外，将传感器集成到车辆门结构可由其他工艺实现，并不仅仅羡鱼注模。因此，该车辆安全系统并不限于特定的实施方式，而可以延伸到无论如何都落入所附权利要求书的范围内的各种变型。

Claims (22)

1.一种车辆安全系统，包括：

门，其包括门模块；

传感器，其包括配置成检测车辆特性的检测部分，其中所述检测部分集成到所述门模块中并且所述检测部分相对于所述车门电绝缘；以及

控制器，其可操作地连接到所述传感器，并且配置成在从所述传感器接收到的信号的测量结果表明出现预定条件时激活保护装置。

2.如权利要求1所述的安全系统，其中，所述门模块包括模制塑料。

3.如权利要求1所述的安全系统，

其中，所述传感器是电磁传感器，并且所述检测部分是电极，所述电极配置成用作电磁线圈并可操作来产生磁通量。

4.如权利要求3所述的安全系统，其中，所述传感器配置成与所述车门的外部部分一起作用，从而所述车门的外部部分为磁通量提供磁阻路径。

5.如权利要求4所述的安全系统，其中，所述检测部分配置成检测所述车门的磁阻的变化。

6.如权利要求1所述的安全系统，其中，所述传感器包括加速度计，所述加速度计配置成检测所述检测部分的加速度。

7.如权利要求1所述的安全系统，其中，所述传感器包括应变仪，所述应变仪配置成检测所述门模块中的机械应力。

8.如权利要求1所述的安全系统，其中，所述检测部分通过注模集成到所述门模块中。

9.如权利要求1所述的安全系统，其中，所述门模块包括电绝缘的聚合材料。

10.如权利要求1所述的安全系统，其中，所述控制器包括微处理器，所述微处理器配置成确定是否激活所述保护装置。

11.如权利要求1所述的安全系统，其中，所述保护装置是气囊。

12.一种车辆安全系统，包括：

门，其包括门模块；

传感器，其配置成检测车辆的特性；

集成到所述门模块中的安装结构，其中，所述传感器配置成在所述门模块安装到车门中之后连接到所述安装结构；以及

控制器，其可操作地连接到所述传感器并配置成在从传感器接收的信号的测量结果表明出现预定条件时激活保护装置。

13.如权利要求12所述的车辆安全系统，其中，所述安装结构包括开口，用于接纳所述传感器的一部分。

14.如权利要求12所述的安全系统，其中，所述传感器包括电极，所述电极配置成作为电磁线圈并产生磁通量。

15.如权利要求14所述的安全系统，其中，所述传感器配置成使得流过所述线圈的电流表示车辆碰撞的发生。

16.如权利要求15所述的安全系统，其中，流过所述线圈的电流在车辆的导电部分中感应涡流。

17.如权利要求12所述的安全系统，其中，所述传感器是加速度计，所述加速度计配置成检测所检测的加速度。

18.如权利要求12所述的安全系统，其中，所述传感器包括应变仪，所述应变仪配置成检测所述门模块中的机械应力。

19.如权利要求12所述的安全系统，其中，安装部分和门模块中的任何一个由电绝缘的聚合材料组成。

20.一种包括聚合材料的门模块，其包括嵌入电极，所述电极形成车辆传感器的检测部分，所述车辆传感器配置成检测车辆特性，其中，所述电极配置成在所述门模块的附近产生电磁场。

21.如权利要求20所述的门模块，其中，所述电极配置成在相邻的导电的车辆结构中感应涡流，并且流过所述电极的电流表示了由于车辆的碰撞而导致的所述车辆结构的变形。

22.一种制造车辆的门模块的方法，其包括以下步骤：为门模块提供模具；将传感器电极布置在所述模具中；将塑性材料注入到所述模具中，由此将所述电极嵌入到塑性材料中；以及将所述门模块从所述模具中移除以安装到汽车的门结构中。

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