CN101492020A - 磁阻式连续座椅轨道位置传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种确定座椅沿轨道长度的纵向移动的磁阻式连续座椅轨道位置传感器系统。在一个实施例中，该系统包括沿所述座椅轨道的长度处在固定位置中并具有一定宽度和长度的磁体阵列。该阵列配备有沿所述阵列的长度设置的多个磁体。磁体具有相对彼此成角度θ取向的极性。该系统进一步包括紧密靠近磁体阵列且与磁体阵列分隔开的磁阻式传感器。在一个实施例中，磁阻式传感器相对于阵列可移动。传感器相对于阵列的移动产生了指示所述座椅在所述轨道中的纵向位置的传感器信号，以控制辅助安全装置。

Description

磁阻式连续座椅轨道位置传感器
技术领域
本发明涉及确定座椅在车辆中的纵向位置的磁阻式连续座椅轨道位置传感器。
背景技术
由传感器产生的信号被传输到约束控制模块，其中，借助来自其他的安全系统传感器的额外输入，可在碰撞事件中控制辅助安全装置(如气囊和座椅安全带预紧器)的动作。本发明的磁阻式连续座椅轨道位置传感器被理解为车辆的安全系统。
发明内容
本发明是确定座椅沿轨道长度的纵向移动的磁阻式连续座椅轨道位置传感器。优选地，座椅安装在车辆中，如汽车。该系统包括：磁体阵列，该磁体阵列沿该座椅轨道长度而处在固定位置中并具有一定宽度和长度，该阵列配备有沿该阵列的长度布置的多个磁体，每个磁体均具有相对彼此以角度θ取向的磁极；以及磁阻式传感器，该磁阻式传感器与该磁体阵列隔开，同时紧密地靠近该磁体阵列，该磁阻式传感器相对于阵列可移动，传感器相对于阵列的移动产生指示座椅在轨道中的纵向位置的传感器信号，从而控制辅助安全装置。
辅助安全装置包括安全带预紧系统和车辆乘客(occupant)气囊系统。安全系统进一步包括约束控制模块，该约束控制模块接收来自磁阻式传感器的数据信号输入以控制车辆安全带预紧器系统和车辆乘客气囊系统。该安全系统进一步包括输入数据信号，该数据信号从远程碰撞传感器、安全带带扣开关和乘客分类(occupantclassification)传感器输入到约束控制模块，以控制座椅安全带预紧器和车辆乘客气囊系统。
在一个实施例中，传感器信号输出作为磁场极性相对于磁阻式传感器的方向角的正弦/余弦函数而变化。例如，在一个实施例中，传感器信号从相对高电压的小角度磁场方向变化到相对低电压的大角度磁场方向。在另一个实施例中，传感器信号输出作为磁场极性的方向角的正弦/余弦的函数从相对低电压的大角度磁场方向变化到相对高电压的小角度磁场方向。在一个实施例中，电压范围在从约0.25伏特到约4.75伏特之间。虽然电压可以按照模拟方式示出，但也可以使用这些模拟范围的数字式等效范围。在低电压时，座椅位于第一位置，而在高电压时，座椅位于第二位置。
磁体沿阵列的长度以角度θ靠近进而远离阵列长度的中点而布置。换句话说，极性的角度在阵列的一端以锐角开始，且每个下一个磁体的极性角度均是稍微不同的锐角，直到达到阵列的中点，在此点，磁体的极性方向垂至于阵列的长度。此后，磁体以稍大的钝角布置，直到达到阵列的相对端。磁阻式传感器信号输出作为一直到360度的磁场方向角的正弦和/或余弦函数而改变。根据电压与沿所述阵列的座椅位置之间的线性关系来确定座椅沿阵列的纵向位置。
附图说明
图1是装配了阵列和磁阻式传感器的车辆座椅框架的示意图；
图2是按照本发明的安全系统的示意性总览图；
图3A是用于本发明中的磁体阵列和磁阻式传感器布置的俯视图；
图3B是图3A中磁体阵列和磁阻式传感器的侧视图；
图4是图3A和3B的阵列中磁体的详细视图，其示出磁体之间极性方向的取向；
图5是描绘了系统的磁阻感测性能的曲线，该曲线示出了传感器电压输出与阵列中磁体的取向方向之间的关系；
图6是示出了磁阻式传感器输出与座椅在轨道中的位置的关系的曲线。
具体实施方式
现在参考附图，其中相似的标识号表示相似的结构，图1是用在本发明一个实施例中的座椅框架的详细平面图。车辆座椅10包括沿横向各自隔开的框架件12、14，它们分别被横构件(crossmember)16和18隔开。布置座椅使其在座椅轨道20、22中纵向地移动，并适于分别穿过开口26、28和30通过连接件安装在车辆底盘24上。显然，虽然仅示出了一种将车辆座椅安装在车辆底盘上的方法，但在本发明的描述中可以考虑将座椅轨道连接至底盘的任何方式。轨道基本上彼此平行并用来允许座椅在车厢内纵向地移动到不同位置。
沿着至少一个座椅轨道，或至少紧邻座椅轨道并基本上平行于该座椅轨道，磁体阵列34相对座椅定位，并可以安装在轨道中或邻近该轨道。座椅装配有磁阻式传感器36，该磁阻式传感器安装在紧密靠近磁体阵列34的至少一个座椅横框架件(seat lateralmember)上。因为阵列相对框架的固定在适当位置中，所以座椅的移动导致磁阻式传感器相对阵列纵向地移动，并因此感测到电压的变化，电压变化由阵列中的各个磁体的极性方向变化而引起，这将参考图3A和3B讨论。
现在参考图2，其中示出了座椅轨道的电气示意图，其描绘了根据本发明一个方面的安全系统的总览图。具体地，系统38包括磁体阵列、及磁阻式传感器，该磁阻式传感器和座椅一起形成了参考图1描述的连续座椅轨道位置系统。磁阻式传感器电连接到远程电子控制单元(ECU)，该电子控制单元可以是约束控制模块40，或可以是车辆ECU，或可以是任何ECU。约束控制模块可以向磁阻式传感器供电，如42处所示，且磁阻式传感器将指示车辆座椅在车厢内的纵向位置的信号发送至约束控制模块。约束控制模块接收来自安全输入装置44的额外数据信号，安全输入装置在这里表示为远程碰撞传感器46、乘客分类传感器48和安全带带扣开关50。该约束控制模块具有存储器，其可以是易失性的和非易失性、EPROM、EEPROM、闪存或任何其他类型存储器，该存储器中存有多个表格，表格中的值用于控制辅助安全装置52，该辅助安全装置显示为安全带预紧器54和安全气囊56。约束控制模块能够获得所有的乘客信息是特别重要的，以便所有安全装置一起工作从而增强乘客安全性。例如，知道车辆座椅在车辆内部的纵向位置是重要的，以便气囊以适当的速率和强度充气从而为座椅中的乘客提供最大的保护。来自远程碰撞传感器、乘客分类传感器、和安全带带扣开关的额外数据输入都会在车辆碰撞期间增强安全带预紧器或气囊的操作。可将多个数值存储在多个约束控制模块表格中，这些表格基于对约束控制模块的输入来指示这些装置的不同启动强度和速率，这些表格包括碰撞事件期间座椅在车辆内的纵向位置。
图3A是磁体阵列和磁阻式传感器的俯视图。具体地，磁体阵列包括分别布置在阵列上的多个磁体58、60、62、64、66、68、70、72、74、76、78、80、82和84。优选地，该阵列优选地具有大于宽度的长度。磁阻式传感器安装在传感器支座86中，在座椅纵向移动期间，该支座保持传感器在相对阵列定位时紧邻阵列。
图3B是磁体阵列和磁阻式传感器的侧视图，其示出了阵列中的各个磁体的极性的相对方向以及磁阻式传感器的移动方向88、90。具体地，将阵列中的每个磁体布置成磁体的磁极相对彼此以相对角度θ对齐。图3B表示了本发明的实施例，该实施例的相对角度θ为15度。在该情形中，阵列第一端94处的极性的方向角度是锐角，逐渐地，每个磁体的极性角度相对邻近的磁体均改变了值θ，直到阵列的基本上为中点的位置96处，磁体垂直于车辆座椅移动的纵向方向。此后，磁体沿着阵列以向着阵列端部98逐渐变大的钝角来布置。
如上所述，磁阻式传感器感测磁体沿阵列的极性方向并产生电压，该电压是示出了座椅在车厢中相对于轨道的纵向相对位置的信号。图4表示了阵列中的处于不同角度的两个磁体，以指示出在磁阻式传感器感测到阵列中的磁体极性的方向时，极性角度的变化会改变所产生的电压。如图所示，当极性方向角度较大(即，75°)时，所产生的电压相对低(即，2.95伏特)，而当角度较小(即，30°)时，所产生的电压相对高(即4.3伏特)。磁阻式传感器相对于阵列移动而引起的电压变化产生了用于约束控制模块的信号，该信号指示了座椅在车辆中的纵向位置。本领域技术人员将认识到大的角度可产生低电压，而小的角度可产生高电压。所引用的电压和角度仅用于说明的目的而提出。
图5是表达了本发明一个方面的磁阻感测性能的曲线图。x轴100是沿阵列布置的磁体的极性方向的角度，y轴102是电压。注意在该实例中，传感器信号输出104作为磁场极性的方向角度的正弦/余弦函数从相对高的电压和小角度的磁场极性方向变化到相对低的电压和大角度的磁场极性方向。可以理解，图5是示例性实例，传感器信号输出也有可能作为磁场极性的方向角度的正弦/余弦函数从相对低的电压和大角度的磁场方向变化到相对高的电压和小角度的磁场极性方向。
图6表达了磁阻式座椅轨道位置与所产生的信号的电压之间的关系。x轴110是座椅的纵向位置，其范围从座椅的最后位置到最前位置，y轴112是传感器输出电压。座椅的纵向位置与电压之间的关系以114示出，并可理解为是线性的。当座椅处于后部位置116时，电压相对低，而随着座椅朝向最前位置118纵向地移动，电压相对高。在该说明中，电压范围从0.25伏特到4.75伏特，但任何范围的电压都可能出现，唯一的限制是座椅的纵向位置与电压之间的关系是线性的。
虽然已经公开了一个实施例，显然其中使用的措辞不是限制性的而是说明性的。许多不背离所附权利要求界定的本发明的精神和范畴的变化和修改都是可能的。

Claims (20)

1.一种确定座椅沿轨道长度的纵向位置的磁阻式连续座椅轨道位置传感器系统，其包括：
磁体阵列，处于固定位置中并且沿所述座椅轨道的长度具有一定宽度和长度，所述阵列配备有沿所述阵列的长度布置的多个磁体，各所述磁体均具有相对彼此成角度θ取向的极性；以及
磁阻式传感器，与所述磁体阵列隔开且紧邻所述磁体阵列，所述磁阻式传感器相对于所述阵列可移动，所述传感器相对于所述阵列的移动产生了指示所述座椅在所述轨道中的纵向位置的传感器信号，以控制辅助安全装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述辅助安全装置包括座椅安全带预紧系统和车辆乘客气囊系统。
3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括约束控制模块，所述约束控制模块接收来自所述磁阻式传感器的数据信号输入，以控制车辆安全带预紧器系统和车辆乘客气囊系统。
4.根据权利要求3所述的系统，进一步包括数据信号，所述数据信号从远程碰撞传感器、安全带带扣开关和乘客分类传感器输入至所述约束控制模块，以控制所述安全带预紧器和所述车辆乘客气囊系统。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器信号输出作为磁场极性方向的角度的正弦/余弦的函数从相对高电压、小角度的磁场极性方向变化到相对低电压、大角度的磁场极性方向。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器信号输出作为磁场极性方向的角度的正弦/余弦的函数从相对低电压、大角度的磁场极性方向变化到相对高电压、小角度的磁场极性方向。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述电压的范围从约0.25伏特到约4.75伏特。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述电压的范围从约0.25伏特到约4.75伏特。
9.根据权利要求5所述的系统，其中，处于低电压时，所述座椅位于第一位置，并且处于高电压时，所述座椅位于第二位置。
10.根据权利要求6所述的系统，其中，处于低电压时，所述座椅位于第一位置，并且处于高电压时，所述座椅位于第二位置。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，沿所述阵列的长度布置的所述磁体以角度θ靠近和远离所述中点取向。
12.根据权利要求5所述的系统，其中，所述座椅的纵向位置在电压与沿所述阵列的座椅位置之间具有线性关系。
13.根据权利要求6所述的系统，其中，所述座椅的纵向位置在电压与沿所述阵列的座椅位置之间具有线性关系。
14.一种磁阻式连续车辆座椅位置传感器系统，用于确定可移动地安装在固定的车辆座椅轨道中的车辆座椅的纵向相对位置，所述系统包括：
具有框架的车辆座椅，所述框架具有特别隔开的基本平行的横向框架件，所述横向框架件可滑动地与固定的、隔开的且基本平行的座椅轨道啮合，所述座椅轨道适于安装到车辆底盘，所述座椅沿所述座椅轨道可在第一方向和第二方向中纵向移动；
长度大于宽度的磁体阵列，所述阵列于相对所述座椅轨道安装到固定位置中，所述阵列配备有沿所述长度布置的多个磁体，各所述磁体均具有相对彼此以角度θ取向的极性，且在所述阵列的中点处所述磁体垂直所述阵列来取向，所述磁体以相同的和相反的角度θ靠近和远离所述中点取向；以及
磁阻式传感器，安装在所述座椅框架上且靠近所述固定的磁体阵列，传感器相对于所述阵列的移动产生传感器信号，所述传感器信号可由约束控制模块接收以确定座椅在车辆内的相对位置，以控制辅助乘客安全装置。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述辅助安全装置包括座椅安全带预紧器和气囊。
16.根据权利要求14所述的系统，进一步包括由远程碰撞传感器、安全带带扣开关和乘客分类传感器对于所述约束控制模块的输入。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述磁阻式传感器信号输出作为磁场方向角的正弦/余弦函数从相对高电压、小角度磁场极性方向变化到相对低电压、大角度磁场极性方向。
18.根据权利要求14所述的系统，其中所述磁阻式传感器信号输出作为所述磁场极性方向的角度的正弦/余弦函数从相对低电压、大角度磁场极性方向变化到相对高电压、小角度磁场极性方向。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，处于低电压时，所述座椅处于第一位置，并且处于高电压时，所述座椅处于第二位置，座椅的所述位置在电压与沿所述阵列的座椅位置之间有线性关系。
20.根据权利要求14所述的系统，其中，所述座椅的纵向位置在电压与沿所述阵列的座椅位置之间有线性关系。
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