CN104334401A - 压力反应式座占用传感器单元 - Google Patents

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Abstract

一种用于探测座椅的占用状态的压力反应式座占用传感器单元(10)，包括具有支承区域(14)的支承板(12)、压力反应膜开关(15)、设置在支承区域周围的一个或多个间隔件(16)和可压缩泡沫。压力反应膜开关包括被间隔件膜彼此间隔开的第一承载器膜和第二承载器膜。间隔件膜中具有限定了室的开口。该膜开关包括至少两个电极，该两个电极分别设置成在第一和第二承载器膜上、在该室中为彼此面对关系，从而当足够的压力施加于该膜开关上，使它们彼此接近、有可能彼此接触。一个或多个间隔件(16)从支承板突出，并且限定了上表面(20)，该上表面关于支承区域升高。可压缩泡沫(18)以其底表面(22)搁靠在一个或多个间隔件的上表面上。可压缩泡沫被布置成，响应于施加于顶表面的、超过一定阈值力的力，该可压缩泡沫穿入一个或多个间隔件之间的支承区域内并且启动压力反应膜开关。

Description

压力反应式座占用传感器单元
技术领域
本发明总得涉及车辆座椅的占用状态的检测。特别地，本发明涉及用于被放置在座椅衬垫的底侧上的压力反应式座占用传感器单元；即，在座椅衬垫和衬垫支承装置之间，例如座椅盘、弹簧等。
背景技术
座椅占用传感器现在被广泛地用于汽车中以提供用于不同应用的座椅占用信号，例如，座椅安全带提醒器、辅助限制系统(气囊)等。座椅占用传感器以一些变形存在，例如基于电容检测、变形检测或压力(力)检测。压力反应式座椅占用传感器典型地被设置在座椅衬垫的泡沫本体和座椅盖之间。
由客户的客户定制和个性化的可能性是现代汽车的关键销售因素。这导致了对于一个车型提供许多不同的车辆内饰变型。随着增加数量的可用选择，关于车辆中的技术装备实施产生了苛刻的限制。对于设置在座椅衬垫的泡沫本体和座椅盖之间的座椅占用传感器，每个座椅设计(皮革、布料、运动、舒适...)需要对于占用者探测系统的特别研发努力。这带来了高研发成本和因此对于汽车工业是不希望的解决方案。因此，要解决的问题是寻求一种传感器解决方案，其较少受到座椅设计的影响并且能被用于汽车座椅或甚至汽车平台的更大变型。
文献DE 197 52 976 A1公开了呈膜式压力传感器形状的车辆座椅占用传感器。压力传感器包括第一承载器膜、间隔件和第二承载器膜，它们以三明治相夹的形式设置在彼此之上。接触构件设置在承载器膜的内表面上。当压力施加在传感器上时，间隔件中的开口允许接触构件彼此接触。压力传感器设置在车辆座椅的泡沫衬垫的底侧上的空腔内。压力传感器由泡沫块支承，该泡沫块封闭该空腔并且其搁置在座椅盘上。
文献DE 20 2010 003 563 U1公开了压力传感器单元，包括膜式压力传感器。该压力传感器包括两个膜，该两个膜由设置在其之间的间隔件材料保持一定距离。该压力传感器设置在可压缩中间层上，其接着设置在基板上。
随着压力传感器单元设置在座椅衬垫的B-表面上(即，在座椅衬垫和其支承之间，在背离占用者自己坐在上面的那侧上)，座椅衬垫将来自落座表面的压力传输至压力传感器单元。作为事实，座椅衬垫的加垫料部分成为测量单元的一部分。而膜式压力传感器的制造公差可以被控制成，对于整个制造实现了均匀的启动压力阈值(即，压力传感器的膜彼此接触的压力)，对于座椅制造商的生产会是必要的重要投资，以便确保每个座椅衬垫的泡沫具有精确的相同厚度并且在压力下有相同的表现，以将相同量的压力传输至压力传感器单元。
技术问题
本发明的目的是提供与车辆座椅的制造公差协调的压力反应式B-表面座占用传感器单元。该目的通过如权利要求1所述的本发明来实现。
发明内容
根据本发明,一种用于探测座椅、尤其是车辆座椅的占用状态的压力反应式座占用传感器单元，包括具有支承区域的支承板、压力反应膜开关、设置在支承区域周围的一个或多个间隔件和可压缩泡沫。压力反应膜开关包括被间隔件膜彼此间隔开的第一承载器膜和第二承载器膜。间隔件膜中具有限定了室的开口。压力反应膜开关包括至少两个电极，该两个电极分别设置成在第一和第二承载器膜上、在该室中为彼此面对关系，从而当足够的压力施加于压力反应膜开关上，使它们彼此接近、有可能彼此接触。一个或多个间隔件从支承板突出，并且限定了上表面，该上表面关于支承区域升高。可压缩泡沫包括底表面和顶表面。可压缩泡沫以其底表面搁靠在一个或多个间隔件的上表面上。可压缩泡沫被布置成，响应于施加于顶表面的、超过一定阈值力的力，该可压缩泡沫穿入一个或多个间隔件之间的支承区域内并且启动压力反应膜开关。
如此处使用的,阈值力是指施加在座椅的顶表面、引起泡沫的足够压缩以启动压力反应膜开关的力。阈值力优选选择成，体重比较轻的百分之五的女性或者更重的占用者坐在椅子上引起压力反应膜开关的启动，而更轻的占用者(例如儿童座椅中的儿童)或者(例如，手包、便携式计算机)则无法做到。
会理解，一个或多个间隔件确保了当座椅未被占用时，可压缩泡沫位于距压力反应膜开关明确限定的距离。与现有技术的压力反应式座占用传感器单元相比，其中泡沫总是与膜开关接触，能够很大地放松产品要求，尤其是关于可压缩泡沫厚度的要求。使用现有技术生产的用于汽车座椅的泡沫因此适合于本发明
压力反应式座占用传感器单元优选被配置成，对于占用者的座椅舒适度没有负面影响并且不影响(移动)汽车的H-点。压力反应式座占用传感器单元优选地位于低于H-点并且与H-点竖直地对准。
一个或多个间隔件优选是实质上不可压缩的(即，在由占用者引起的典型力下并不明显屈服)。一个或多个间隔件优选包括多个支杆或升起的边界。它们能具有多个形式，例如，脊部的形式、升起的C-形、升起的D-形、升起的U-形、升起的O-形或升起的L-形。支承板的一个或多个部分可以被弯曲，以便关于支承区域突出并且形成一个或多个间隔件。
应注意，如此处关于一个或多个间隔件使用的术语“周围”，并不旨在限制完全封闭支承板的平面中的支承区域的一个或多个间隔件的布置。换句话说，一个或多个间隔件无需限定支承区域的封闭、升起的周边。如果有多于一个的间隔件，它们可以彼此间隔开设置。如果有单个间隔件，其可以具有开口。
有利地，一个或多个间隔件具有面对支承区域、垂直于支承板或者倾斜于支承板的横向表面。一个或多个间隔件和支承板能由(塑料或金属等的)单个零件形成。
优选地，可压缩泡沫具有的线性可压缩性大于上表面和支承板之间的高度上的差别。在本文献的上下文中，术语“线性可压缩性”是指当其上没有负载时的可压缩泡沫的厚度和当在竖直方向上被压缩时的可压缩泡沫的厚度之间的差值。线性可压缩性因此相应于泡沫厚度在负载条件的完全范围中(从空座椅到最大负载座椅)的幅度的变化。
优选地，每个承载器膜包括(包括作为部分或者由其构成)塑料膜(例如，由PET、PEN、PI、PEEK等制成)。电极中的每个可以包括布置在承载器膜中的一个上的导电层。这种导电层可以是印刷导电表面或者连接至塑料膜上的金属箔。
当至少两个电极接触时，在电极之间建立了电流路径，并且电阻之间的电阻从高值(开电路电阻值或完整性检查电阻值)至低值(例如≤100Ω)。可以通过连接至压力反应式座占用传感器单元的控制和评估电路(例如，ASIC)来探测电阻降(作为电阻、电流或电压的变化)。
优选地，至少两个电极通过至少一个完整性检查部件(例如，电阻器或二极管)被互连。有这种完整性检查部件的电极的互连具有能够探测电路中断的优势。
有利地，支承板包括一个或多个固定构件，借助固定构件，支承板可被固定至座椅的结构框架、衬垫和/或衬垫支承弹簧。压力反应式座占用传感器单元因此被配置成设置在座椅的结构框架和/或衬垫支承弹簧。会理解，该环境很少或者不受到能由用户容易觉察到的座椅部分的设计所影响(例如，占用者可以坐下的表面)。对于特定车型，座椅的结构框架的形状和/或衬垫支承弹簧通常仅限定一次，即在座椅设计的时候。座椅是车辆被动安全概念的一部分，其在已经限定车辆的被动安全概念之后不会改变。由于这在车型研发的早期阶段发生，汽车制造商有更多时间进行调整，如果必要的话。
固定构件可以设置在支承板的底侧上和/或与支承区域竖直地对准。优选地，支承板包括弹性舌，以传递相反于施加在顶表面上的力的结构框架和/或衬垫支承弹簧的反作用力。弹性舌能是支承板的一部分，通过仅一侧联结至支承板的其余部分。
可替换地或者另外地，固定部可以被设置在支承板的边缘或边界处。
压力反应式座占用传感器单元优选配置成，其能连接至座椅，而没有任何其它安装设备。因此，优选夹型附接件。优选地，一个或多个固定构件中的至少一个包括用于紧固件(夹、钳、铆钉等)的孔眼。可替换地，紧固件还可以与支承板整体地形成。
一个或多个固定构件中的至少一个可以包括紧固件，该紧固件被配置成卡扣在座椅的衬垫支承弹簧上。可替换地或者另外地，一个或多个固定构件中的至少一个可以被配置成用于将支承板紧固至座椅的泡沫。
优选地，压力反应式座占用传感器单元包括连接器，该连接器能例如经由CAN总线将压力反应式座占用传感器单元连接至车载计算机或气囊控制器。
压力反应式座占用传感器单元优选包括设置在可压缩泡沫上的盖板。盖板优选接合至支承板，从而盖板可以朝着支承板移动并且压缩可压缩泡沫，由此使该可压缩泡沫穿入一个或多个间隔件之间。优选地，盖板和支承板中的一个包括一个或多个销，并且盖板和支承板中的另一个包括与一个或多个销配合的一个或多个引导件。可替换地或者另外地，盖板包括滑动地与支承板接合的边沿。
本发明的一个方面涉及车座椅，包括结构框架、可以由座椅占用者占用的衬垫、衬垫支承弹簧结构或座椅盘，以及在此所描述的压力反应式座占用传感器单元。压力反应式座占用传感器单元设置在衬垫与衬垫支承弹簧结构或座椅盘之间。
优选地，衬垫包括空腔或凹进部，压力反应式座占用传感器单元设置在该空腔或凹进部中。
会理解,可压缩泡沫可以是衬垫。
附图说明
借助实例，将参照所附图来描述本发明的优选实施例，其中：
图1是根据本发明的第一优选实施例的、处于未加载状态的压力反应式座占用传感器单元的示意横截面视图(空座椅)；
图2是图1的处于轻加载状态的压力反应式座占用传感器单元的示意横截面视图(座椅承载轻物体)；
图3是图1的处于加载状态的压力反应式座占用传感器单元的示意横截面视图(占用的座椅)；
图4是根据本发明的第二优选实施例的压力反应式座占用传感器单元的示意横截面视图；
图5是当施加负载(小于阈值力)时，图4的压力反应式座占用传感器单元的示意横截面视图；
图6图示了当横向位移时，图4的压力反应式座占用传感器单元；
图7是用于如图4-6中示出的压力反应式座占用传感器单元的支承板的第一透视图；
图8是图7的支承板的第二透视图；
图9是根据本发明的第三优选实施例的压力反应式座占用传感器单元的示意横截面视图；
图10是包括如图9中示出的压力反应式座占用传感器单元的车辆座椅的落座部分的示意横截面视图；
图11是根据本发明的第四优选实施例的压力反应式座占用传感器单元的示意横截面视图。
具体实施方式
图1至3示出了根据本发明的第一优选实施例的压力反应式座占用传感器单元10。压力反应式座占用传感器单元10包括具有支承区域14的支承板12、设置在支承区域中的压力反应膜开关15、设置在支承区域14周围的一个或多个间隔件16和可压缩泡沫18。一个或多个间隔件16从支承板突出并且限定了上表面20，其关于支承区域14升高。可压缩泡沫18以其底表面22搁靠在一个或多个间隔件16的上表面20上。
图1示出了当没有外力施加于该可压缩泡沫18的顶表面24上时的压力反应式座占用传感器单元10。该图示的情况因此对应于空座。如图1中可见，该可压缩泡沫18并不(或仅稍微)在该一个或多个间隔件16之间中穿过。
图2示出了当力26施加于顶表面24上时的压力反应式座占用传感器单元10，该力26小于阈值力。该可压缩泡沫18在该一个或多个间隔件16之间中穿过，但并不接触该压力反应膜开关15。
图3示出当施加于顶表面24上的力28超过阈值力时的压力反应式座占用传感器单元10。可压缩泡沫18在一个或多个间隔件16之间穿过并且压靠着压力反应膜开关15。响应于由可压缩泡沫18施加于其上的压力，膜开关15被启动，也就是，上承载器膜被推靠着下承载器膜，这使至少两个电极彼此接触并且闭合了电路。
图4至6示出根据本发明第二优选实施例的压力反应式座占用传感器单元110。座占用传感器单元110包括：具有支承区域114的支承板112、压力反应膜开关115、设置在支承区域114周围的一个或多个间隔件116和可压缩泡沫118，其形成了车辆座椅的衬垫142。一个或多个间隔件116从支承板112突出，并且限定了关于支承区域114的升高的上表面120。可压缩泡沫118以其底表面122搁置在一个或多个间隔件116的上表面120上。支承板112和一个或多个间隔件116设置在可压缩泡沫118中的凹进部130中。可压缩泡沫118设置在衬垫支承弹簧132上。衬垫支承弹簧132还承载座占用传感器单元110并且还将其推靠着可压缩泡沫118的底表面122。
图4示出在处于空座情况下的压力反应式座占用传感器单元110。该可压缩泡沫18并不(或仅稍微)在该一个或多个间隔件之间中穿过。
图5示出了当力126施加于顶表面上时的压力反应式座占用传感器单元10，该力126小于阈值力。该可压缩泡沫118在该一个或多个间隔件16之间中穿过，但并不接触该压力反应膜开关115。
图6图示了压力反应式座占用传感器单元110的结构使其在合适位置上时对于变化更加坚固。的确，间隔件116界定了具有固定尺寸的空腔，泡沫118必须突出到该空腔内以启动压力反应膜开关115。间隔件116因此确保了相同的初始条件，而无论压力反应式座占用传感器单元110在弹簧132与泡沫118之间的横向位置如何。
图7和8是可用在根据本发明的第二实施例中支承板112的优选实例的透视图。如图7中所示，支承板112包括设置在支承112底侧上的固定构件148(例如夹或钩)，以将其固定在一个或多个衬垫支承弹簧上。在支承板112的上侧上(图8)，间隔件116设置在用于压力反应膜开关(图8中未示出)的支承区域114周围。支承板112、间隔件116和固定构件148优选由例如塑料的单个零件材料制成。
图9示出根据本发明第三优选实施例的压力反应式座占用传感器单元210。压力反应式座占用传感器单元210包括具有支承区域214的支承板212、压力反应膜开关215、设置在支承区域214周围的一个或多个间隔件216和可压缩泡沫218。一个或多个间隔件216从支承板212突出并且限定了上表面220，其关于支承区域214升高。可压缩泡沫216以其底表面222搁靠在一个或多个间隔件216的上表面220上。盖234设置在可压缩泡沫218上。盖234被安装成在支承板212上可移动，以便当在盖234上施加力226时，将可压缩泡沫218推入一个或多个间隔件216之间的凹进部内。盖234包括多个销236，而支承板212包括与销236配合的多个引导件238。销236和引导件238形成了棱柱联接部。由于盖234，可压缩泡沫的压缩更加均匀。
图10示出车辆座椅的落座部分250的一部分，其中设置图9中图示类型的压力反应式座占用传感器单元210。支承21搁置在支承车辆座椅的衬垫242的悬挂垫240上。悬挂垫240包括多个衬垫支承弹簧232(例如，由钢制成)，它们由多个塑料交叉联结件互连。图8示出仅一个交叉联结件246,其承载座占用传感器单元210。座占用传感器单元210的支承板212包括紧固件248(例如夹或钩构件)，借助该紧固件，支承板212被固定至交叉联结件246。
图11示出根据本发明第四优选实施例的、包括压力反应式座占用传感器单元310的车辆座椅的落座部分350。座占用传感器单元310被整体形成在落座部分350的衬垫支承悬挂垫340中。悬挂垫340支承落座部分350的衬垫342，其由可压缩泡沫318制成。
压力反应式座占用传感器单元310包括：具有支承区域314的支承板312、压力反应膜开关315、设置在支承区域314周围的多个间隔件316。间隔件316从支承板312突出，并且限定了关于支承区域314的升高的上表面320。衬垫342的可压缩泡沫318以其底表面322搁置在间隔件316的上表面320上。
支承板312被悬挂在两个衬垫支承弹簧332之间。当座椅被占用时，弹簧332提供了相反于占用者的重量的反应力。泡沫318由占用者和衬垫支承垫压缩，结果是泡沫318突出到间隔件316之间的空间内。如果压缩(即，占用者的重量)是足够的，泡沫318的底表面322启动压力反应膜开关315。
本领域技术人员会理解，压力反应式座占用传感器单元优选为模块化结构。支承板可以被构造成适于大组的车辆座椅。不必用于固定在特定类型座椅上的固定构件可以在该单元集成到座椅内之前、过程中或甚至之后被移除，如果有必要修改阈值力，这可以通过设计一个或多个间隔件来实现。不必修改该单元的其他部件。将进一步理解，可以选择用于压力反应式座占用传感器单元的标准材料；因此可以独立于任何特定客户应用来订购这些材料。
虽然已经详细描述了一些实施例，但是本领域技术人员将意识到，可以根据公开内容的全部教导来针对所述详细说明研发出不同改进和备选方案。因此，所公开的特定配置仅是说明性的并且不限制由所附权利要求及其任一与全部同等物的全部宽度所给出的发明范围。
附图标记
10,110,210,310   压力反应式座占用传感器单元
12,112,212,312   支承板
14,114,214,314   支承区域
15,115,215,315   压力反应膜开关
16,116,216,316   间隔件
18,118,218,318   可压缩泡沫
20,120,220,320   由间隔件限定的上表面
22,122,222,322   可压缩泡沫的底表面
24,124,224,324   可压缩泡沫的顶表面
26,126,226       力<阈值力
28               力>阈值力
130              凹进部
132,232,332      衬垫支承弹簧
234              盖
236              销
238              引导件
240,340          衬垫支承悬挂垫
142,242,342      衬垫
246              交叉联结件
248              紧固件
250,350          车辆座椅的落座部分

Claims (16)

1.用于探测例如车辆座椅的座椅占用状态的压力反应式座占用传感器单元，包括：
-具有支承区域的支承板；
-设置在所述支承区域中的压力反应膜开关，所述压力反应膜开关包括被间隔件膜彼此间隔开的第一承载器膜和第二承载器膜，所述间隔件膜中具有限定了室的开口，所述压力反应膜开关包括至少两个电极，该电极分别设置成在所述第一和所述第二承载器膜上、在所述室中为彼此面对关系，从而当压力施加于所述压力反应膜开关上，使它们彼此接近、有可能彼此接触；
其特征在于：
-设置在所述支承区域周围的一个或多个间隔件，所述一个或多个间隔件限定了关于所述支承区域升高的上表面；
-包括底表面和顶表面的可压缩泡沫，所述泡沫以所述底表面搁靠在所述一个或多个间隔件的所述上表面上，所述泡沫被布置成，响应于施加于所述顶表面的、超过一定阈值力的力，该泡沫穿入所述一个或多个间隔件之间并且启动所述压力反应膜开关。
2.如权利要求1所述的压力反应式座占用传感器单元，其中所述一个或多个间隔件是实质上不可压缩的。
3.如权利要求1或2所述的压力反应式座占用传感器单元，其中所述一个或多个间隔件包括多个支杆或升起的边界中的至少之一。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的压力反应式座占用传感器单元，其中所述一个或多个间隔件和所述支承板形成一个零件。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的压力反应式座占用传感器单元，其中所述可压缩泡沫具有的线性可压缩性大于所述上表面和所述支承板之间的高度上的差别。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的压力反应式座占用传感器单元，其中所述支承板包括一个或多个固定构件，所述支承板借助该固定构件可被固定至所述座椅的结构框架和/或衬垫支承弹簧。
7.如权利要求6所述的压力反应式座占用传感器单元，其中所述固定构件设置在所述支承板的底侧上和/或与所述支承区域竖直地对准。
8.如权利要求7所述的压力反应式座占用传感器单元，其中所述支承板包括弹性舌，以传递相反于施加在所述顶表面上的所述力的所述结构框架和/或所述衬垫支承弹簧的反作用力。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的压力反应式座占用传感器单元，包括连接器，该连接器能将所述占用传感器单元连接至车载计算机或气囊控制器。
10.如权利要求1至9中任何一项所述的压力反应式座占用传感器单元，包括设置在所述可压缩泡沫上的盖板。
11.如权利要求10所述的压力反应式座占用传感器单元，其中所述盖板接合至所述支承板，从而所述盖板可以朝着所述支承板移动并且压缩所述可压缩泡沫，由此使所述可压缩泡沫穿入所述一个或多个间隔件之间。
12.如权利要求11所述的压力反应式座占用传感器单元，其中所述盖板包括滑动地与所述支承板接合的边沿。
13.如权利要求12所述的压力反应式座占用传感器单元，其中所述盖板和所述支承板中的一个包括一个或多个销，并且其中所述盖板和所述支承板中的另一个包括与所述一个或多个销配合的一个或多个引导件。
14.车座椅，包括
结构框架,
可以由座椅占用者占用的衬垫，
衬垫支承弹簧结构和座椅盘中的至少一个,和如权利要求1至13中任何一项所述的压力反应式座占用传感器单元，所述压力反应式座占用传感器单元设置在所述衬垫与所述衬垫支承弹簧结构和座椅盘中的至少一个之间。
15.车座椅，包括
结构框架,
可以由座椅占用者占用的衬垫，
衬垫支承弹簧结构和座椅盘中的至少一个,和如权利要求1至9中任何一项所述的压力反应式座占用传感器单元，所述可压缩泡沫是所述衬垫，并且所述支承件设置在衬垫支承弹簧结构和座椅盘中的至少一个上。
16.如权利要求14或15所述的车座椅，其中所述衬垫包括空腔或凹进部，所述压力反应式座占用传感器单元设置在该空腔或凹进部中。
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