CN105722731A - 座椅安全带张力传感器板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种板型张力传感器，所述板型张力传感器具有孔、弹簧结构和间隙。弹簧结构允许在将张力施加到与板附接的座椅安全带时孔相对于彼此运动。该运动改变了间隙的宽度。可以基于间隙的宽度来判定施加到交通工具约束系统的张力。
Description
相关领域的交叉引用
本申请要求在2014年3月24日提交的题目为“座椅安全带张力传感器板”的美国临时专利申请序列号61/969,482的权益，其全部内容在此通过引用并入本文。
技术领域
本公开整体涉及交通工具约束系统领域，特别地涉及用于交通工具约束系统的传感器。
背景技术
还称作“座椅安全带”的交通工具约束系统用于将乘客固定在交通工具内。交通工具约束系统在碰撞情况中降低对乘客的伤害方面起到重要的作用。而且，交通工具约束系统常常由各种监管和授权机构管理。普通交通工具约束系统包括腰带和肩带。典型地，腰带和肩带在一个端部处连接在一起并且包括锁紧板。肩带和腰带的另一个端部连接到交通工具结构。带扣构造成接收锁紧板，所述带扣也连接到交通工具结构。当带扣和锁紧板连接(例如，穿过乘客的肩部和腰部)时，交通工具约束系统可以操作，以约束乘客在碰撞期间的运动。
现代交通工具常常包含充气系统(还称作“气囊”)，以便进一步降低在碰撞情况中造成的潜在伤害。传感器可结合到交通工具约束系统中，以确定何时展开充气系统。例如，可以在交通工具约束系统中提供传感器，以判定乘客是否就坐在交通工具的座椅中。可根据由传感器提供的信息来展开充气系统。而且，传感器可以用于判定座椅是包含成人乘客还是儿童乘客。因为在乘客是儿童时不期望展开气囊，所以传感器可以用于确定是否展开气囊。然而，当就坐有儿童乘客的儿童座椅被放置在座椅上并且由交通工具约束系统固定到位时，座椅中的传感器可以读取到代表成人乘客的大质量。然而，在这个情形中，在座椅带上将存在高张力。研究表明，成人乘客不能如儿童座椅一样紧紧地绑系他们的座椅安全带。因此，可以基于座椅安全带的张力来判定座椅是包括成人乘客还是儿童乘客。
因此，期望提供一种用于感测交通工具的座椅约束系统中的张力的系统。针对上述内容提供了本公开内容。
发明内容
提供了本发明内容以简化方式介绍对构思的选择，下面在具体实施方式中对其进行进一步描述。本发明内容并不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或者主要特征，其也不旨在辅助确定所要求保护的主题的范围。
根据本发明，提供了一种座椅张力传感器。特别地，提供了一种板型张力传感器，所述板型张力传感器具有孔、弹簧结构和间隙。弹簧结构允许当将张力施加到与板附接的座椅安全带时孔相对于彼此运动。该运动改变了间隙的宽度。可以基于间隙的宽度来判定施加到交通工具约束系统的张力。
附图说明
图1是根据包括根据本公开的板型张力传感器的交通工具约束系统的简图；
图2是根据本公开的图1的板型张力传感器的简图；
图3-4是根据本公开的用于图1-2的板型张力传感器的板的示例的透视图；
图5是根据本公开的用于图1-2的板型张力传感器的板的其它示例的透视图；
图6是根据本公开的用于图1-2的板型张力传感器的图5的板的传感器和磁系统的透视图；
图7是覆盖用于根据本公开的图1-2的板型张力传感器的图5的板的传感器的密封件的透视图；
图8是用于根据本公开的图1-2的板型张力传感器的图5的板的仰视图；
图9是用于根据本公开的图1-2的板型张力传感器的板的拉力测试数据的示例；
图10是根据本公开的测量图1-2的板型张力传感器的方法的流程图；
图11是根据本公开的测量图1-2的板型张力传感器的其它方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图在下文更全面详细地描述示例，在所述附图中，示出了本公开的阐释性实施例。然而，本公开可以以多种不同形式来体现并且不应当解释为局限于在此陈述的实施例。而是，提供这些实施例，使得本公开将更为全面和完整，并且将完全覆盖所要求保护的主题的范围。在整个附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
整体上，本公开提供了一种用于交通工具约束系统的板型张力传感器。更加具体地，本公开提供了一种用于感测座椅安全带的设备和板。然后，张力可以用于判定座椅安全带是否紧固、座椅安全带是对成人还是对儿童乘客进行紧固、或者座椅安全带是否对儿童座椅进行紧固等。
图1是示例性交通工具约束系统100的简图。可以在交通工具中提供交通工具约束系统100。特别地，在交通工具中可以提供交通工具约束系统100连同一个或多个充气约束系统。可以根据由交通工具约束系统100中的传感器(在下文进行更加详细描述)的输出来确定充气约束系统的展开。特别地，传感器可以用于判定交通工具约束系统的张力并且可以用于判定交通工具中的乘客是否是成人、儿童和/或位于儿童座椅中的儿童。
交通工具约束系统100包括肩带110、腰带120和锁紧板130。肩带110和腰带120连接到锁紧板130。也就是说，肩带110和腰带120可以在一个端部处连接在一起并且联接到锁紧板130。交通工具约束系统100还包括带扣140。带扣140构造成接收锁紧板130。换言之，锁紧板130可以插入到带扣140中并且固定在带扣中，以约束肩带110和腰带120(例如，在碰撞的情况下或在制动的情况下等)。
肩带110、腰带120和带扣140中的每一个均包括附接点，诸如，肩带附接点150和腰带附接点150。各附接点(诸如肩带附件点150和腰带附件点150)可以用于将肩带110、腰带120和带扣140的另一个端部固定到交通工具结构(未示出)。
带扣140还包括板型张力传感器200。传感器200显示为包含在带扣140中。然而，这仅仅为了阐释的目的而并不旨在进行限制。一些示例可以包括独立于带扣140的传感器200。例如，传感器200可以附接在带扣140和带扣附接点150之间。作为另一个示例，可以提供多个传感器，例如，第一传感器200可以包含在肩带附接点150之间而第二传感器200可以包含在腰带附接点150之间。而且，重要的是注意到：交通工具约束系统100仅仅是阐释性的并且可以仅仅包括腰带120或者仅仅包括肩带110。而且，可提供具有在此描述的板型张力传感器200的其它构造(例如，5点式安全带等)。而且，交通工具约束系统100可以在任何类型的交通工具(例如，汽车、船舶或飞机等)中实施。另外，交通工具约束系统100可以在交通工具内的一个或多个座椅(前座椅、后座椅、驾驶员座椅、乘客座椅、或中部座椅等)中实施。
图2图解了板型张力传感器200的简图。参照图1的交通工具约束系统100描述了图2中示出的板型张力传感器200。然而，这并不旨在进行限制，并且板型张力传感器200可以实施为判定与图1中示出的交通工具约束系统不同的交通工具约束系统内的张力。
更加具体地转到图2，传感器200包括包封在壳体290中的板210和张力模块220。在一些示例中，传感器200可以不必包封在壳体内。例如，板210和张力模块220可以布置在交通工具约束系统100中而并不包封在壳体内。而且，壳体290可以由各种材料形成，可以包括仅仅容纳传感器200的各部分的壳体290。例如，板210和张力模块220可以包封在壳体内，而板210的端部从壳体突伸出，以附接到交通工具约束系统。
板210包括第一固定孔212、第二固定孔214、间隙216和切口部218。板210可以由各种材料(例如，钢、钢合金或铝等)形成。通常，板210可以由这样的材料形成，所述材料具有足够的强度和完整性以承受在使用期间(例如，在正常操作期间或在碰撞期间等)交通工具约束系统100可能遇到的张力。而且，板210可以由一块材料形成。换言之，板210可以由一块材料制造而成(例如，冲压、切割或成形等)，从而减小零件个数和简化制造。
设置第一固定孔212和第二固定孔214以将传感器200附接到交通工具约束系统100。例如，第一固定孔212和第二固定孔214中的一个孔可用于将传感器200固定到肩带110的端部和/或带扣140，而第一固定孔212和第二固定孔214中的另一个孔可用于将传感器200固定到交通工具结构。作为另一个示例，第一固定孔212和第二固定孔214可用于将传感器200固定在肩带附接点150和/或腰带附接点150与肩带110、腰带120和/或带扣140之一之间。
切口部218允许第一固定孔212和第二固定孔214相对于彼此运动。更加具体地，当将力施加到第一固定孔212和第二固定孔214时，它们可以运动离开彼此。例如，假定第一固定孔212固定到位(例如，固定到交通工具结构等)而第二固定孔214固定到肩带。当紧固肩带时，可以施加力(例如，沿着图2中示出的方向)。所述力用于拉动孔，诸如，拉动第一固定孔212和第二固定孔214离开彼此。因此，边缘216A可以运动到间隙216中，从而减小间隙宽度219。
张力模块220可以构造成判定施加到交通工具约束系统100的张力。例如，张力模块220可构造成用于至少部分地基于间隙216的与第一固定孔212和第二固定孔214相对于彼此运动相关的间隙宽度219来判定施加到第一固定孔212和第二固定孔214之一的张力的大小。张力模块220包括处理器222、存储器224和间隙测量器226。通常，间隙测量器226构造成测量间隙宽度219。间隙宽度219可以定义为边缘216A和边缘216B之间的宽度。处理器可以是通用处理器、微型处理器、FPGA和ASIC，或者通常为任何构造成执行指令的计算装置。存储器可以是计算机可读介质，其包括构造成存储计算机可执行指令的非易失性计算机可读介质和/或非暂时性计算机可读介质，当由处理器222执行所述计算机可执行指令时，使得处理器实施一种或多种操作。特别地，存储器224可以存储一种或多种指令，当由处理器222执行所述一种或多种指令时，使得处理器222判定施加到传感器200的张力。例如，指令可以使得处理器222从间隙测量器226接收间隙宽度219的间隙宽度测量值，基于间隙宽度219的间隙宽度测量值来判定张力，并且将张力提供给交通工具约束系统控制器和/或充气安全系统控制器。
在一些示例中，间隙测量器226可以是磁测量装置。在一些示例中，间隙测量器226可以是感应测量装置。在一些示例中，间隙测量器226可以是光学测量装置。在操作期间，当将力施加到传感器200(例如，特别地，板210)时，间隙测量器226可以测量间隙宽度219。当所施加的力变化时，间隙宽度219可以变化。因此，间隙测量器226可以重复地(例如，根据处理器222要求设定间隔或者随机地等等)测量间隙宽度219。
如图所示，切口部218形成“弹簧结构”230。弹簧结构230允许孔212、214在将张力施加到与传感器200和/或板210附接的座椅安全带(例如，肩带110或腰带120等)上时运动(例如，打开和闭合)。可以去除(例如，通过冲压、切割或EDM机械加工等)板210的各部分，以形成间隙216和弹簧结构230。如所注意到的，弹簧结构230允许孔相对于彼此运动。这种运动可以取决于施加到孔(诸如第一固定孔212和第二固定孔214)的力的大小。这种力可以在安装有板型张力传感器200的交通工具约束系统中转换成张力。可测量间隙宽度219，以便确定力和/或张力。而且，可在传感器中设置张力界限(例如，通过限制间隙宽度219)。因此，一旦施加最大张力(例如，间隙宽度219基本上为零)，则间隙216将闭合并且边缘216A将由边缘216B支撑。在一个实施例中，边缘216A和边缘216B共面。这样，边缘216A可以与边缘216B面对面并且同时被支撑。
图3-4图解了板210的示例。特别地，图3-4分别图解了板210的示例性实施例310和410的透视图。应当意识到的是，提供这些示例仅仅为了进行阐释并且并不旨在进行限制。板310和/或410中的任意一种以及在此没有示出的等效板可以替代图2中示出的板210。
更加具体地转到图3，示出了示例板310。板310包括固定孔312和314。还示出了间隙316。板310在其中还具有切口部318。切口部318允许在将力施加到固定孔312和314中的任意一个孔时固定孔312和314相对于彼此运动。特别地，切口部318允许固定孔314运动离开固定孔312，以减小间隙316的宽度。
如图所示，切口部318形成“弹簧结构”330。弹簧结构330允许在将张力施加到与板310附接的座椅安全带(例如，肩带110或腰带120等)时固定孔312和314运动(例如，打开和闭合)。
板310还包括对准突片340。对准突片340显示为围绕板310的边缘弯曲，以保持板310的可动部分(例如，毗邻孔314的部分)与板310的其它部分对准。
更加具体地转到图4，示出了示例板410。板410包括固定孔412和414。还示出了间隙416。板410还在其中具有切口部418。切口部418允许固定孔412和414在将力施加到固定孔中的任意一个孔时相对于彼此运动。特别地，切口部418允许固定孔414运动离开固定孔412，以减小间隙416的宽度。
如图所示，切口部418形成“弹簧结构”430。弹簧结构430允许在将张力施加到与板410附接的座椅安全带(例如，肩带110或腰带120等)时固定孔412和414运动。
板410还包括对准突片440。对准突片440显示为围绕板410的边缘弯曲，以保持板410的可动部分(例如，毗邻孔414的部分)与板410的其它部分对准。
图5图解了板510的示例。特别地，图5图解了与图3和图4类似的板510的示例。板510包括固定孔512和514。还示出了对准板570、575。还示出了间隙516。板510在其中还具有切口部518。
切口部518允许固定孔512和514在将力施加到固定孔512和514中的任意一个孔时相对于彼此运动。特别地，切口部518允许固定孔514运动离开固定孔512，以减小间隙516的宽度。应当注意的是，在一个实施例中，切口部518(例如，一个切口部)可由板510形成。在一个可替代实施例中，切口部518(例如，一个切口部)可由替代板形成，所述替代板具有多种材料(例如，钢、钢合金或铝等)中的一种并且具有与板510相比更大的强度和/或厚度。由替代板形成的切口部518(例如，一个切口部)然后可在连接部585处联接到板510。也就是说，由替代板形成的切口部518然后可在连接部585处焊接到板510。由替代板制成并且焊接到板510的切口部518用于向板510提供额外的强度和耐用性。
如图所述，切口部518形成弹簧结构530。弹簧结构530允许在将张力施加到与板510附接的座椅安全带(例如，肩带110或腰带120等)时固定孔512和514运动(例如，打开和闭合)。
对准板570、575显示为具有限定于其中的孔，其中，板510被接收于对准板570和575之间。固定孔514相对于限定在各对准板570、575中的孔居中定位。也就是说，对准板570联接到板510的一侧(诸如顶侧)，而对准板575联接到板510的相对侧(诸如，底侧)，其中，对准板570、575定位成使得固定孔514和限定在各对准板570、575中的孔514对准。在一个实施例中，对准板570、575都联接到固定孔514并且同时运动离开固定孔512，以减小间隙516的宽度。也就是说，当将张力施加到与板510附接的座椅安全带(例如，肩带110或腰带120等)时，对准板570、575连同固定孔512和514一起运动(例如，打开和闭合)。
对准板570、575使板510的可动部分(例如，弹簧结构530)与板510的其它部分保持对准。也就是说，对准板570、575保持弹簧结构530诸如以共面的方式与板510的其它部分对准。
图6是根据本公开的用于图1-2的板型张力传感器的图5的板的传感器和磁系统的透视图。板510包括磁体壳体506、磁体502、504、传感器壳体555、传感器550和盖535。传感器550和磁体502、504可以布置在板510上并且联接到板510。磁体502、504可容纳在磁体壳体506内，所述磁体壳体506可联接到板510。
传感器550可容纳在传感器壳体555内，其中，传感器550的各部分布置在磁体502和504之间。传感器550和磁体502、504可利用霍尔效应操作。传感器550和磁体502、504布置或者操作成形成非均匀的磁场(例如，磁场以周期性方式变化)并且这种磁场变化将在根据霍尔效应在导体中引发的电势差中产生对应变化。传感器550可检测由传感器550的各个感测元件(例如，载流导体)体验的磁场变化并且可基于霍尔效应现象进行构造。因此，利用霍尔效应，传感器550和磁体502、504辅助用于至少部分基于间隙516的宽度来判定施加到板型张力传感器的张力。也就是说，传感器550连同磁体502、504可构造成感测和/或检测弹簧结构的运动以及测量间隙516。传感器550和磁体502、504可被认为是磁测量装置(例如，间隙测量器)。传感器550还可与图2中的传感器200的张力模块220、处理器222、存储器224和/或间隙测量器226联合工作。
在一个实施例中，传感器550检测固定孔514和磁体502、504之间的相对运动。不能直接测量间隙516(例如，气隙)自身。传感器550可刚性安装到弹簧结构530的一个端部，因此传感器550和磁体502、504之间的相对运动与间隙516处的运动相同。在一个实施例中，弹簧结构530在一个端部处包括弹簧板并且联接到传感器550。
在一个实施例中，传感器550测量在板510被拉动时的运动。也就是说，固定孔512和514以及磁体502、504相对于传感器550运动，并且测量固定孔512和514与磁体502、504之间的运动变化和/或距离变化并将其转变为所施加的张力/力的大小。
图7是根据本公开的用于图1-2的板型张力传感器的覆盖图5的板的传感器的密封件的透视图。传感器壳体555可填充有封装材料(例如，环氧树脂)并且用密封件750密封。金属线725提供了输入线/输出线，用于将传感器550电联接到终端装置和/或电源(诸如图2的张力模块220)。
图8是根据本公开的用于图1-2的板型张力传感器的图5的板510的仰视图。如图8中进一步示出的那样，传感器壳体555可联接到板510。更加具体地，传感器壳体555可经由多种固定装置(诸如，穿过弹簧结构530的一部分插入的钉桩或销，和/或经由粘合物、卡扣附接机构、焊接和/或用于固定的其它方式进行固定)中的一种联接到弹簧结构530的一部分。在一个实施例中，弹簧结构530还可以在一个端部上包括弹簧板810并且联接到传感器550。
图9是根据本公开的由图5的板510承受的拉力测试获得的数据的示例。拉力测试包括将板510设置在拉伸试验机上以及拉动板510以测量气隙。板510的固定孔512通过测力计附接到拉伸试验机的运动部分。板510的固定孔514附接到拉伸试验机的基板。板510然后经受最小300牛顿(N)力的拉力测试40次。在每次测试之前和之后测量气隙。板510经受40次完整行程范围的拉力测试。该测试揭示了在气隙中没有发生显而易见的移动。
也就是说，板510经受测试1和测试2，其中，每次测试均具有最小300N力的20次拉力测试(1至20)。在测试1和测试2的第一次测试开始时，测量的气隙基本为1.001毫米(mm)。在测试1的20次拉力测试结束时，测量的气隙基本为1.056mm。在测试2的20次拉力测试结束时，测量的气隙基本为1.052mm。重复测试1和测试2，其中，对于用于感测气隙的运动的板510来说，总共80个周期的样本测试拉动的结果类似。因此，如所发现的那样，气隙仅仅发生了轻微的移动(例如，大约0.055mm)。
图10是根据本公开的图1-2的板型张力传感器的制造方法1000的流程图。制造方法1000可用于制造或者组装在此描述的板型张力传感器或者模块。制造方法1000在方块1002处开始。制造方法1000运动到方块1004。在方块1004处，制造方法1000提供了具有第一孔和第二孔的板。在方块1006处，制造方法1000提供了由板中的切口部形成的弹簧结构和间隙。在一个实施例中，切口部可由与具有第一孔和第二孔的板相比的可替代的更厚板制成，然后被焊接到具有第一孔和第二孔的板。当将张力施加到板时，第一孔和第二孔可相对于彼此运动。在方块1008处，制造方法1000提供了张力模块，所述张力模块构造成判定施加到板的张力。制造方法在方块1010处结束。
图11是制造根据本公开的图1-2的板型张力传感器的另一制造方法1100。这种制造方法1100可用于制造或者组装在此描述的板型张力传感器或者模块。制造方法1100在方块1102处开始。制造方法1100运动到方块1104。在方块1104处，制造方法1100提供了一种具有第一孔和第二孔的板。在方块1106处，制造方法1100提供了由板中的切口部形成的弹簧结构和间隙。在将张力施加到板时，第一孔和第二孔可相对于彼此运动。在方块1108处，制造方法1100提供了张力模块，所述张力模块构造成判定施加到板的张力。在方块1110处，制造方法1100提供了传感器和/或磁系统，用于感测和/或检测弹簧结构的运动和测量间隙。测量方法可在方块1112处结束。
因此，提供了由单块板形成的板型张力传感器。特别地，提供了用于交通工具的张力传感器，所述张力传感器具有很少的可动部件。与传统的张力传感器相比，所公开的张力传感器可以更加结实并且更具有成本效益。
如在此使用的，参照“实施例”、“实施方案”、“示例”和/或等效物并不旨在解释为排除存在还包含所记载特征的其它实施例。
尽管已经参照某些实施例描述了本公开，但是在不背离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，对所描述的实施例进行更改和改变也是可行的。因此，本公开并不旨在被限制到所述的实施例，而是其具有由所附权利要求以及其等效方案所限定的全部范围。
Claims (20)
1.一种用于交通工具约束系统的板型张力传感器，所述板型张力传感器包括：
板，所述板具有第一孔、第二孔和切口部，所述切口部形成弹簧结构和间隙，所述第一孔和所述第二孔能够相对于彼此运动；和
张力模块，所述张力模块构造成至少部分地基于所述间隙的宽度来判定施加到板型张力传感器的张力。
2.根据权利要求1所述的板型张力传感器，其中，所述板由一块材料形成。
3.根据权利要求1所述的板型张力传感器，还包括壳体，其中，所述板和所述张力模块被包封在所述壳体内。
4.根据权利要求1所述的板型张力传感器，其中，所述第一孔和所述第二孔中的一个孔构造成将所述板固定到交通工具结构或者交通工具约束装置。
5.根据权利要求1所述的板型张力传感器，其中，所述切口部构造成允许第一孔朝向第二孔运动或者允许第一孔运动远离第二孔。
6.根据权利要求1所述的板型张力传感器，其中，所述切口部限定在第一孔和第二孔之间。
7.根据权利要求1所述的板型张力传感器，其中，所述切口部的弹簧结构构造成在将张力施加到板或者从板移除张力时允许第一孔和第二孔相对于彼此运动。
8.根据权利要求1所述的板型张力传感器，其中，所述板还包括第一边缘和第二边缘，所述第一边缘和所述第二边缘形成所述间隙。
9.根据权利要求8所述的板型张力传感器，其中，所述第一边缘和所述第二边缘共面。
10.根据权利要求1所述的板型张力传感器，其中，所述张力模块还包括间隙测量器和处理器，所述间隙测量器是磁测量装置。
11.根据权利要求10所述的板型张力传感器，其中，所述间隙测量器测量所述间隙的宽度。
12.根据权利要求11所述的板型张力传感器，其中，所述间隙测量器通过测量所述间隙的宽度来判定施加到所述板型张力传感器的张力。
13.根据权利要求1所述的板型张力传感器，其中，所述张力模块包括所述板的最大张力界限。
14.根据权利要求1所述的板型张力传感器，还包括对准突片，所述对准突片联接到所述板。
15.一种用于张力传感器的板，所述板包括：
第一孔和第二孔；
由切口部形成的弹簧结构和间隙，其中，所述第一孔和所述第二孔能够在将张力施加到所述板时相对于彼此运动，并且所述第一孔和所述第二孔中的一个孔的运动致使所述间隙增大或者减小，其中，至少部分地基于所述间隙的宽度来测量施加到所述板的张力。
16.根据权利要求15所述的用于张力传感器的板，其中，所述板由一块材料形成。
17.根据权利要求15所述的用于张力传感器的板，其中，所述第一孔和所述第二孔中的一个孔构造成将所述板固定到交通工具结构或者交通工具约束装置。
18.根据权利要求15所述的用于张力传感器的板，其中，所述弹簧结构构造成允许第一孔朝向第二孔运动或者允许第一孔运动离开第二孔，所述弹簧结构由位于第一孔和第二孔之间的切口部形成。
19.根据权利要求15所述的用于张力传感器的板，还包括联接到所述板的对准突片或者对准板。
20.一种用于交通工具约束系统的传感器，所述传感器包括：
板，所述板具有第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔能够相对于彼此运动；
由所述板中的切口部形成的弹簧结构和间隙，所述弹簧结构限定在第一孔和第二孔之间；和
张力模块，所述张力模块构造成用于至少部分地基于所述间隙的宽度来判定施加到第一孔和第二孔中的一个孔的张力的大小，所述间隙的宽度与第一孔和第二孔相对于彼此的运动相关。
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