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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines
Sitzgewichts einschließlich
eines Gewichts eines Insassen, welcher auf einem Fahrzeugsitz sitzt,
und insbesondere eine Sitzgewichtmessvorrichtung mit den Vorteilen,
Kosten verringern oder eine Zuverlässigkeit eines Schaltungsabschnitts
verbessern zu können,
welcher das Gewicht des sitzenden Insassen bestimmt.
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Kraftfahrzeuge
sind mit Sicherheitsgurten und Airbags ausgestattet, um Sicherheit
für Insassen sicherzustellen.
In den letzten Jahren hat es eine Entwicklung gegeben, den Betrieb
solcher Sicherheitseinrichtungen für ein verbessertes Leistungsverhalten
von Sicherheitsgurten und Airbags gemäß dem Gewicht eines Insassen
zu steuern. Zum Beispiel werden die Menge von Gas, welche in den
Airbag eingeführt
wird, oder eine Airbagaufblasgeschwindigkeit und eine Vorspannung
des Sicherheitsgurts gemäß dem Gewicht
eines Insassen eingestellt. Zu diesem Zweck werden Mittel zum Messen
des Gewichts eines Insassen, welcher auf einem Sitz sitzt, benötigt. Ein
Beispiel für
solche Mittel, welches vom Anmelder dieser Erfindung vorgeschlagen
worden ist, umfasst ein Anordnen von Lastsensoren (Dehnungsmessstreifen)
an vier Ecken der Unterseite eines Sitzes, ein Messen von vertikalen
Lasten, welche auf die Dehnungsmessstreifen wirken, durch elektrische Schaltungen
als Spannungen und ein Addieren dieser Spannungen, um das Sitzgewicht
einschließlich des
Gewichts eines Insassen zu bestimmen.
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Zuerst
wird die grundlegende Konfiguration der bei der obigen Sitzgewichtmessvorrichtung
verwendeten elektrischen Schaltungen beschrieben werden.
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9 zeigt
eine Schaltungskonfiguration für einen
Lastsensor.
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Diese
Sensorschaltung 20 umfasst eine Stromversorgung 21 zum
Anlegen einer vorherbestimmten Spannung, einen Lastsensor 22 mit
einer Vollbrückenkonfiguration,
welche vier Widerstände R1–R4 aufweist,
einen Verstärker 23 zum
Verstärken der
Spannung von dem Lastsensor 22 und einen Draht mit positiver
Polarität 24 und
einen Draht mit negativer Polarität 25 zum Verbinden
des Lastsensors 22 mit dem Verstärker 23. Dieser Lastsensor 22 weist
vier (nicht gezeigte) Dehnungsmessstreifen auf, welche an einer
(nicht gezeigten) Sensorplatte angebracht sind, welche sich biegt,
wenn eine Last ausgeübt
wird, wobei sich ein Widerstand jedes Widerstands R1–R4 gemäß dem Dehungsbetrag
jedes Dehnungsmessstreifens ändert.
Der Lastsensor 22 ist als eine Vollbrückenschaltung ausgebildet,
welche vier Widerstände
R1–R4
umfasst, so dass er die Dehnungsänderung
aufgrund einer Temperaturänderung
und die Spannungsänderung
der Stromversorgung 21 ausgleichen kann.
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10 zeigt
eine Schaltungskonfiguration für
alle Lastsensoren, welche in der Sitzgewichtmessvorrichtung enthalten
sind.
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Die
Sensorschaltung 26 umfasst Lastsensoren 22a–22d,
welche an vier Ecken der Unterseite eines Sitzes angeordnet sind,
Verstärker 23a–23d, welche
mit den entsprechenden Lastsensoren 22a–22d verbunden sind,
Drähte
mit positiver Polarität 24a–24d und
Drähte
mit negativer Polarität 25a–25d zum
Verbinden der Lastsensoren 22a–22d mit den Verstärkern 23a–23d,
einen Addierer 27 zum Aufaddieren von Spannungen, welche
von den Verstärkern 23a–23d ausgegeben
werden, und einen Sitzgewichtrechner 28 zum Bestimmen des Gewichts des
Sitzes auf der Grundlage der Spannung vom Addierer 27.
Jedem der Lastsensoren 22a–22d wird eine vorherbestimmte
Spannung zugeführt.
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In 9 und 10 werden
die Dehnungsmessstreifen, welche den Lastsensor 22 ausbilden, durch
eine vertikale Last von dem (nicht gezeigten) Sitz verformt. Die
Dehnungsbeträge
der Dehnungsmessstreifen bestimmen die Widerstände die Widerstände R1–R4 des
Lastsensors 22. Wenn eine vorherbestimmte Spannung von
der Stromversorgung 21 an den Lastsensor 22 als
einer Widerstandsschaltung angelegt wird, wird eine durch die Versorgungsspannung
und die Widerstände
(R1–R4)
bestimmte Spannung an dem Verstärker 23 angelegt,
welcher die Spannung verstärkt,
bevor er sie zum Addierer 27 ausgibt. Der Addierer 27 addiert
Spannungen von den vier Verstärkern 23a–23d auf
und gibt die Summenspannung zum Sitzgewichtrechner 28 aus.
Der Sitzgewichtrechner 28 berechnet das Gewicht des Sitzes
gemäß der Spannung
vom Addierer 27.
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Auf
diese Weise kann die Last von dem Sitz durch die an vier Ecken der
Unterseite des Sitzes angeordneten Lastsensoren gemessen werden.
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Bei
der Sitzgewichtmessvorrichtung, wie sie in 9 und 10 gezeigt
ist, benötigt
jedoch jeder der Lastsensoren einen Verstärker und zwei Drähte (für eine positive
Polarität
und eine negative Polarität).
Somit werden insgesamt vier Verstärker und acht Drähte benötigt, was
zu einem Problem erhöhter Schaltungs-
und Anschlusskosten führt.
Wenn die Anzahl von strukturbedingten Komponenten zunimmt, nimmt
die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls von Teilen ebenfalls zu, was
die Gesamtzuverlässigkeit
des Sensors verschlechtert.
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Die
JP-A-10-297334 offenbart eine Insassengewichtsdetektionsvorrichtung,
welche einen Schwerpunkt eines belasteten Sitzes auf der Grundlage
eines Sitzgewichts, welches aus einer auf einen Vorderteil des Sitzes
wirkenden Last ermittelt wird, und eines Sitzgewichts berechnet,
welches aus einer auf einen Hinterteil des Sitzes wirkenden Last ermittelt
wird, und welche das Sitzgewicht gemäß dem berechneten Schwerpunkt
berichtigt und dann auf der Grundlage des berichtigten Sitzgewichts
das Gewicht eines Insassen abschätzt.
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Jedoch
offenbart dieses Amtsblatt keine Schaltungskonfiguration der Insassengewichtsdetektionsvorrichtung.
Falls eine Schaltungskonfiguration, wie sie in 9 und 10 gezeigt
ist, verwendet wird, weist diese Vorrichtung immer noch Nachteile erhöhter Schaltungs-
und Anschlusskosten und, aufgrund einer großen Zahl von strukturbedingten
Teilen, einer erhöhten
Ausfallwahrscheinlichkeit von Teilen auf, welche wiederum die Gesamtzuverlässigkeit des
Sensors verschlechtert.
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Eine
Vorrichtung zum Messen eines Gewichts eines Fahrzeugsitzes gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 ist aus „Weight
Sensing For Occupant Restraint Utilizing Load Cell Technologies", Research Disclosure,
GB, Industrial Opportunities Ltd. Nr. 399, 1. Juli 1997 und Patent
Abstracts of Japan, vol. 1997, Nr. 10, 31. Oktober 1997, & JP09-150662 A
bekannt.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick darauf erreicht worden, diese
Probleme zu überwinden, und
ihre Aufgabe ist es, eine Sitzgewichtmessvorrichtung bereitzustellen,
welche die Verdrahtung zwischen den Sensoren und den Verstärkern und
die Sensorschaltungskonfiguration vereinfachen kann, um die Schaltungskosten
zu verringern und die Zuverlässigkeit
zu verbessern. Es ist auch eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Sitzge wichtmessvorrichtung bereitzustellen,
welche im Fall eines Ausfalls der Lastsensoren den Sensorausfall
unmittelbar detektieren kann, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden diese Aufgaben gelöst durch eine Vorrichtung zum Messen
eines Gewichts eines Sitzes, wie sie durch den unabhängigen Anspruch
1 definiert ist. Die abhängigen
Ansprüche
definieren bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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Nach
der vorliegenden Erfindung ist ein Ausgang eines Lastsensors mit
einer entgegengesetzten Polarität
in Bezug auf einen Ausgang eines anderen Lastsensors angeschlossen,
um als Ganzes eine Brückenschaltung
auszubilden. Dies kann die Schaltungskonfiguration der Sitzgewichtmessvorrichtung vereinfachen.
Da die Schaltung integral mit den Lastsensoren ausgebildet sein
kann, kann weiterhin die Zahl von Drähten und Komponenten verringert
werden, was wiederum die Probleme von Schaltungskosten und -zuverlässigkeit
behebt.
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1 ist
eine perspektivische Umrissansicht, welche eine beispielhafte Einrichtung
von Lastsensoren einer Sitzgewichtmessvorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Schaltbild, welches einen Teil einer Sensorschaltung einer Sitzgewichtmessvorrichtung
nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
ein Schaltbild, welches eine gesamte Sensorschaltung einer Sitzgewichtmessvorrichtung
nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4A und 4B sind
Schaltbilder, welche Sensorschaltungen einer Sitzgewichtmessvorrichtung
nach einem anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigen;
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5 ist
ein Schaltbild, welches eine Sensorschaltung einer Sitzgewichtmessvorrichtung
nach noch einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
ein Schaltbild, welches eine Sensorschaltung einer Sitzgewichtmessvorrichtung
nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
ein Schaltbild, welches eine Sensorschaltung einer Sitzgewichtmessvorrichtung
nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8A und 8B sind
schematische Darstellungen, welche eine beispielhafte Anordnung
von Lastsensoren einer Sitzgewichtmessvorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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9 ist
ein Schaltbild, welches einen Teil einer Sensorschaltung einer Sitzgewichtmessvorrichtung
nach dem Stand der Technik zeigt; und
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10 ist
ein Schaltbild, welches eine gesamte Sensorschaltung der Sitzgewichtmessvorrichtung
nach dem Stand der Technik zeigt.
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Ausführungsbeispiele
der Sitzgewichtmessvorrichtung dieser Erfindung werden detailliert
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren beschrieben werden.
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1 ist
eine schematische Ansicht, welche eine beispielhafte Anordnung von
Lastsensoren der Sitzgewichtmessvorrichtung als ein Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, sind
Lastsensoren 1–4 der
Sitzgewichtmessvorrichtung an vier Ecken der Unterseite eines Sitzkissens 5a eines
Sitzes 5 angeordnet. Alternativ können sie an vier Ecken unterhalb
von Sitzschienen angeordnet sein.
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2 ist
ein Schaltbild, welches einen Teil einer elektrischen Schaltung
eines Lastsensors 1 zeigt.
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Diese
Schaltung umfasst eine Stromversorgung 6 zum Anlegen einer
vorherbestimmten Spannung E, einen Lastsensor 1 mit einer
Halbbrückenkonfiguration,
welche aus zwei Widerständen
R1, R2 besteht, und einen Draht 7, welcher mit einer Verbindungsstelle
A zwischen den zwei Widerständen
R1 und R2 des Lastsensors 1 verbunden ist. Dieser Lastsensor 1 weist
zwei (nicht gezeigte) Dehnungsmessstreifen auf, welche an einer
(nicht gezeigten) Sensorplatte angebracht sind, welche sich bei
Ausüben
einer Last biegt. Die Widerstände
der Widerstände
R1, R2 ändern
sich gemäß dem Dehnungsbetrag jedes
Dehnungsmessstreifens. Die Verbindungsstelle A weist ein Potenzial
E/2 auf, wenn kein Insasse auf dem Sitzkissen 5a des Sitzes 5 sitzt.
Da der Lastsensor 1 als eine Halbbrückenschaltung ausgebildet ist,
welche aus zwei Widerständen
R1 und R2 besteht, können Änderungen
des Widerstandswerts aufgrund einer Temperaturänderung ausgeglichen werden.
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Elektrische
Schaltungen von anderen Lastsensoren 2–3 sind ebenfalls
als eine Halbbrückenkonfiguration
ausgebildet, welche zwei Widerstände aufweist.
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3 ist
ein Schaltbild, welches eine Sensorschaltung zeigt, die vier Lastsensoren
zusammenfasst.
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Diese
Sensorschaltung umfasst eine Stromversorgung 6 zum Zuführen einer
vorherbestimmten Spannung E, Lastsensoren 1–4,
welche jeweils als eine Halbbrückenkonfiguration
ausgebildet sind, die zwei Widerstände Rx1 und Rx2 (x = 1, 2,
3, 4) aufweist, einen mit Widerständen Rx1 und Rx2 der Lastsensoren 1 und 2 an
der linken Seite des Sitzes 5 (siehe 1)
verbundenen Draht 7b, einen mit Widerständen Rx1 und Rx2 der Lastsensoren 3 und 4 an
der rechten Seite des Sitzes 5 (siehe 1)
verbundenen Draht 7a, eine Detektionsschaltung 8 in der
Form eines Differenzverstärkers,
welcher einen mit dem Draht 7a verbundenen nicht-invertierten
Eingang und einen mit dem Draht 7b verbundenen invertierten
Eingang aufweist, und einen Sitzgewichtrechner 9 zum Bestimmen
des Gewichts des Sitzes auf der Grundlage der Spannung, welche von
der Detektionsschaltung 8 ausgegeben wird. Der erste Index
x des Widerstands R stellt die Position eines Lastsensors (eine
Lastsensornummer) dar, und der zweite Index 1 oder 2 stellt
eine Position in der Halbbrücke dar.
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Bei
der obigen Schaltungskonfiguration weisen eine Gruppe der Lastsensoren 1 und 2 (linke
Seite) und eine Gruppe von Lastsensoren 3 und 4 (rechte
Seite) entgegengesetzte Polaritäten
auf (d. h. in 3 weisen die rechten Sensoren 3, 4 eine
positive Polarität
und die linken Sensoren 1, 2 eine negative Polarität auf).
Bei einer solchen Konfiguration werden eine Spannungsänderung
aufgrund von Widerstandsänderungen
der Lastsensoren 1, 2 und eine Spannungsänderung
aufgrund von Widerstandsänderungen
der Lastsensoren 3, 4 schließlich an einem Ausgang des
Differenzverstärkers
als der Detektionsschaltung 8 aufaddiert. Das heißt, die
Ausgangsspannungen mit entgegenge setzten Phasen von den Lastsensoren 1, 2 und
den Lastsensoren 3, 4 werden durch den Differenzverstärker voneinander
subtrahiert, so dass die von den Lastsensoren 1–4 gemessenen
Lasten aufaddiert werden. Da die vier Lastsensoren 1–4 zusammenwirken,
um eine Vollbrückenschaltung
auszubilden, wird die Spannungsänderung der
Stromversorgung 6 ausgeglichen. Der Sitzgewichtrechner 9 kann
das Gewicht des Sitzes 5 (1) auf der
Grundlage der Ausgangsspannung der Detektionsschaltung 8 berechnen.
Die Detektionsschaltung 8 kann anstelle eines Differenzverstärkers eine
Kombination aus einem Verstärker
mit einem einzelnen Eingang und einer Subtraktionsschaltung sein.
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Ausbilden
jedes der Lastsensoren 1–4 in einer aus zwei
Widerständen
bestehenden Halbbrückenschaltungskonfiguration
wie oben beschrieben kann die Dehnungsänderung aufgrund einer Temperaturänderung
ausgleichen, und Einrichten der vier Lastsensoren 1–4 zu
einer Vollbrückenschaltung kann
die Spannungsänderung
der Stromversorgung 6 ausgleichen. Weiterhin ermöglicht es
diese Konfiguration, dass die Zahl der Detektionsschaltungen 8 von
den herkömmlichen
vier auf eine verringert wird, und dass auch die Zahl von Drähten, welche
von den Lastsensoren 1–4 zur
Detektionsschaltung 8 führen, von
den herkömmlichen
acht auf zwei verringert wird, d. h. den Draht mit positiver Polarität 7a und
den Draht mit negativer Polarität 7b.
Dies vereinfacht die Schaltungskonfiguration, verringert die Schaltungskosten
und verbessert eine Zuverlässigkeit.
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Ein
auf dem Fahrzeugsitz 5 sitzender Insasse bewegt sich normalerweise
in einer Längsrichtung,
aber selten in der seitlichen Richtung. Daher ist es bevorzugt,
dass der vordere Lastsensor 1 oder 3 und der hintere
Lastsensor 2 oder 4 gepaart werden. Das heißt, wie
in 3 gezeigt, kann eine Kombination bevorzugt zwischen
den Lastsensoren 1 und 2 und zwischen den Lastsensoren 3 und 4 (zwei
Paare an der linken und rechten Seite) oder zwischen den Lastsensoren 1 und 4 und
zwischen den Lastsensoren 2 und 3 (zwei sich diagonal überkreuzende
Paare) vorgenommen werden. Mit solchen Kombinationen stellt ein
Paar von Lastsensoren fast eine Hälfte des Sitzgewichts dar.
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4A stellt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
dar, welches anstelle der bei der Schaltungskonfiguration von 3 verwendeten
Detektionsschaltung 8 zwei Verstärker 8a und 8b und
einen Addierer/Subtrahierer 11 umfasst.
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In 4A werden
zwei Verstärker 8a, 8b verwendet,
um eine Detektionsschaltung auszubilden, bei welcher der Draht 7a mit
einem nicht-invertierten Eingang des Verstärkers 8a verbunden
ist und der Draht 7b mit einem nicht-invertierten Eingang
des Verstärkers 8b verbunden
ist. Weiterhin ist eine Stromversorgung (oder eine Spannungsteilerschaltung) 10 vorgesehen,
welche die Hälfte
der Spannung E der Stromversorgung 6 (E/2) an invertierte Eingänge der
Verstärker 8a und 8b anlegt.
Die Verstärker 8a, 8b detektieren
Differenzen zwischen den Spannungen von den Lastsensoren und der
Spannung von der Stromversorgung 10 und verstärken die detektierten
Differenzen, bevor sie sie zum Addierer/Subtrahierer 11 ausgeben.
Der Addierer/Subtrahierer 11 berechnet diese Spannungsdifferenzen
und gibt das Ergebnis an den Sitzgewichtrechner 9 aus. Der
Sitzgewichtrechner 9 berechnet das Gewicht des Sitzes 5 gemäß der angelegten
Spannung. Hier ist es möglich,
die Anschlüsse
des nicht-invertierten Eingangs und des invertierten Eingangs bei
einem der Verstärker 8a, 8b umzukehren
und den Addierer/Subtrahierer 11 die Summe der Ausgangsspannungen
der Verstärker 8a, 8b berechnen
zu lassen.
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In 4A ist
die Konfiguration der Stromversorgung 6 und der Lastsensoren 1–4 die
gleiche wie diejenige der Schaltung von 3. Die Spannung der
Stromversorgung 10 soll die Differenz zwischen sich und
den Spannungen der Lastsensoren detektieren und kann gemäß den Spannungen
der Lastsensoren eingestellt werden.
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Wie
in 4A gezeigt, sind die linken bzw. rechten Lastsensorpaare
(ein Paar von Lastsensoren 1 und 2 und ein Paar
von Lastsensoren 3 und 4) mit den Verstärkern 8a bzw. 8b verbunden,
um zu ermöglichen,
dass der Sitzgewichtrechner 9 die Ausgewogenheit der Gewichtswerte
von den Lastsensorpaaren überwacht.
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Im
Fall eines Ausfalls des Lastsensors 1 stammt die Spannung
vom Draht 7b z. B. nur vom Lastsensor 2, so dass
eine wesentliche Differenz zwischen der Ausgangsspannung des Verstärkers 8a und
der Ausgangsspannung des Verstärkers 8b auftritt.
Falls sich ein derartiger Zustand nicht nur vorübergehend, sondern über einen
vorherbestimmten Zeitraum hinweg fortsetzt, kann daher der Sitzgewichtrechner 9 feststellen,
dass ein anomaler Zustand bei dem linken Paar (eine Gruppe von Lastsensoren 1 und 2)
aufgetreten ist.
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4B zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei welchem die Detektionsschaltung 8 in der Schaltungskonfiguration
von 3 mit einer Auswahlschaltung 16 und einem
Verstärker 8a ersetzt
ist.
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In 4B ist
die Auswahlschaltung 16 zwischen den Drähten 7a, 7b und
dem Verstärker 8a vorgesehen
und ist mit dem nichtinvertierten Eingang des Verstärkers 8a verbunden.
Weiterhin ist die Stromversorgung (oder die Spannungsteilerschaltung) 10,
welche die Hälfte
der Spannung E der Stromversorgung 6 (E/2) liefert, mit
dem invertierten Eingang des Verstärkers 8a verbunden.
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Die
Konfiguration der Stromversorgung 6 und der Lastsensoren 1–4 ist
die gleiche wie diejenige von 3. Die Spannung
der Stromversorgung 10 soll die Differenz zwischen sich
und den Spannungen der Lastsensoren detektieren und kann gemäß den Spannungen
der Lastsensoren eingestellt werden.
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An
den Verstärker 8a ist
die Spannung (E/2) von der Stromversorgung 10 und ebenfalls
ein Signal vom Draht 7a oder 7b angelegt. Die
Auswahlschaltung 16 ist in Funktion, um wechselweise zwischen. einem
Signal vom Draht 7a und einem Signal vom Draht 7b gemäß einem
Auswahlsignal zu wählen
und das gewählte
Signal zum Verstärker 8a zu
senden, wo es verstärkt
wird, bevor es zum Sitzgewichtrechner 9 ausgegeben wird.
Der Sitzgewichtrechner 9 führt gemäß einem angelegten Auswahlsignal
wechselweise Additions- und Subtraktionsoperationen an dem verstärkten Signal
vom Draht 7a und Draht 7b aus, um das Gewicht
des Sitzes 5 zu berechnen. Auf diese Weise kann das Gewicht
des Sitzes auf eine Art ähnlich
zu den Schaltungen von 3 und 4A bestimmt
werden.
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Da
die Auswahlschaltung 16 wechselweise ein Signal vom Draht 7a und
vom Draht 7b ausgibt, gibt es bei der in 4B gezeigten
Schaltung einen Vorteil, dass nur ein Verstärker 8a vorgesehen
sein muss.
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5 ist
ein Schaltbild, welches eine Sensorschaltung zeigt, die vier Lastsensoren 1–4 verwendet,
um zwei Vollbrücken
auszubilden.
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Diese
Sensorschaltung umfasst: eine Stromversorgung 6 zum Anlegen
einer vorherbestimmten Spannung E; Lastsensoren 1–4,
jeweils mit einer Halbbrückenkonfiguratior,
welche zwei Widerstände Rx1
und Rx2 (x = 1, 2, 2, 4) aufweist; mit den Widerständen Rx1
und Rx2 jedes der Lastsensoren 1–4 verbundene Drähte 7a–7d;
einen Verstärker 8a,
welcher einen mit dem Draht 7a verbundenen invertierten
Eingang und einen mit dem Draht 7b verbundenen nicht-invertierten
Eingang aufweist; einen Verstärker 8b,
welcher einen mit dem Draht 7c verbundenen invertierten
Eingang und einen mit dem Draht 7d verbundenen nichtinvertierten
Eingang aufweist; einen Addierer/Subtrahierer 11 zum Aufaddieren
von Spannungen, welche von den Verstärkern 8a und 8b ausgegeben
werden; und einen Sitzgewichtrechner 9 zum Berechnen des
Gewichts des Sitzes auf der Grundlage der Spannung vom Addierer/Subtrahierer 11.
Hier ist es möglich,
die Anschlüsse
des nicht-invertierten Eingangs und des invertierten Eingangs bei
einem der Verstärker 8a, 8b umzukehren
und den Addierer/Subtrahierer 11 die Differenz zwischen
den Ausgangsspannungen der Verstärker 8a, 8b berechnen
zu lassen.
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Wie
in 5 gezeigt, kann ein Ausbilden jedes der Lastsensoren 1–4 als
eine Halbbrückenschaltungskonfiguration,
welche aus zwei Widerständen
besteht, die Dehnungsänderung
aufgrund einer Temperaturänderung
ausgleichen, und Einrichten einer Vollbrückenschaltung durch die Lastsensoren 1, 2 und
einer anderen durch die Lastsensoren 3, 4 kann
die Spannungsänderung
der Stromversorgung 6 ausgleichen. Durch Verbinden der
Verstärker 8a, 8b mit
den linken bzw. rechten Paaren (eine Gruppe von Lastsensoren 1, 2 bzw.
eine Gruppe von Lastsensoren 3, 4) kann der Sitzgewichtrechner 9 die Ausgewogenheit
von Gewichtswerten von diesen Paaren überwachen, um irgendeinen anomalen
Zustand oder Ausfall bei jedem Paar der Lastsensoren zu detektieren,
und so eine Zuverlässigkeit
zu verbessern. Weiterhin kann diese Schaltungskonfiguration die
Zahl von Verstärkern
von den herkömmlichen vier
auf zwei und auch die Zahl von Drähten, welche von den Lastsensoren 1–4 zu
den Verstärkern
führen,
von den herkömmlichen
acht auf vier verringern, und so die Schaltungskonfiguration vereinfachen,
die Schaltungskosten verringern und die Zuverlässigkeit verbessern.
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6 ist
ein Schaltbild, welches eine Sensorschaltung zeigt, die vier Lastsensoren 1–4 verwendet,
um zwei Vollbrücken
auszubilden.
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Diese
Sensorschaltung umfasst: eine Stromversorgung 6 zum Anlegen
einer vorherbestimmten Spannung E; Lastsensoren 1–4,
jeweils mit einer Halbbrückenkonfiguration,
welche zwei Widerstände Rx1
und Rx2 (x = 1, 2, 2, 4) aufweist; Drähte 7a–7d, welche
mit den Widerständen
Rx1 und Rx2 jedes der Lastsensoren 1–4 verbunden sind;
Verstärker 8a–8d, welche
nicht-invertierte Eingänge
aufweisen, die jeweils mit den Drähten 7a–7d verbunden
sind; eine Stromversorgung 10 (oder eine Spannungsteilerschaltung)
zum Anlegen der Hälfte
der Spannung der Stromversorgung 6 (E/2) an die invertierten
Eingänge
der Verstärker 8a–8d;
einen Addierer/Subtrahierer 11 zum Ausführen von Additions- und Subtraktionsoperationen
an Spannungen, welche von den Verstärkern 8a–8d ausgegeben
werden; und einen Sitzgewichtrechner 9 zum Berechnen des
Gewichts des Sitzes auf der Grundlage der Spannung vom Addierer/Subtrahierer 11.
Hier ist es möglich,
die Anschlüsse
des nicht-invertierten Eingangs und des invertierten Eingangs bei
den Verstärkern 8a und 8b oder
bei den Verstärkern 8b und 8d umzukehren
und den Addierer/Subtrahierer 11 die Summe der Ausgangsspannungen
der Verstärker 8a–8d berechnen
zu lassen.
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Wie
in 6 gezeigt, ermöglicht
es ein Verbinden eines Verstärkers 8a–8d mit
jedem der Lastsensoren 1–4, dass der Sitzgewichtrechner 9 die Ausgewogenheit
der Gewichtswerte von den Lastsensoren 1–4 überwacht.
Daher kann der Sitzgewichtrechner 9 eine Abnormalität oder einen
Ausfall für
jeden der Lastsensoren 1–4 detektieren, und
so die Zuverlässigkeit
verbessern. Es ist ebenfalls möglich,
die Auswahlschaltung 16 von 4B zu
verwenden, um die Zahl von Verstärkern
auf eins zu verringern.
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7 ist
ein Schaltbild, welches eine Sensorschaltung zeigt, wobei jeder
der vier Lastsensoren eine Vollbrückenkonfiguration aufweist.
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Diese
Sensorschaltung umfasst: eine Stromversorgung 6 zum Anlegen
einer vorherbestimmten Spannung E; Lastsensoren 1–4,
jeweils mit einer Vollbrückenkonfiguration,
welche vier Widerstände Rx1,
Rx2, Rx3 und Rx2 (x = 1, 2, 2, 4) aufweist; einen Draht 7a,
welcher mit den Widerständen
Rx1 und Rx3 jedes der Lastsensoren 1, 2 verbunden
ist; einen Draht 7b, welcher mit den Widerständen Rx2
und Rx4 jedes der Lastsensoren 1, 2 verbunden
ist; einen Draht 7c, welcher mit den Widerständen Rx1
und Rx3 jedes der Lastsensoren 3, 4 verbunden
ist; einen Draht 7d, welcher mit den Widerständen Rx2
und Rx4 jedes der Lastsensoren 3, 4 verbunden
ist; einen Verstärker 8a,
welcher einen mit dem Draht 7a verbundenen nicht-invertierten
Eingang und einen mit dem Draht 7b verbundenen invertierten
Eingang aufweist; einen Verstärker 8b,
welcher einen mit dem Draht 7c verbundenen invertierten
Eingang und einen mit dem Draht 7d verbundenen nicht-invertierten Eingang
aufweist; einen Addierer/Subtrahierer 11 zum Ausführen einer
Subtraktionsoperation an den Spannungen, welche von den Verstärkern 8a und 8b ausgegeben
werden; und einen Sitzgewichtrechner 9 zum Berechnen des Gewichts
des Sitzes auf der Grundlage der Spannung vom Addierer/Subtrahierer 11.
Hier ist es möglich,
die Anschlüsse
des nicht-invertierten Eingangs und des invertierten Eingangs bei
einem der Verstärker 8a und 8b umzukehren
und den Addierer/Subtrahierer 11 die Summe der Ausgangsspannungen
der Verstärker 8a und 8b berechnen
zu lassen.
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Wie
in 7 gezeigt, kann ein Ausbilden jedes der Lastsensoren 1–4 in
einer Vollbrückenschaltungskonfiguration,
welche vier Widerstände
aufweist, die Dehnungsänderung
aufgrund einer Temperaturänderung
und die Spannungsänderung
der Stromversorgung 6 ausgleichen. Weiterhin ermöglicht es
ein Verbinden der Verstärker 8a, 8b mit
den linken bzw. rechten Paaren der Lastsensoren (eine Gruppe von
Lastsensoren 1, 2 bzw. eine Gruppe von Lastsensoren 3, 4),
dass der Sitzgewichtrechner 9 die Ausgewogenheit der Gewichtswerte
von diesen Paaren überwacht
und dadurch eine Abnormalität oder
einen Ausfall bei jedem Paar der Lastsensoren detektieren kann,
was wiederum die Zuverlässigkeit erhöht. Weiterhin
kann diese Konfiguration die Zahl von Verstärkern von den herkömmlichen
vier auf zwei und auch die Zahl von Drähten, welche von den Lastsensoren 1–4 zu
den Verstärkern
führen,
von den herkömmlichen
acht auf vier verringern, und so die Schaltungskonfiguration vereinfachen,
die Schaltungskosten verringern und die Zuverlässigkeit verbessern.
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8A und 8B zeigen
eine beispielhafte Anordnung, bei welcher die Lastsensoren an Sitzschienen
unterhalb des Sitzes angebracht sind. 8A ist
eine Seitenansicht, welche schematisch den gesamten Aufbau des Sitzes
zeigt, und 8B ist eine Draufsicht einer
Sensoreinheit.
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In 8A umfasst
eine Sitzeinheit 5 ein Sitzkissen 5a, auf welchem
ein Insasse sitzt, eine Rückenlehen 5b,
an welcher der Insasse seinen oder ihren Rücken anlehnt, Sitzschienen 5d und
Sitzfüße 5c,
welche von der Unterseite der Sitzschienen 5d an vier Stellen,
vorne und hinten an beiden Seiten, hervorragen. Die vorderen und
hinteren Sitzfüße 5c an jeder
Seite des Sitzes 5 sind durch (nicht gezeigte) Schrauben
an einer Sensoreinheit 12 befestigt. Während 8A nur
die linke Seite zeigt, weist die rechte Seite einen Aufbau ähnlich zur
linken Seite auf. Eine solche veranschaulichende Beziehung gilt
auch für andere
unten zu beschreibende Abschnitte. Die Sensoreinheit 12 ist
an Halterungen 13 befestigt, welche von einem Fahrzeugkörper 14 hervorragen.
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In 8B weist
die Sensoreinheit 12 Lastsensoren (Dehnungsmessstreifen) 1 und 2 und
eine gedruckte Schaltung 15 auf, welche elektrisch mit den
Lastsensoren 1, 2 verbunden ist, um eine vorherbestimmte
Schaltung auszubilden.
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Wie
in 8A und 8B gezeigt,
werden die Installation und Verdrahtung des Lastsensors erleichtert,
da die Lastsensoren 1, 2 (Lastsensoren 3, 4 an
der anderen Seite) an der Sensoreinheit 12 und einer vorherbestimmten
Schaltung, welche in der Sensoreinheit 12 verdrahtet ist,
angebracht werden können.
Ein integrales Ausbilden der Lastsensoren und Drähte in einem Teil durch ein
Druckverfahren ermöglicht
es weiterhin, dass zwei Sensoren als eine Schaltung ausgebildet
werden, was die Herstellungskosten der Sensorschaltung verringert.
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Eine
Mehrzahl von Ausführungsbeispielen der
Sitzgewichtmessvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist beschrieben
worden. Die Paarung von Lastsensoren kann entweder zwischen den
Lastsensoren 1 und 2 und zwischen den Lastsensoren 3 und 4 (zwei
parallele Paare an der linken und rechten Seite) oder zwischen den
Lastsensoren 1 und 4 und zwischen den Lastsensoren 2 und 3 (zwei
sich gegenseitig diagonal überkreuzende
Paare) vorgenommen werden. Das heißt, es ist wünschenswert,
dass einer der Vordersensoren und einer der Hintersensoren zusammengefasst
werden, um zwei Paare der Sensoren zu erzeugen. Obwohl die vorhergehende Beschreibung
Ausführungsbeispiele
betrifft, welche vier Lastsensoren aufweisen, kann die vorliegende Erfindung
allgemein auf eine Sitzgewichtmessvorrichtung mit einer Mehrzahl
von Lastsensoren angewandt werden.
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Wie
oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Differenz zwischen einem Signal, welches von einem
Ausgangsanschluss mit positiver Polarität eines Lastsensors ausgegeben wird,
und einem Signal berechnet, welches von einem Ausgangsanschluss
mit negativer Polarität
eines anderen Lastsensors aus einer Mehrzahl von Lastsensoren ausgegeben
wird, welche bei der Sitzgewichtmessvorrichtung verwendet werden.
Daher ist es möglich,
die Schaltungskonfiguration zu vereinfachen, die Schaltungskosten
zu verringern und die Zuverlässigkeit
zu verbessern. Wenn die Sitzgewichtmessvorrichtung vier Lastsensoren
umfasst, sollten bevorzugt einer der vorderen Lastsensoren und einer
der hinteren Lastsensoren zusammengefasst werden, um zwei Paare
von Lastsensoren zu bilden. Diese Paare sind jeweils mit einer zugehörigen Schaltung
versehen, um zu ermöglichen,
dass eine Abnormalität
oder ein Ausfall für
jedes Paar detektiert wird, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
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Da
eine Schaltung mit einer vorherbestimmten Konfiguration durch ein
Druckverfahren innerhalb derselben Grundplatte oder innerhalb derselben
Einheit, in welcher die Lastsensoren ausgebildet sind, verdrahtet
werden kann, kann weiterhin gemäß der vorliegenden
Erfindung die Installation und Verdrahtung der Lastsensoren erleichtert
werden. Die gedruckte Verdrahtung kann auch die Herstellungskosten
der Schaltung verringern.